Kỹ thuật ứng dụng dòng plasma kép được nghiên cứu phát triển, cấp bằng sáng chế bởi tập đoàn Thermal Dynamics va James Browning, chủ tịch TDC năm
Năm 1963, liên quan đến việc thay đổi một số kỹ thuật cắt của quá trình cắt plasma truyền thống đã được đề cập. Về bản chất, nó kết hợp các tính năng như phương pháp cắt truyền thống, ngoại trừ một lá chắn thứ cấp được phân bố xung quanh ống plasma. Thông thường, trong công nghệ ứng dụng dòng plasma kép cho quá trình cắt khí Nitơ và tấm chắn thứ cấp được lựa chọn theo tấm kim loại cần cắt. Các tấm chắn khí điển hình được dùng như: không khí hoặc ôxi cho thép mềm, Cacbonic cho Inox và hỗn hợp argon/hydro cho nhôm.
Hình 1.5. Cắt bằng dòng hồ quang ké
Tốc độ cắt bằng hồ quang plasma kép vẫn tốt hơn so với cắt thông thường trên thép mềm, tuy nhiên chất lượng cắt không đáp ứng cho nhiều ứng dụng. Tốc độ cắt và chất lượng trên tấm Inox, Nhôm thực chất cũng giống như quá trình cắt truyền thống.
Những thuận lợi đối với việc ứng dụng công nghệ mới này là vòi phun có thể được truyền bên trong đầu chụp bằng gốm hay còn gọi là lá chắn khí. Nó dùng để ngăn dòng hồ quang trong vòi phun và giảm bớt lượng hồ quang so với tấm kim loại, có xu hướng giảm dòng hồ quang kép. Tấm chắn khí bao quanh vùng cắt, cải thiện chất lượng cũng như tốc độ làm mát vòi phun cho n ắp chắn.
1.3.3.Cắt plasma bằng không khí (1963)
Cắt bằng không khí được giới thiệu lần đầu tiên vào đầu những năm 1960 để cắt thép cácbon thấp. Ôxy trong không khí cung cấp năng lượng bổ xung từ phản ứng tỏa nhiệt mà nó làm cho thép nóng chảy. Năng lượng bổ xung này cải thiện tốc độ cắt khoảng 25% so với cắt plasma dùng khí Nitơ. Quá trình này có thể được dùng để cắt inox, nhôm. Bề mặt cắt trên các vật liệu này thường bị ôxy hóa và không được dùng cho nhiều ứng dụng.
Hình 1.6. Cắt plasma bằng không khí
Vấn đề lớn nhất của quá trình cắt bằng không khí là luôn làm mòn nhanh điện cực của vòi phun plasma. Những điện cực đặc biệt làm bằng Zirconi, Hafni hay hợp kim Hafni thì cần thiết vì điện cực Vônfram ăn mòn trong vài giây nếu khí cắt chứa ôxy. Thậm chí với những nguyên liệu đặc biệt này, sự tồn tại của điện cực sử dụng plasma không khí ít hơn của điện cực liên quan đến plasma truyền thống.
Mặc dù qui trình cắt với không khí không được tiếp tục ứng dụng và phát triển vào cuối những thập niên 60 ở Mỹ và phương Tây, nhưng s ự tiến bộ và phát triển ổn định đã được ứng dụng rộng rãi ở các nước Đông Âu với sự ra đời của “Feinstrahl Brenner” và Manfred Van Ardenne. Công nghệ này được các ngành công nghiệp ở Nga du nhập vào và cuối cùng là Nhật Bản. Mansfeld đã trở thành nhà cung cấp chính của Đông Đức. Một số xưởng đóng tàu tại Nhật là những người sử dụng sớm nhất công nghệ cắt plasma không khí. Tuy nhiên, tuổi thọ của điện cực thì tương đối ngắn và các nghiên cứu được đưa ra dựa trên bề mặt cắt của tấm kim loại do có tỷ lệ khí Nitơ cao trong dung dịch, đó là nguyên nhân gây ra rỗ khí sau khi hàn.