プラズマ切断について知っておくべきこと

プラズマ切断は何十年も前から行われており、今でも導電性材料を切断する最も効率的な方法のひとつである。機械工場や加工工場で働いたことがある人なら、あるいはガレージで金属をいじったことがある人なら、プラズマ切断に出くわしたことがあるだろう。信頼性が高く、速く、驚くほど正確に金属を切断できる方法だ。ここでは、プラズマ切断とは何か、どのように機能するのか、他の切断方法と比較してどのような位置づけにあるのかについて説明します。

プラズマ切断とは？

プラズマ切断は、イオン化されたガスの高速ジェット-プラズマ-を使用して金属を切断するプロセスです。特にスチール、ステンレス、アルミニウム、真鍮、銅などの素材に有効です。プラズマの特徴は、単に金属を溶かすだけでなく、正確かつ高速で金属を吹き飛ばすことです。

プラズマ・カッターは、工業用加工工場、自動車修理工場、サルベージ・ヤード、さらには家庭の作業場でもよく見かける。厚い金属も薄い金属も同様に切断でき、いくつかの古い方法のように予熱サイクルを必要としないため、好まれている。

仕組み

電気アークをガス（通常は圧縮空気）に通します。これにより、ガスがプラズマ（導電性の過熱状態）に変化する。そのプラズマが小さなノズルを通り、金属に当たると、金属を溶かして切り裂き、溶けた金属を勢いよく吹き飛ばす。

ほとんどの機械は、電気、圧縮空気、制御電子機器を組み合わせて使用する。電源はアークを発生させ、空気はプラズマを作り出し、ノズルはよりきれいで狭いカットのために流れを形成するのに役立ちます。

簡単に言えば、チューブの中の稲妻で金属を切断しているのです。

プラズマ切断の構成要素

プラズマ切断機は、外から見るとシンプルに見えるかもしれないが、内部では、各部品がそれぞれの役割を果たすようにうまく調整されたシステムになっている。一つの部品がその役割を果たさなければ、きれいな切断はできません。

まず、電源。これがあなたの筋肉だ。一般的な電気を、プラズマアークを発生させるのに必要な高電圧電流に変える。次にアークスタート・コンソールがあり、これは点火プラグのようなものです。高周波スパークを発生させ、アークに火をつける。

トーチはハンドピースで、切断時に手に持ってガイドする部分です。内部では、電極と ノズルが連携してプラズマ・ジェットを噴射し、形を整えます。電極はアークに電流を流すもので、カッターや用途に応じて、ハフニウム・ワイヤー、ジルコニウム・ワイヤー、銅ワイヤーのような丈夫な導電性材料で作られています。ノズルは流れを狭め、プラズマの流れを集中させるので、きれいで正確な切断ができる。シールドキャップは、ノズルをスパッタから保護し、ガスの流れを適切に制御します。

ガス供給もお忘れなく。ほとんどの人は圧縮空気を使いますが、切断するものによっては窒素や酸素を使うこともできます。このガスはイオン化してプラズマになり、溶けた金属を切断面から吹き出す。

最後に、アースクランプが必要です。これで電気ループが完成する。クランプがなければ、アークも発生しません。

オートメーションで作業する場合は、CNCコントローラーを追加します。CNCコントローラーは、カットの動きを制御するので、当てずっぽうの作業はなく、計画通りにカットができます。

すべての部品が重要です。パーツを清潔に保ち、頻繁にチェックすれば、毎回良い結果が得られます。

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プラズマ切断の利点

単刀直入に言いましょう。プラズマ切断には、いくつかの明確な長所があります：

• スピード：特に薄い金属から中程度の厚さの金属では、酸素燃料切断よりも速い。1/2インチの鋼板？優れたプラズマ切断機なら、数秒で切断できます。
• きれいな切断：エッジが滑らかで、研磨や後片付けの手間がかからない。
• 汎用性：ほとんどの導電性金属に対応。スチール、アルミニウム、ステンレスなど、何でも。
• 使いやすさ：最近のプラズマカッターの多くは、持ち運びが可能で、比較的手ごろな価格で、操作も簡単です。
• 熱変形が少ない：プラズマ切断は高速で行われるため、ワークへの熱の蓄積が少ない。

プラズマ切断の用途

プラズマ切断は、高速で正確な金属切断が必要な場所で使用されます。その用途には以下が含まれます：

• 製造および加工シートメタルの部品切断
• 自動車：損傷したパネルの取り外しやカスタムパーツの作成
• 建設業現場での構造用鋼の切断
• アートとデザイン複雑な金属標識や彫刻の制作
• メンテナンスと修理：古い設備を素早く解体するのに最適。

一般的な用途のひとつは、HVACダクトの製作で、亜鉛メッキ鋼板を素早く正確に切断します。造船や航空宇宙分野でも一般的で、精度は重要だがスピードも同様に重要である。

プラズマ切断 vs レーザー切断 vs 酸素燃料切断

これらの切断方法にはそれぞれ適材適所があります。ここでは、プラズマ切断について説明する：

• レーザー切断：レーザー切断：特に薄い素材に非常に高い精度を提供する。しかし、高価で、厚い材料では時間がかかる。ハイエンドの製造ラインで見られる。
• オキシ燃料切断：非常に厚い鋼材（1インチ以上）に最適だが、速度が遅く、スラグが多く発生する。また、アルミニウムやステンレスを効果的に切断することはできない。
• プラズマ切断：中間に位置する。1.5インチ以下ならオキシ燃料より速く、ほとんどの加工でレーザーより安い。粗い金属、塗装された金属、錆びた金属でも、それほど手間取ることなく処理できる。詳しくはスタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。

例えば、現場で錆びた3/4インチの鋼板を切断する場合は、プラズマが最適です。クリーンルームで1/8インチのステンレスを厳しい公差でトリミングするのであれば、レーザーの方がいいかもしれない。また、重厚な加工工場で3インチの鋼板をスライスする場合は、オキシ燃料でも十分です。

結論

プラズマ切断は、高速で汎用性があり、実用的であることから、その地位を確立している。最も派手な方法ではないかもしれないが、実世界の材料を実世界の条件で加工するのであれば、勝るものはない。建築、修理、あるいは昼食前の作業など、プラズマ切断機を使えば、手間をかけずに迅速に作業を進めることができる。

覚えておいてほしいのは、常にきれいなエッジやピカピカの機械が重要なのではないということだ。そして、多くの場合、それは優れた、しっかりとしたプラズマカッターなのです。