プラズマ切断とは何ですか？プラズマ切断はどのように機能しますか？

プラズマ切断とは何ですか？

プラズマ切断は、20,000°Cを超える温度のイオン化ガスのジェットを使用して材料を溶融し、切断から排出する溶融プロセスです。この熱が金属を溶かし、ガスの流れが金属をカットから排出します。プラズマガスは通常、アルゴン、アルゴン/水素、または窒素です。

その過程で、電極（陰極）とワークピース（陽極）の間に電気アークが発生します。電極は水冷または空冷のガスノズルに埋め込まれているため、アークが収縮し、狭い高温高速のプラズマジェットが形成されます。

プラズマジェットがワークピースに当たると、再結合が起こり、ガスは通常の状態に戻り、その際に激しい熱を放出します。プラズマガスは通常、アルゴン、アルゴン/水素、または窒素です。これらの不活性ガスは空気で置き換えることができますが、これにはハフニウムまたはジルコニウムの特別な電極が必要です。

圧縮空気を使用することで、プラズマプロセスのこの変形は、最大20mmの厚さの炭素マンガンおよびステンレス鋼を切断するための酸素燃焼プロセスと非常に競争力があります。反応性合金の高品質な切断には、不活性ガスが推奨されます。

プラズマアークは、普通炭素鋼とステンレス鋼、アルミニウムとその合金、ニッケル合金、チタンなど、非常に広範囲の導電性合金を切断できます。この方法は元々、酸素燃焼プロセスでは十分に切断できなかった材料を切断するために開発されました。

通常、切断されるコンポーネントまたはシートは静止したままで、プラズマトーチが移動します。さらに、プラズマトーチのコストは操作装置の価格に比べて低いため、複数のトーチをカッティングテーブルに取り付けるのが一般的です。

プラズマ切断はどのように機能しますか？

プラズマカッターは、狭くなった開口部を通過するガスに電気アークを送ります。キャブレターのベンチュリを流れる空気のように、ガスの流れによってガスが高速で通過する制限された開口部（ノズル）。この高速ガスは溶融金属を切断します。

また、電気的に加熱されたガスの流れと考えることもできます。私はそれを、各原子からのすべての電子が単に軌道を回るのではなく、原子から原子へと流れる状態と考えるのが好きです。プラズマストリームで何が起こっているかに関係なく、金属の切断は非常に簡単です。

ガスを流れる電気の流れを取り、小さな開口部から狭くします。現在、このストリームは非常に高密度で、非常に高速に移動しています。結果として生じる流れは、ほとんどの金属を容易に溶かして吹き飛ばすことができます。それはプラズマトーチです。

プラズマ切断トーチは通常、銅製のノズルを使用して、アークが流れるガス流を狭めます。このアークは、トーチ内の1つの電極から別の電極（通常は切断されている導電性材料）にジャンプします。これは「転送されたアーク」です。 「電極で跳ね返ってノズルに戻る非伝達アークを使用するシステムもありますが、これらは通常、切断には使用されません。

これは、プラズマ切断が導電性材料、主に軟鋼、ステンレス鋼、およびアルミニウムにのみ使用されることを意味します。しかし、銅、真ちゅう、チタン、モネル、インコネル、鋳鉄など、他の多くの金属や合金も導電性です。問題は、これらの金属の一部の溶融温度により、良好なエッジ品質での切断が困難になることです。

電極は通常銅でできていますが、アークが取り付けられている場所に金属インサートが付いています。これは、アークが銅に直接付着すると、銅が急速に溶けるためです。タングステンは優れた電極材料であるため、多くの電極にタングステンインサートが付いています。

いくつかの小さな懐中電灯は、先端が尖ったタングステンで完全に作られた鉛筆型の電極を使用しています。タングステンの問題は、酸素の存在下で燃焼することです。したがって、切断ガスとして酸素または圧縮空気を使用している場合、インサートはハフニウムと呼ばれる材料で作られています。ハフニウムは酸素の存在下ではるかに長持ちしますが、アークが開始されるたびに少し摩耗します。

プラズマトーチで酸素を使用する理由

アセチレントーチで酸素を使用するのと同じ理由で、プラズマストリーム内の酸素は軟鋼と反応します。したがって、純酸素は軟鋼または「炭素鋼」を切断する場合にのみ使用されます。プラズマガス中の酸素と卑金属の間のこの化学反応は、切断プロセスをスピードアップし、エッジ品質を向上させます。

