酸素燃料切断（ガス切断）の仕組み・特徴・メリットデメリット

1907年、ESABが最初に実用化。炭素鋼切断では最も経済的な工法とされます。ウォータージェットやプラズマと同一コンポーネント上で併用できるのが大きな利点です。

本記事では、酸素燃料切断の定義・用途・図解・特性・仕組み、利点・欠点を解説します。

酸素燃料切断とは

酸素と燃料ガスの組み合わせで金属を切断する工法。アセチレン、プロパン、天然ガス、その他混合ガスが燃料として用いられます。CNC機による鋼板切断で広く採用され、酸素流で金属を酸化（金属酸化物＝ドロス）させ切断幅（カーフ）から排出させます。

用途

• グルーブ・ベベル溶接の面取りに大量使用
• 手動荒切断、スクラップ切断、自動輪郭切断
• メタライジング、切断、曲げ、火炎焼入れ

図解

（図解プレースホルダー）

良好な酸素燃料切断面の特性

材質： 軟鋼（マイルドスチール）専用。酸化物の融点が母材より低い金属のみ切断可能。そうでなければ酸化開始と同時に保護皮膜が形成され酸化停止。軟鋼と一部低合金鋼のみ条件適合。

板厚： プラズマ切断より厚板対応可能。プラズマは同等厚さに巨大エネルギー必要で大厚板不可。

切断角度： 酸素ビームの集中性により最大70°の急角度切断可能。プラズマは45°まで。

直線切断： プラズマは急角度でビーム偏向傾向あり（自動化で補正可能）。

コスト： 初期投資・消耗品・ランニングコストすべてプラズマより安価。ただし3Dプロファイリング・重鋼材分野で20mm未満では生産速度劣る。

酸素燃料切断の仕組み（3ステップ）

1. 予熱

切断前、鋼材を着火温度（約1,800°F ≒ 980℃）まで予熱炎で加熱。酸素と反応しやすくする。トーチ内で酸素+燃料ガス混合→ノズルの環状穴から微細ジェット噴出→ノズル外で着火。ノズル先端に予熱炎形成。燃料/酸素比調整で最小炎・最高温度を実現し、切断点に熱集中。

2. 穴あけ（ピアッシング）

表面が着火温度到達したら、高圧純酸素微細流（切断酸素）を熱部に吹き付け板厚貫通。急速酸化反応開始。酸化鉄（溶融スラグ）生成。スラグ除去で酸素流が板厚方向へ進行。板厚に応じて貫通深度決定。貫通時に溶融スラグが穴から吹き出す。

3. 切断進行

酸素流が貫通したらトーチを安定移動し連続切断。溶融スラグは板底へ吹き飛ばされる。鋼-酸素反応熱で切断点前方の表面も加熱されるが、予熱炎なしでは切断継続不可。移動中も予熱炎で熱供給継続。

メリット

• 高精度・直線的な切断面品質
• 軟鋼なら最大4インチ（約100mm）厚まで切断可能
• エッジスタートで10〜12インチ（250〜300mm）厚まで対応
• 複数トーチ併用で時間・労力大幅削減

デメリット

• 通常条件ではステンレス鋼切断不可
• プラズマ切断より切断速度が遅い
• 薄板は熱変形（歪み）しやすい
• 板厚より小さい穴あけが困難

FAQ

酸素燃料切断プロセスとは？

純酸素と燃料ガスを用いる熱切断プロセス。トーチで鋼表面/エッジを約1,800°Fまで加熱後、高圧微細酸素流を吹き付け切断。

酸素切断に使うガスは？

酸素と燃料ガス（アセチレン、プロパン、MAPP、プロピレン、天然ガス等）。

酸素アセチレンでアルミ溶接できる？

酸素/アセチレン装備必須（酸素/プロパンやプロピレン不可）。フラックス使用以外は軟鋼ガス溶接と技術的にほぼ同一。

酸素燃料切断の最適用途は？

通常、フェロウス金属（鉄含有：炭素鋼等）切断専用。鋳鉄、アルミ、ステンレスには原則不使用。