アルミニウムのプラズマ切断: CNC プラズマ プロジェクト ガイド

アルミニウムのプラズマ切断は比較的新しい技術です。 1990年代以降に導入されました。アルミニウムの CNC プラズマ プロジェクトは、プラズマ カッターを使用してアルミニウムを加工することで構成されており、他の切断技術よりも効果的な結果が得られます。アルミニウムの CNC プラズマ プロジェクトを行っている場合、考慮すべき点は、プラズマ切断アルミニウムの設定とは何でしょうか?プラズマによる金属切断にはどのようなリスクがありますか? CNC プラズマ プロジェクトにはどの金属切断技術が適していますか?この記事では、これらすべての質問に対する回答と、金属切断および基板材料の CNC プラズマ プロジェクトに必要なすべての情報を提供します。

アルミニウムのプラズマ切断の簡単な説明

プラズマ切断は、アルミニウムのように電気を通す金属加工法です。この切断法を用いることで、アルミニウム部品を高い精度と公差で加工できます。アルミニウムは融点が比較的低いため、プラズマ切断には適さないという意見もあります。しかし、この方法で加工された部品は、他の方法ではほとんど不可能なほど高い公差を実現できます。ただし、アルミニウム部品を損傷することなく良好な切断結果を得るためには、多くの重要なパラメータと適切なプラズマガスの選択が不可欠です。本稿では、これらの点について解説します。

アルミニウムのプラズマ切断の利点

CNC プラズマ アルミニウムには、以下で説明する多くの利点があります。

精度と正確さ

CNCプラズマアルミニウム切断の精度は、切断するアルミニウム板の厚さに依存します。金属切断においては、精密な切断のために板金レーザー切断の使用が推奨されます。レーザー切断では、0.0.1mmの精度で狭いスロットと、0.5～1mmまでの広いスロットを作成できます。レーザー切断は、CNCプラズマ切断とは異なり、厚みが増すと精度が低下します。したがって、プラズマ切断は、レーザー切断や酸素燃料切断よりも、アルミニウム部品に対して高い公差と精度を提供します。

アルミニウム板の厚さ：1/8インチまたは1/4インチおよび1/2インチ。

プラズマ切断は、レーザー切断や酸素燃料切断よりも幅広い範囲のアルミニウムの厚さを実現します。プラズマカットのアルミニウム板およびシートは最大 38mm、または 1/8 インチ、1/4 インチ、1/2 インチまで対応できますが、レーザーカットでは最大 12.7mm の厚さを実現できます。

最小限の材料歪み

高精度により、金属切断用の CNC プラズマ切断における基板材料の材料歪みが最小限に抑えられます。しかし、プラズマ切断では切断できない他の材料の金属切断には最適な方法です。アルミニウム板の厚みが少なく、延性のある素材であるため、変形やひずみがなく、プラズマ切断により良好な切断結果が得られます。

高い切削速度

プラズマ切断は、レーザー切断に比べて切断速度が速くなります。レーザー切断の場合と同様、厚みが増すと生産性と切断速度が低下する可能性があります。プラズマ切断と異なり、アルミ板の厚みが薄くて厚いほどスピードが速くなります。ただし、どちらの方法でも結果は金属の厚さと種類によって異なります。

費用対効果

プラズマ切断は 200 ドルでプロジェクトを完了できるのに対し、レーザー切断は 400 ～ 1600 ドルかかるため、レーザー切断よりも費用対効果が高くなります。プラズマ切断の運用コストもレーザー切断よりも低くなります。 15 時間あたり最大 20 ドルかかる場合があります。一方、レーザーカットには XNUMX 時間あたり XNUMX ドルの費用がかかる場合があります。その他、材料費、電力費、メンテナンス費、機械交換費もプラズマ切断の方が安くなります。

プラズマ切断によるアルミニウムの危険性

アルミニウムのプラズマ切断は安全な方法ですが、場合によってはアルミニウムの切断に危険が伴う可能性があります。安全を考慮して機器を使用していない場合に発生します。何が起こるかというと、プラズマ切断によりスラグが生成されます。これは、水中の酸素や残された水素分子と反応する可能性があります。金属の切断プロセスを続けると、より多くのスラグが形成され、より多くの水素原子が蓄積します。これらの原子の濃度が非常に高い値に達すると、相互に反応する可能性があります。これにより、水素の気泡やガスポケットが発生する可能性があります。

水素は揮発性ガスであり、1000ᵒF の温度で発火する可能性があります。プラズマ切断中に発生する熱は 20,000ᵒF の温度に達することがあります。金属の切断加工中に万が一アルミ板に穴が開いてしまうと、気泡による発熱が反応して爆発する恐れがあります。爆発の強さは、生成される水素ガスポケットの量に依存します。