ただし、酸素はステンレス鋼やアルミニウムと同じように反応しないため、これらの金属には窒素や圧縮空気（とにかく主に窒素）などの安価なガスを使用できます。

他の特殊ガスは、他の目的で使用されることもあります。プラズママーキングにはアルゴンガスが使用されます（まったく別のトピックです）。より厚いステンレス鋼またはアルミニウムを切断する場合、アルゴンと水素の混合物がよく使用されます。薄いステンレス鋼を切断するときに、水素と窒素、またはメタンと窒素の混合物を使用する人もいます。各混合物には、長所（カット品質の向上）と短所（コストと取り扱い）があります。

プラズマ切断機の使用方法

プラズマ切断機の使用は非常に便利で、かなり簡単です。利点は、ルーターのルーティングに基づいて、金属ベースの「フリーフォーム」カットを作成できることです。この機械は回路を作ることでプラズマを伝導するため、溶接と同じように接地クランプが必要です。

ステップ1：勤務地を選択します。 金属を切断する予定ですので、安全で動きやすい面に金属を配置することが重要です。テーブルとして機能する「グリッド」または同様の表面が最適です。

ステップ2：プラグインユニット。 ユニットの電源がオフになっていることを確認し、接続します。

ステップ3：空気を接続します。 外気圧縮機をプラズマ切断機に接続します。これは、プラズマストリームが高圧下にあることを保証するためです。接続を固定するには、ソケット接続の外側フランジを引き戻し、プラグ接続を挿入します。

ステップ4：エアをオンにします。 エアフローをオンにします。この場合、レバーをエアダクトに対して垂直からインラインに90度回転させます。

ステップ5：アースクランプを取り付けます。 使用している金属をテーブルの上に置き、切断したい場所の近くに接地クランプを取り付けます。

ステップ6：マシンの電源を入れます。 デバイスの背後にあるスイッチをオンに設定して、マシンの電源を入れます。

ステップ7：電流を設定します。 この場合、18gaシートの場合は25に設定します。

ステップ8：金属をカットします。 銃の引き金を使ってプラズマ切断機を作動させます。トリガーにはセキュリティがあり、トリガーを引く前に持ち上げる必要があることに注意してください。ルーター（ノズルの端）を金属に近づけ、ノズルの周囲のガイドラインを使用して、テンプレートがある場合はそれをトレースします。

ステップ9：マシンの電源を切ります。 金属の切断が終わったら、機械の電源を切ります。

ステップ10：アースクランプを外します。 作業中の金属からアースクランプを外します。

ステップ11：エアをオフにします。 この場合、レバーをインラインからラインに対して垂直に90度回転させて、空気を遮断します。

ステップ12：すべてのホースを巻き上げます。 プラズマガンライン、航空会社、地上ラインをまとめます。

結果を改善するためのプラズマ切断のヒント

プラズマ切断機を選択して使用する際にいくつかのヒントとベストプラクティスを検討すると、結果を改善できます。

ヒント1：適切なプラズマカッターを選択する

プラズマカッターを選択する際に考慮すべき重要な要素のいくつかは、出力電力、切断速度、入力電力、デューティサイクル、および重量とサイズです。マシンを選択するときは、最も頻繁に実行するタスクについて考えてください。

• 出力電力 ：必要な出力は、主に切断する材料の厚さと種類によって異なります。 2つの基準：公称カットと断面カット。公称カットは、オペレーターが15インチ/分（IPM）の速度で手動でカットできる軟質金属の厚さです。ヘビーカットは、プラズマ切断機が処理できる最大の厚さです。移動速度が遅く、カットのクリーニングが必要になる場合があります。
• 切断速度： これは通常、1分あたりのインチ（IPM）として報告されます。 1/2インチの素材をカットする1台のマシンは5分かかることがありますが、別のマシンは1台かかります。切削速度は生産時間に大きな違いをもたらします。
• 入力電力： あなたはいつも同じ場所でプラズマ切断機を使用しますか、それとも携帯性とさまざまな電源を使用する能力が必要ですか？さまざまな性能オプションを提供するプラズマ切断機を探してください。 120ボルトから240ボルトに切り替えることができるものもあります。
• デューティサイクル： デューティサイクルは、マシンが過熱することなく10分サイクルで遮断できる時間です。マシンのデューティサイクルが60％の場合、マシンは10分のうち6分を連続して実行でき、残りの4分間は冷却する必要があります。ロングカットを行う場合、生産性の高いアプリケーションを実行する場合、または高温環境でマシンを使用する場合は、より大きなデューティサイクルが重要です。
• 重量とサイズ ：携帯性が重要な場合は、重量が45ポンド未満のポータブルデバイスが多数あります。

