プラズマ加工および切断

We use the PLASMA CUTTING and PLASMA MACHINING processes to cut and machine steel, aluminum, metals and other materials ofプラズマトーチを使用して異なる厚さ。プラズマ切断 ( PLASMA-ARC CUTTING とも呼ばれる) では、不活性ガスまたは圧縮空気がノズルから高速で吹き出され、同時にノズルからそのガスを介して電気アークが形成され、切断される表面は、そのガスの一部をプラズマに変えます。簡単に言うと、プラズマは物質の第 4 の状態として説明できます。物質の 3 つの状態とは、固体、液体、気体です。一般的な例である水では、これら 3 つの状態は氷、水、蒸気です。これらの状態の違いは、エネルギー レベルに関連しています。氷に熱の形でエネルギーを加えると、溶けて水になります。さらにエネルギーを加えると、水は蒸気の形で気化します。蒸気にさらにエネルギーを加えると、これらのガスはイオン化されます。このイオン化プロセスにより、ガスは導電性になります。この導電性のイオン化ガスを「プラズマ」と呼びます。プラズマは非常に高温で、切断中の金属を溶かすと同時に、溶けた金属を切断から吹き飛ばします。薄いものから厚いものまで、鉄も非鉄もプラズマで切断します。当社のハンドヘルド トーチは、通常、厚さ 2 インチまでの鋼板を切断でき、より強力なコンピューター制御のトーチは、厚さ 6 インチまでの鋼を切断できます。プラズマ カッターは、非常に熱く局部的な円錐形で切断するため、金属板を湾曲した形状や角度のある形状で切断するのに非常に適しています。プラズマ アーク切断で生成される温度は非常に高く、酸素プラズマ トーチでは約 9673 ケルビンです。これにより、高速プロセス、小さなカーフ幅、優れた表面仕上げが得られます。タングステン電極を使用する当社のシステムでは、プラズマは不活性で、アルゴン、アルゴン-H2、または窒素ガスのいずれかを使用して形成されます。ただし、空気や酸素などの酸化性ガスも使用することがあります。これらのシステムでは、電極はハフニウムを含む銅です。エアプラズマトーチの利点は、高価なガスの代わりに空気を使用するため、機械加工の全体的なコストを削減できる可能性があることです。

 

 

 

Our HF-TYPE PLASMA CUTTING machines は、高周波、高電圧スパークを使用して、トーチ ヘッドを通る空気をイオン化し、アークを開始します。当社の HF プラズマ カッターは、開始時にトーチをワークピース材料に接触させる必要がなく、 COMPUTER NUMERICAL CONTROL (CNC) cutting を含む用途に適しています。他のメーカーは、母材金属との先端接触を必要とする原始的な機械を使用しており、その後ギャップ分離が発生します。これらのより原始的なプラズマ カッターは、開始時にコンタクト チップとシールドの損傷を受けやすくなっています。

 

 

 

当社の PILOT-ARC TYPE PLASMA machines は、最初の接触を必要とせずにプラズマを生成するために 2 段階のプロセスを使用します。最初のステップでは、高電圧、低電流回路を使用して、トーチ本体内で非常に小さな高強度スパークを初期化し、プラズマ ガスの小さなポケットを生成します。これをパイロットアークと呼びます。パイロット アークには、トーチ ヘッドに組み込まれた戻り電気経路があります。パイロット アークは、ワークピースに近づけるまで維持されます。そこでパイロット アークがメインのプラズマ切断アークに点火します。プラズマ アークは非常に高温で、25,000 °C = 45,000 °F の範囲にあります。

 

 

 

より伝統的な方法として、 OXYFUEL-GAS CUTTING (OFC) 溶接のようにトーチを使用します。この操作は、鋼、鋳鉄、鋳鋼の切断に使用されます。酸素燃焼ガス切断における切断の原理は、鋼の酸化、燃焼、および溶融に基づいています。酸素燃焼ガス切断のカーフ幅は 1.5 ～ 10mm 程度です。プラズマ アーク プロセスは、酸素燃料プロセスに代わるものと見なされてきました。プラズマ アーク プロセスは、アークを使用して金属を溶融することによって動作するという点で酸素燃料プロセスとは異なりますが、酸素燃料プロセスでは、酸素が金属を酸化し、発熱反応による熱が金属を溶融します。したがって、酸素燃料プロセスとは異なり、プラズマプロセスは、ステンレス鋼、アルミニウム、非鉄合金などの耐火性酸化物を形成する金属の切断に適用できます。

 

 

 

