切断システム

切断システムとは？

切断システムとは、材質の分割に使用される機械です。 この機械を使用して、アルミニウム、錫、スチール(硬質スチールを含む)、チタン、木材、セラミック、樹脂など様々な材質を分割、または一定の形に切断することができます。
 
切断システムは、融解により切断する方法(レーザー、プラズマ、ガス切断)と、圧力により切断する方法(ウォータージェット切断)の2つに区分することができます。

さまざまな切断システムとその機能方法

融解により切断する方法

ガス切断

ガス切断機は、環状の予熱ガスノズルと中心に配置された切断酸素ノズルで構成されています。被加工材を発火温度まで熱してから、切断酸素ノズルを開きます。噴出する酸素が被加工材の鋼材を酸化させます。 酸化物（スラグ）は他よりも融点が低く薄くなります。 そのため、溶融した薄いスラグは切断酸素によって吹き飛ばされます。バーナーは被加工材自体を融解することはできません。 その結果、きれいな切断面になります。切り口の状態から、伝えた熱と切断速度が正しいかどうか判断することができます。燃料ガスとして、アセチレンガスと酸素、またはプロパンガスと酸素の混合物が使われるのが一般的です。
 
スチール、ステンレス（一部）、チタン、チタン合金はガス切断による切断が可能です。この場合、材質の発火温度によって制限があります。つまり、融点より低くなければなりません。 さらに、切断酸素は最低でも純度が99.5%でなければなりません。 炭素含有量は0.1～1.5%の間である必要があります。 ガス切断のメリットは、厚さ30/35mmの被加工材に対して非常に費用対効果に優れるという点です。 しかし、それより薄い被加工材には他の方法が適しています。

プラズマ切断

プラズマ切断は、導電性金属の切断に使用されます。 ここで使用されるのは導電性ガスです。基本的なプラズマ切断は、電源、アークを発生させる回路、バーナーで構成されます。 まず、高周波がノズルと電極の間で開始されます。 そしてガスが発生するアークを流れます。 発生したプラズマアークはガスの気流によって押し出され、パイロットアークを形成します。 プラズマアークの温度は約30,000°Cにもなり、金属を溶かして被加工材を貫きます。 高速のガス気流が溶けた材質を切り口の下から噴き出します。 この方法は非常に経済的で、軟鋼は細かなジェットプラズマできれいに切断可能です。 しかし、プラズマ切断機でのカットは、他の方法ほど高品質ではありません。 また、切断機によってはスケール層が形成される場合があり、そのような材質は溶接には不適切です。 プラズマ切断では、いかなる導電性金属でも切断することが可能です。 しかし、切断面の質はレーザー切断ほどきれいではありません。

レーザー切断

レーザー切断では、被加工材への熱ストレスが最も小さくなります。レーザービームの焦点は非常に絞られているため、熱が加工材の非常に限られた領域に集中するからです。そのため、非常に短い動作時間ですみ、高速での切断が可能になります。レーザー切断では、ほぼすべての材質(スチール、レザー、樹脂、PVC、木材、ガラスなど)の加工が可能です。 この手法により、寸法精度の高い切断を行うことができます。 デメリットは、電力消費量が高いこと、システムの購入費用が高額であることです。

圧力により切断する方法

ウォータージェット切断

ウォータージェット切断では、被加工材は高圧の水噴射でカットされます。 ノズルから出る水は圧力6000バール、噴出速度は最大1,000m/sにもなります。 前述の3つの方法と比較して、材質はほとんど加熱されません。 ウォータージェット切断には基本的に、水だけの切断と研磨剤を添加する切断の2種類があります。 水だけの切断では、水流のエネルギーのみを使用します。この方法では、硬質材に対する切断性能は非常に限定的になります。 しかし、現在では約4mmの厚さのアルミニウムのような材質を研磨剤なしの6,000バールのウォータージェットで切断することが可能です。 水に研磨材(ガーネットやコランダムなど)を添加する切断は、アブレイシブウォータージェット切断と言われます。 この方法では、より硬い材質の切断が可能です。 高水圧を低減するため、ジェットを水槽で受け止める必要があります。 それにより水槽内の水温が上昇します。 ウォータージェット切断のメリットは、切断される材質に熱の影響がないことです。 また、被加工材の厚さの制限もありません。 木材、金属、アルミニウム、樹脂、食品など様々な材質を切断することができ、切断エッジの品質も非常に高いのが特長です。 しかし、切断速度は比較的低速で、湿気、特に水との接触は材質によってはデメリットとなりえます。

複数の方法の組み合わせ

複数の方法を組み合わせることで、各システムのメリットが束ねられ、起こりうるデメリットが軽減されます。最もよく使われるのが、プラズマとガス切断の組み合わせです。 この方法では、厚いプレートから薄いプレート、スチールの塊まで切断が可能です。
プラズマとウォータージェットという2つの技術を組み合わせることができる企業はほとんどないため、プラズマ/ウォータージェット切断機はまれです。 この組み合わせのメリットは、水流による非常にクリーンな切断とプラズマ切断の高速カットが組み合わさることです。

切断システム向けイグス製品のメリット

イグスのエナジーチェーンとチェーンフレックス可動ケーブルが、あらゆる切断機で長い耐用年数にわたって高い耐久性を実現します。 エナジーチェーンによってエネルギー供給やホース配線が確保されます。 ガラスファイバーケーブルやホースを狭いスペースでも設置可能です。 また、チェーンの長さはシステムによってさまざまです。 そのため、技術的に適合するもっと経済的な方法が正しいソリューションです。 このため、切断システムの製造者は、エナジーチェーンを機械のサイズに特別に合わせて設計することが可能です。 ウォータージェット切断では、水や排水が潤滑剤で汚染されないことも重要です。

実際の使用事例