ヒント2：マニュアルを読む

取扱説明書をよく読んで、プラズマカッターの安全で正しい操作に慣れてください。これは、プラズマカッターの機能を最適化し、機械の安全な使用を促進するのに役立ちます。

ヒント3：セットアップに注意を払う

接地クランプは、きれいな金属にのみ取り付けてください。必要に応じて、電気の流れを妨げる錆や塗料を取り除きます。

また、グランドクランプは、カットまたは可能であればワークピース自体のできるだけ近くに配置します。ケーブルに摩耗箇所、接続の緩み、または電流の流れを不必要に妨げる可能性のあるものがないかどうかを確認します。

カッティングユニットのアンペア数または熱を正しいレベルに調整するには、アンペア数の高いいくつかの練習用カットを実行します。その後、運転速度に応じて電流を減らすことができます。アンペア数が高すぎるか、運転速度が遅すぎると、切断される材料が熱くなり、疥癬が発生する可能性があります。

ヒント4：カットする前にパスをトレースします

トリガーを引かずに、カットしたいパスをトレースします。ロングカットの場合は、トリガーを引く前に動きを練習して、連続カットを行うのに十分な動きの自由があることを確認してください。同じ場所で停止して再開することは困難であり、通常、カットエッジに不規則性が生じます。

作業するのと同じ素材でパターンカットを行うこともできます。このようにして、正しい設定と巡航速度を使用していることを確認できます。

ヒント5：適切なテクニックを使用する

あなたのもう一方の手のサポートとしてあなたの非切断の手を使用してください。これにより、カッティングハンドが安定し、すべての方向に自由に移動できるようになり、1/16から1/8の一定の間隔を維持するのに役立ちます。ほとんどの人は、懐中電灯を押しのけるよりも、懐中電灯を体の方に引く方が簡単だと感じていることに注意してください。

1/16「から1/8」のギャップを維持すると、小型機械の切断能力が向上し、消耗品の寿命が延びます。

機械に牽引ガードが装備されている場合は、牽引ガードを使用してください。これにより、金属にチップを接触させることなく最適な距離を維持しながら、トーチをワークピースに置くことができます。これは、カットの品質と消耗品の寿命に悪影響を及ぼします。

トーチを母材の端にできるだけ近づけて切断を開始します。トリガーを押してバイアス電流を開始します。パイロットアークが点灯し、続いてカッティングアークが点灯します。カッティングアークが始まったら、トーチをゆっくりと金属の上に移動します。

金属の底からカッティングスパークが出るように速度を調整します。カットの終わりに、トーチをカットの終わりに向かってわずかに傾けるか、一時停止してカットを完了します。バーナーと消耗部品を冷却するためにトリガーが解放された直後に、後流空気が残ります。

ヒント6：消耗品を確認する

チップや電極が磨耗または損傷していると、カットの品質に影響を及ぼします。したがって、消耗品を定期的にチェックしてください。先端の穴が不規則であるか、水しぶきで覆われている場合は、廃棄してください。電極の先端に穴が開いている場合は、廃棄してください。

消耗品は切断するたびに摩耗しますが、空気供給の湿気、過度に厚い材料の切断、または不十分な技術などの要因により、消耗品の劣化が増加します。最高のカット品質を得るには、チップと電極を一緒に交換することをお勧めします。

消耗品ホルダーを締めすぎないでください。円弧を作成するには、内部のパーツを実際に移動（分離）する必要があります。だから、指を使ってカップを締めるだけです。

ヒント7：移動​​速度を監視する

速く進むほど（特にアルミニウムの場合）、カットはよりきれいになります。より厚い材料を切断する場合は、機械をフルパワーに設定し、運転速度を変えてください。より薄い材料で、アンペア数を減らし、より低いアンペア数のチップに切り替えて、狭い切り口を作成します。

適度な移動速度で、アークは移動方向に対して15〜20度の角度で材料から出現する必要があります。真っ直ぐ下がる場合は、動きが遅すぎることを意味します。スプレーバックする場合は、動きが速すぎることを意味します。

適切な速度で適切な量の熱を使用すると、カットの下側の疥癬が少なく、金属の歪みがほとんどまたはまったくない、非常にきれいなカットが得られます。

ヒント8：安全手順に従ってください

適切な血漿の安全性のために、露出した皮膚を保護する必要があります。溶接手袋と溶接コートまたはその他の難燃性の衣服が必要になります。シャツの袖口、ポケット、襟にボタンを押して、火花が入らないようにします。