プラズマ切断 プラズマ切断と同様のプロセスは、通常、プラズマ切断と同じ装置で実行されます。プラズマ ガウジングでは、材料を切断する代わりに、別のトーチ構成を使用します。通常、トーチ ノズルとガス ディフューザーは異なり、金属を吹き飛ばすために、トーチからワークピースまでの距離が長く維持されます。プラズマ ガウジングは、再加工のための溶接部の除去など、さまざまな用途に使用できます。

 

 

 

当社のプラズマ カッターの一部は、CNC テーブルに組み込まれています。 CNC テーブルには、トーチ ヘッドを制御するコンピュータがあり、きれいで鋭い切断を生成します。当社の最新の CNC プラズマ装置は、厚い材料の多軸切断が可能であり、他の方法では不可能な複雑な溶接シームの機会を可能にします。当社のプラズマ アーク カッターは、プログラム可能な制御を使用して高度に自動化されています。より薄い材料の場合、主にレーザーカッターの優れた穴あけ能力により、プラズマ切断よりもレーザー切断を好みます。また、縦型の CNC プラズマ切断機を導入することで、フットプリントの縮小、柔軟性の向上、安全性の向上、操作の高速化を実現しています。プラズマ切断エッジの品質は、酸素燃料切断プロセスで達成されるものと同様です。しかし、プラズマプロセスは溶融して切断するため、金属の上部に向かって溶融の程度が大きくなり、その結果、上部エッジが丸くなったり、エッジの直角度が低下したり、切断エッジに面取りが生じたりするのが特徴です。より小さなノズルとより薄いプラズマ アークを備えた新しいモデルのプラズマ トーチを使用して、アークの収縮を改善し、カットの上部と下部でより均一な加熱を生成します。これにより、プラズマ切断および機械加工されたエッジでレーザーに近い精度を得ることができます。当社の HIGH TOLERANCE PLASMA ARC CUTTING (HTPAC) systems は、非常に収縮したプラズマで動作します。プラズマの集束は、酸素で生成されたプラズマがプラズマ オリフィスに入り、ガスの二次流がプラズマ ノズルの下流に注入されるときに強制的に旋回させることによって達成されます。アークを囲む別の磁場があります。これにより、渦流ガスによる回転が維持され、プラズマジェットが安定します。精密な CNC 制御とこれらの小型で薄いトーチを組み合わせることで、仕上げをほとんどまたはまったく必要としない部品を製造することができます。プラズマ加工における材料除去率は、放電加工 (EDM) やレーザー ビーム加工 (LBM) プロセスよりもはるかに高く、再現性よく部品を加工できます。

 

 

 

プラズマ アーク溶接 (PAW) は、ガス タングステン アーク溶接 (GTAW) に似たプロセスです。電気アークは、一般に焼結タングステンでできた電極と加工物との間に形成されます。 GTAW との主な違いは、PAW ではトーチの本体内に電極を配置することにより、プラズマ アークをシールド ガス エンベロープから分離できることです。次に、プラズマは細孔の銅製ノズルを通過し、アークを収縮させ、プラズマは高速でオリフィスから 20,000 °C に近い温度で放出されます。プラズマ アーク溶接は、GTAW プロセスの進歩です。 PAW 溶接プロセスでは、非消耗タングステン電極と細孔銅ノズルを通して狭窄したアークを使用します。 PAW は、GTAW で溶接可能なすべての金属および合金の接合に使用できます。電流、プラズマ ガス流量、およびオリフィスの直径を変えることで、いくつかの基本的な PAW プロセスのバリエーションが可能です。

 

マイクロプラズマ (< 15 アンペア)

 

メルトインモード (15 ～ 400 アンペア)

 

キーホール モード (>100 アンペア)

 

プラズマ アーク溶接 (PAW) では、GTAW と比較してより大きなエネルギー集中が得られます。材料にもよりますが、最大で 12 ～ 18 mm (0.47 ～ 0.71 インチ) の深く狭い浸透が可能です。アークの安定性が向上すると、アーク長 (スタンドオフ) が大幅に長くなり、アーク長の変化に対する許容範囲が大幅に広がります。

 

しかし欠点として、PAW は GTAW と比較して比較的高価で複雑な機器を必要とします。また、トーチのメンテナンスは重要で、より困難です。 PAW のその他の欠点は次のとおりです。 溶接手順は、より複雑になり、適合などの変動に対する許容度が低くなる傾向があります。必要なオペレーターのスキルは、GTAW よりも少し高くなります。オリフィスの交換が必要です。