機械化プラズマ切断のガイド

Sep 17, 2023

多くの自営業の製造業者にとって、起業家としての歩みは溶接電源から始まりました。 溶接のスキルは伝わり、進取の気性のある人はそれを活かして起業することもできます。

この傾向はすぐには変わらないようだ。 米国労働統計局によると、「溶接機、切断機、はんだ付け機、ろう付け機」部門の雇用は、2016年の40万4,800人に比べて、2026年には42万7,300人に増加すると予想されています。このうち2万4,000人が自営業者となり、増加すると予想されています。 2016 年から 2,000 人に増加。金属加工コミュニティの起業家精神は、近い将来も健在であると予想されます。

もちろん、新しいビジネスの取り組みには、ビジネスを成長させるという課題が伴います。 これらのショップのほとんどは、大規模な溶接やより多くの生産作業を引き受けることでそれを実現しようとしています。 それを念頭に置いて、多くの人が機械化プラズマ切断への投資を検討するでしょう。

中小企業の経営者や起業家としての志を持つ人を支援するために、これらのよくある質問とそれに付随する回答は、最新のプラズマ切断機能で何が可能になるかを詳細に説明するのに役立ちます。

製造業者の用途と予算によって、電源サイズの選択が決まります。 ただし、選択プロセスの主な要素には、切断する材料の種類と厚さが含まれます。

さらに、切断品質要件、穴品質要件、完成品の複雑さ、二次プロセス、望ましい生産速度 (必要な部品の数と生産速度)、および面取り要件も影響します。 (面取りでは、90 度以外の角度で材料を切断する必要があり、その角度により切断される材料の厚さが増加します)。

近年、プラズマ切断技術が大幅に進歩し、軟鋼、ステンレス鋼、アルミニウムに対するプラズマの切断品質が再定義されました。 プラズマ切断では、多くの用途向けに広範なステンレス鋼とアルミニウムの切断オプションが提供されています。 たとえば、新しいプラズマ電源の 1 つは、アルゴン、水素、窒素の 3 つのガスを混合する機能を備えており、ステンレス鋼やアルミニウムの切断時に優れた結果をもたらします。

テーブルのサイズは、製造業者のニーズに応じて、小さいもの (4 × 4 フィート) から大きいもの (30 × 200 フィート) まで大きく異なります。

テーブル サイズを選択する際に考慮すべき要素には、材料プレート/シートのサイズ、スループット要件 (デュアル テーブルまたは複数のシート/プレートをロードする別の構成)、ロード/アンロード方法が含まれます。 また、店舗または製造工場が利用できるスペースの量も非常に重要な考慮事項です。

ほとんどの目的で、製造業者は下降気流テーブルと地下水テーブルの 2 種類のテーブルを選択できます。 ダウンドラフトテーブルは通常、必要に応じて開閉するゾーンに分かれており、ヒューム抽出システムが切断エリアから煙を引き出し、濾過したり部屋から排気したりできるようにします。 地下水面には多くの場合、その時の切断要件に応じて水位を上げ下げできる内部ブラダーが付いています。 さらに、地下水位テーブルには、ダウンドラフトテーブルにあるヒューム抽出装置の追加要件がありません。 地下水面を使用してアルミニウム (特にアルミニウム - リチウム合金) を切断することはお勧めできません。

ヒューム換気の捕捉は、切断テーブルと同時に対処する必要があります。

地下水面は、水中の煙、塵、破片、粒子、スラグを捕捉することによって機能します。 これによりスラグが冷却され、煙やその他の粒子が作業スペースに入るのが制限されます。 切断プロセス中に、運動エネルギーによってヒュームと粒子が水中に押し出されます。

ダウンドラフトテーブルは、煙をテーブル内のダクトに引き込み、煙をヒューム/煙/集塵装置に送ることにより、職場から煙を除去します。 このコレクターは煙を濾過し、濾過された空気を排出します。

下降気流テーブルおよびヒューム/煙/集塵システムは、最小限のカバレッジ要件で設計されているため、それに応じたサイズにする必要があります。 コレクターのサイズは、ヒュームと微粒子を封じ込めるために必要な空気流によって異なります。 コレクターのサイジングにおける重要な要素は、テーブルのサイズ、収集する必要があるヒューム/煙/粉塵の量、および切断される材料です。

たとえば、テーブルの幅が広いと、粒子を除去するためにより多くの空気流が必要になります。 アンペア数が大きい電源ユニットや複数のトーチヘッドで切断する機械では、より多くの煙が発生します。 ステンレス鋼からの六価クロムなど、材料が異なれば生成される粒子の種類も異なります。