使用するプラズマ切断機に適したシャドウレンズで目を保護してください。取扱説明書には、現在の強度に必要な色が示されています。従来のプラズマ切断/酸素燃料ゴーグルまたは切断モードの溶接ヘルメットを使用できます。

すべてのプラズマ切断アプリケーションでは、安全手順に厳密に従う必要があります。

プラズマ切断の利点

• すべての導電性材料を切断できます。火炎切断は、厚い金属の切断にも適していますが、鉄金属のみに限定されています。
• 最大50mmの厚さで優れた品質。
• 最大厚さ150mm。
• 中程度の厚さのカットでは比較的安価です。
• 中厚のステンレス鋼とアルミニウムを切断する最良の方法。
• CNCマシンは、高精度と再現性を提供するために利用できます。
• 水を切ることができるため、HAZが小さくなります。また、ノイズレベルを低減します。
• 火炎切断に比べて切断カーフが小さい。
• 酸素燃焼よりも速い切断速度。

プラズマ切断のデメリット

• レーザー切断に比べてHAZが大きい。
• 薄いシートやプレートの品質は、レーザー切断ほど良くありません。
• 公差はレーザー切断ほど正確ではありません。
• ウォータージェットや火炎切断のような厚さに達しません。
• ウォータージェットでは発生しないHAZを残します。
• レーザー切断よりも広い切り口。

よくある質問。

プラズマ切断とは何ですか？

プラズマ切断（プラズマアーク切断）は、20,000°Cを超える温度のイオン化ガスのジェットを使用して材料を溶融し、切断から排出する溶融プロセスです。この熱が金属を溶かし、ガスの流れが金属をカットから排出します。プラズマガスは通常、アルゴン、アルゴン/水素、または窒素です。

プラズマ切断はどのように機能しますか？

プラズマ切断機は、くびれた開口部を通過するガスに電気アークを送ることによって機能します。ガスが通過する制限された開口部（ノズル）により、キャブレターのベンチャーを通過する空気のように、ガスが高速で押しつぶされます。この高速ガスは溶融金属を切断します。

プラズマ切断が使用されるのはなぜですか？

プラズマ切断機のまばゆいばかりの明るいトーチは、ほとんどの金属製造店で見つけることができます。この技術は、あらゆる厚さの巨大な金属板をスライスするために使用され、ゲート、看板、彫刻など、あらゆる種類の金属オブジェクトを製造するために使用されます。

プラズマ切断機はどのくらい持ちますか？

一連の消耗品の一般的な寿命は、約120 Aの機械的切断で約1〜3時間続くはずです。これは、仕事の役割を果たします。より低い電流で切断すると、消費寿命が長くなる可能性があります。

プラズマ切断機はどのくらい深く切ることができますか？

通常、ハンドヘルドプラズマトーチは最大38mm（1.5インチ）の厚さの鋼板を切断できます。一方、もう少し強力なものが必要な場合は、産業用コンピューターコントローラートーチで最大150mm（6インチ）の厚さの鋼を切断できます。また、切断する金属の種類も考慮する必要があります。

プラズマカッターはさびた金属を切断しますか？

プラズマは、予熱することなく、ステンレス鋼、軟鋼、アルミニウムなどの導電性金属を切断できます。プラズマは、塗装された金属、汚れた金属、さらには錆びた金属の切断にも優れています。

プラズマ切断機は溶接できますか？

適切なトーチ設計により、他のガスよりも安価な窒素-水注入が、その後の溶接のためにアルミニウムとステンレス材料をプラズマ切断するときにうまく機能します。このプロセスには、窒素に囲まれた電極が含まれます。この電極は、電気アークによって加熱されてプラズマを形成します。

プラズマ切断機はトーチよりも優れていますか？

プラズマは、切断前に金属を予熱する必要がないため、時間を節約できます。また、プラズマカッターは、積み重ねられた金属を切断するときに、オキシ燃料トーチよりも優れた性能を発揮します。金属の歪みを最小限に抑えるか、まったくなく、プラズマを使用した薄い金属でより速い速度を実現できます。

プラズマ切断には何が必要ですか？

プラズマ切断には、空気と電気という2つの基本的な要素が必要です。したがって、次に尋ねる質問は、どのタイプの入力電力が利用可能かということです。 Spectrum®375X-TREME™などのいくつかの30アンペアのプラズマカッターは、120ボルトまたは240ボルトの電力を使用して動作します。