プラズマカッターでアルミニウムを切断できますか

はい、アルミニウムのプラズマ切断は、あらゆる導電性金属で実行できるため可能です。プラズマ切断では、イオン化したガスをオリフィスからジェットとして高速で噴射します。ガスは過熱され、電気的にイオン化されます。アース線を介してカッターと完全な回路を形成します。この電離したガスをプラズマと呼びます。プラズマアークは、高い電気エネルギーによりさらに熱くなります。その後、金属を溶かすことができ、溶けた金属はガスによって吹き飛ばされ、基板材料に切り込みが生じます。アルミニウムは信じられないほど効果的にプラズマ切断できます。

アルミニウムをプラズマ切断する方法

プラズマ切断アルミニウムの設定は、スチール切断とは若干異なります。主な違いはガス、ノズル、設定です。これらについては以下で説明します。

安全上のご注意

水素爆発を避けるために、プラズマ切断アルミニウムの設定を調整する際には、いくつかの安全上の注意事項に留意する必要があります。水位制御されたレベルタンクを使用することは良い選択肢です。操作が簡単になり、水位を下げることで水素分子を放出します。

アルミニウムのプラズマ切断中は保護キットを着用する必要があります。溶接ヘルメット、ゴーグル、手袋、安全ジャケット、ブーツ、チャップスなど。プロセス中に火花や放射線が発生するため、キットはオペレーターの安全を守ります。切断中に発生する紫外線により、目をやけどする可能性があります。したがって、安全メガネを着用することが重要です。

適切なプラズマカッターの選択

プラズマカッターを選択する際に留意しなければならない要素はいくつかあります。高い生産性と高い許容レベルを実現するには、ファイバーレーザー切断機が最適な選択肢です。費用対効果の高い運用を実現するには、XPR プラズマ源を備えた高解像度プラズマ切断機が適しています。 Hypertherm powermax などのエア プラズマ システムは、切断品質が優先されない場合に適しています。最後に、金属の切断もカッターの選択において非常に重要です。通常、アルミニウムのプラズマ切断にはファイバーレーザー機械が最も好まれます。

電源要件

パワーは、カット角度およびサイズとともにノズルに大きく依存します。アルミニウムの切断にプラズマ アーク切断ストリームを集中させるのに役立ちます。銅製のノズルは熱と電気の伝導性に優れているため、最適です。ノズルのサイズもアークのサイズと電圧を決定します。したがって、ノズルの選択は電源要件を考慮する必要があります。

アルミニウムグレードの選択

良好な切断結果を得るには、アルミニウムの適切なグレードの選択も重要です。グレード 1100、3003、5052、および 60621 は板金加工に適しています。グレード 3003、6061、および 6063 は貯蔵タンクに適しており、構造用途には 2024、6061、および 7075 が最適です。

ガスの選択 (アルゴン、窒素、または空気)

間違ったガスを使用すると、アルミニウムのプラズマ切断で切断不良が発生し、スラグが発生する可能性があります。通常のエアーでも使用可能ですが、酸化により表面が荒れてしまいます。したがって、プラズマ切断されたアルミニウム部品を溶接する前に、表面処理を施す必要があります。ガス混合物は、厚さ0.5インチを超えるプラズマ切断アルミニウム板の表面処理から金属を節約するための最良の選択肢です。一次ガスはアルゴンヘリウム、二次ガスとして窒素を混合ガスとして使用します。厚さ0.5インチ未満のプラズマカットアルミニウムプレートの場合、一次ガスとして窒素、二次ガスとして圧縮ガスが使用されます。

アンペア数とガス流量の調整

アンペア数とガス流量は、プラズマ切断されたアルミニウム板の厚さと切断速度に依存します。切断速度は、アーク電圧に応じて 1695 mm/m ～ 4750 mm/m の範囲でなければなりません。ノズルのサイズもアークのサイズと電圧に重要な役割を果たします。より小さなオリフィス ノズルは、より大きなアークとより高い電圧に適しています。

トーチの高さと角度の調整

プラズマ切断アルミニウムの設定は機械ごとに異なります。特にトーチの高さと角度の調整については、マニュアルを参照して適切な設定を行うことが重要です。通常、アルミニウムのプラズマ切断には 25ᵒ が使用されます。

CNC プラズマ プロジェクトにおける消耗品の削減とメンテナンス

CNC プラズマ プロジェクトでは、消耗品の切断やメンテナンスはほとんどありません。これらについては以下で説明します。

電極とノズルの交換

通常、プラズマ切断では電極とノズルが同時に摩耗することはありません。したがって、交換時期は変更される可能性があります。さらに、それは主に出力レベルと材料の厚さに依存します。機械を使用するオペレーターの技術も非常に重要です。十分な訓練を受けていないオペレーターは、材料を無駄にし、何よりも早く装置を損傷する可能性があります。

適切なガス圧力を維持する

プラズマカッターがオートガスシステムを備えている場合、このメンテナンスはプリフローテストとカットフローテストによって行うことができます。手動ガスシステムの場合、入口ガス圧力は手動指示によって調整されます。通常は 115PSI (8.3Bar) です。