これらの変数のため、製造業者が切断テーブルを購入する際には、適切なコレクター サイズと用途に最適なフィルター媒体を計算することが重要です。

切削プロセスに精通している人は、適切な指導 (ウェビナー、チュートリアル、対面指導など) を受けて、CNC プログラミングの基礎を短期間で学ぶことができます。 これらの基本は数日で習得できます。 他のプロセスと同様に、プログラマーとオペレーターは、興味、好奇心、実践に基づいて、時間の経過とともにより詳細を取得します。

切断機は、製造元の推奨に従って定期的な洗浄、潤滑、および液体のチェックを必要とし、その電源と制御装置にも製造元による定期的な注意が必要です。 切断機の寿命を確実にするために、年に一度の予防保守サービス プログラムを実行することを強くお勧めします。 これらの主題は、マシンの設置時に徹底的に取り組む必要があります。

適切な素材。酸素燃料切断プロセスでは、金属が自然発火する温度まで金属が加熱され、高圧の純酸素流が金属を酸化して吹き飛ばします。 酸化鉄は低温で溶けるため、炭素鋼との相性が良いです。

ただし、ステンレス鋼は酸化しないため、酸素燃料は使用できません。 アルミニウムは高温で溶けるため、この材料の切断には酸素燃料は適していません。

プラズマは鋼、ステンレス鋼、アルミニウムを切断します。

運用費用。酸素燃料切断では、燃料ガスと酸素を使用して金属を切断します。 使用される最も一般的な燃料ガスは天然ガス (LPG) とアセチレンですが、プロパン、水素、さらにはこれらの組み合わせも使用できます。 一般に、天然ガスと酸素の立方フィートあたりのコストは、プラズマ切断プロセスで使用されるガスのコストよりも大幅に低くなります。

さらに、酸素燃料トーチ、ホース、リフターの初期設定コストは、通常、プラズマ切断システムよりも安くなります。 一度設置すると、酸素燃料トーチの消耗品は通常、プラズマ消耗品よりも安価に交換できます。

スピード。原則として、酸素燃料切断システムは、切断能力の要件がプラズマ電源の能力を超える場合に使用されます。 オキシフューエル切断は、厚さが 2 ～ 3 インチを超える材料に最適です。 薄い鋼材 (およびステンレス鋼やアルミニウム) を使用した複雑な部品の場合、プラズマ切断システムが最良の選択となります。

切断速度と生産性を比較すると、プラズマ切断システムは、最大 2.5 ～ 2.75 インチの単一の酸素燃料トーチよりもはるかに高速です。酸素燃料の切断速度は比較的遅いです。

ピアス。大きな差別化要因は、最大 2 インチまでの貫通です。プラズマは 2 インチを超える量産貫通を実行できません。ただし、2 インチ未満で貫通する場合、酸素燃料は非常に遅くなります。 たとえば、1.25 インチへのピアシング。 酸素燃料を使用したスチールプレートの作業には約 20 ～ 25 秒かかります。 プラズマには 1 ～ 2 秒程度しかかかりません。

オキシフューエルの主な欠点は貫通が遅いことです。 製造業者の部品の厚さが 2 インチ未満で、穴開けに多数のピアスが必要な場合は、プラズマ切断が最適な選択です。

主なポイントは、同じパターンを並行して切断できる場合、複数のヘッドを使用してより厚い炭素鋼を切断することで、酸素燃料を使用する方が安価なオプションになるということです。 これは、厚さ 2 インチまでの材料に大量の穴あけが必要な場合を除きます。

高精細 (HD) プラズマは、厚さ 2 インチまでの材料に対して従来のプラズマ切断技術よりも高い切断品質と角度、より速い切断速度を実現する高度な切断プロセスです。 これは、より狭い切断弧をもたらすノズル設計により可能になります。

HD プラズマ切断システムは、CNC マシンおよびソフトウェアと組み合わせることで、さらなる自動化を可能にします。 この自動化により、さまざまなレベルの経験と専門知識を持つ機械オペレータが機械を操作し、優れた切断を実現できるようになります。

はい、高精細プラズマは溶接プロセス前の二次作業を排除するのに役立ちます。 エアプラズマシステムでは窒化物エッジが残りますが、HD システムでは窒化物エッジが残りません。 その結果、製造者は後で切断端を研磨する必要がなくなります。 エッジカットには実質的にドロスがなく、穴にはテーパーがほとんどまたはまったくありません。

HD を CNC オートメーションと併用すると、部品間の切断品質と一貫性が生産性の向上につながります。

Mike Best は、Hornet Cutting Systems の営業担当副社長です。住所 430 W. Clay St., Valley Center, KS 67147, 316-755-3683、www.hornetcs.com です。