プラズマ切断の長所と短所は何ですか？

プラズマ切断の利点	プラズマ切断のデメリット
ステンレス鋼やアルミニウムを含む幅広い材料	通常は50mm（エアプラズマ）プレートに制限されています
狭いHAZ	厚い部分をカットするときのノイズ
低い消費（空気）コスト	空気を切るときのヒューム
このシート素材に最適	空気を切るときのアークグレア
水中で切断するときの低ヒューム	消耗品（電極とノズル）のコスト
高品質のカットエッジ

酸素燃料切断とプラズマ切断の違いは何ですか？

プラズマ切断は、圧縮空気に電気を導入して、イオン化された不均衡なプラズマガスを生成することによって可能になります。酸素燃焼とは、酸素燃料ガスの炎が材料を発火温度に予熱し、強力な酸素ジェットが材料に向けられる場所です。

プラズマ切断機の費用はいくらですか？

タイプ、サイズ、機能に応じて、CNCプラズマ切断機は15,000ドルから300,000ドルの範囲になります。これは大きな範囲ですが、今日販売されているCNCプラズママシンの大部分は$100,000をはるかに下回っています。

プラズマ切断機は塗料を切断できますか？

ワークピースへのアース接続を確認してください。プラズマは塗装された金属を切断することができますが、作業領域にできるだけ近いワークピースのきれいな部分にしっかりと接続する必要があります。

プラズマ切断機は太陽よりも高温ですか？

プラズマ切断機の熱は、摂氏25,000度という印象的な温度に達する可能性があります。これを概観すると、快適な摂氏5,505度にある太陽の表面よりも暑いです。

プラズマカッターはアルミニウムを切断できますか？

はい、他の導電性金属と同様に、プラズマ切断アルミニウムは可能であるだけでなく、非常に効果的です。未経験者にとって、プラズマ切断は、イオン化ガスのジェットをオリフィスから高速で発射するプロセスです。

プラズマ切断にガスが必要ですか？

はい。エアプラズマカッターを含むすべてのプラズマ切断システムは、ガスを使用します。

プラズマ切断機用のエアコンプレッサーが必要ですか？

プラズマ切断機は、2段階のプロセスで切断するために空気圧を必要とします。まず、アークが金属を半ガス状になるまで加熱します。第二に、プラズマは空気の吹き付けによって強制的にカットを終了します。したがって、すべてのプラズマ切断機は、タスクに十分な空気圧を生成するために空気圧縮機を必要とします。

50アンペアのプラズマ切断機はどのくらいの厚さの金属を切断できますか？

このインバータープラズマカッターは、タップで50アンペアの電力を供給し、最大1/2インチの厚さの鋼板を切断できます。

プラズマ切断機でアルミニウムを溶接できますか？

アルミニウムをプラズマ切断すると、完璧な溶接が可能になります。このようなカッターを使用することにより、溶接領域の外側の金属の表面を適度に冷たく保つことができます。また、通常フレームカッターに付属する歪みや塗装の損傷を防ぐのに役立ちます。プラズマカッターは、アルミニウムのワークピースを正確かつ迅速に溶接します。

プラズマ切断機を動かすのにどれくらいの空気圧が必要ですか？

Everlast製品ラインの大部分では、トーチを操作するために必要な空気圧は55〜70psiの間です。低アンペア数のカットでは、より安定した動作のために必要な空気圧が少なくなり、場合によっては45 psi程度になります。そうしないと、アークが吹き飛ばされます。

プラズマ切断機はボルトを切断できますか？

また、鋼、ステンレス鋼、アルミニウムなど、金属であるほぼすべてのものを切断するために使用できます。ガストーチを使用するのと同じように、錆びたナットやボルトを切断するためにそれらを使用することもできますが、はるかに高速でクリーンな結果が得られます。

プラズマカッターで鋳鉄を切断できますか？

プラズマカッタートーチで鋳鉄を切断することはできますが、これは使用するのに最適な方法ではありません。鋳鉄を切断する必要がある場合は、スナップカッターまたはダイヤモンドブレード付きの工具を使用するのが最善の選択肢です。

プラズマカッターで鉄筋を切断できますか？

プラズマまたはオキシアセチレントーチ-これらのツールは金属の切断によく使用されますが、切断の周りに多くの「スラグ」または廃棄物が残り、滑らかな表面を切断して溶接するためにグラインダーでクリーンアップする必要があります。プラズマも鉄筋を切断するのに長い時間がかかり、かなりの量の電気を使用していました。

水中でプラズマ切断できますか？

水中でプラズマ切断する場合、水はプラズマ煙の大部分を吸収します。高価な集塵機で捕らえなければならない煙のうねる雲の代わりに、地下水面は通常、すぐに消える小さなパフを時折放出します。