切断トーチの清掃と手入れ

トーチを取り付けチューブから取り外し、焼け跡、亀裂、または溶けた金属の痕跡を探すことにより、目視検査が必要です。トーチリードの取り付けと取り付けチューブの検査も確認する必要があります。漏れ、残留物の蓄積、ねじ山への機械的損傷を調べてください。

機械の定期点検

機械の定期点検も非常に重要です。これには、すべてのホースとリード線の検査、ガス漏れテスト、冷却剤の流れのチェック、電源のクリーニング、接地システムのチェック、冷却システムのチェックなどが含まれます。

アルミニウムプラズマのコスト削減

プラズマ切断は、CNC プラズマ プロジェクトを 200 ドルで完了できるため、費用対効果が高くなります。プラズマ切断の運用コストは 15 時間あたり最大 XNUMX ドルかかる場合があります。これ以外に、材料費、動力費、メンテナンス費、機械の交換費も含まれており、こちらもリーズナブルです。

高品質のアルミニウムプラズマ切断を実現するための 4 つのヒント

高品質なアルミニウムのプラズマ切断には、通常、レーザー切断技術の使用が必要です。板金加工サービスにおいて高品質な切断を実現するための重要な手順と技術を以下に示します。

直線切断

直線切断や完璧な形状の場合、ガイド、ステンシル、その他の金属ビットを使用して、ぐらつきのない完璧なラインを作成できます。また、切断箇所に直刃の金属片を固定し、トーチを押し当てます。

曲線的なカットや複雑な形状

曲線状の切断や複雑な形状の場合は、完璧な切断形状を得るためにトーチに切断ガイドを取り付けることをお勧めします。

ベベルカット

高公差のプラズマカッターでは、低いベベル角度を実現できます。ノミとカンナ刃の一次刃先は通常 25ᵒ です。トーチノズルから噴出するガスジェットの形状により、一部のベベルは加工中にすでに修正されています。

ピアスとガウジング

トーチと材料の間のプラズマ アークは、プラズマ ガウジングによって金属を除去するために使用されます。ガスジェットは溶融金属を突き刺すことなく吹き飛ばします。ガウジングは、欠陥や過剰な金属を除去するために通常使用される砥石車からの材料除去よりも高速です。

プラズマカットアルミニウムの仕上げと後処理

以下のプラズマ切断アルミニウムの仕上げおよび後処理方法が実行されます。

エッジのバリ取りと平滑化

バリ取りとは、機械加工された金属から小さな欠陥を除去する工程です。プレス加工やフライス加工など、さまざまな機械加工プロセスを用いて、材料から金属を押し出したり削り取ったりします。プラズマ切断後には、曲面のエッジも滑らかに仕上げ、後々の欠陥や不具合の原因となる尖ったエッジを防ぎます。

表面仕上げオプション

圧延工場から出荷されたままのアルミニウムは、ミル仕上げと呼ばれます。これは多くの用途でそのまま使用されます。また、アルミニウム部品には粉体塗装も施されます。これはプラズマ切断されたアルミニウムの塗装仕上げとして好まれ、屋外用途に最適です。China Tuofaは、さらに多くの表面処理サービスを提供できます。

CNC プラズマ カット アルミニウム プロジェクトの実践

以下は、CNC プラズマ カット アルミニウム プロジェクトの実践です。

建築要素

プラズマ切断アルミニウムは、ブラケットの切断や金属構造とフレームの接続部分に使用されます。修復工場や加工工場でも使用されています。

自動車および航空宇宙部品

プラズマ切断アルミニウムは、高精度、軽量、高強度のため、自動車や航空機の車体や部品に広く使用されています。パネルドアやエンジンフードなど、高い精度と公差が要求される自動車や航空機の車体部品の製造に使用されます。

DIY プロジェクトと趣味

自動車の修理、メタルアートの彫刻、芝刈り機や除雪機などの機器の修理など、家庭用およびDIYのプラズマカットアルミニウムプロジェクトの多くを行うことができます。このほか、ガレージや家の増築用の金属スタッドの切断、注ぎ口、チェーンリンクフェンス、配管プロジェクト用の銅管の切断なども行われます。金属製の芝生オーナメントやホリデーデコレーションの作成、自家製の屋外グリルの構築と修理も、プラズマカットアルミニウムで行うことができます。

産業および製造用途

プラズマカットアルミニウムは、建物や橋などの大型金属メッキの建設に使用されます。構造。産業機械、掘削機、その他の機械では、プラズマ切断されたアルミニウム部品が構造に使用されています。

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アルミニウムのプラズマ切断に関するよくある質問

トーチでアルミニウムを切断できますか?

いいえ、酸化アルミニウムは高温で溶けるため、アルミニウムにはトーチ切断は機能しません。

アルミニウムのプラズマ切断に最適なガスは?

アルミニウムにはアルゴン水素が最適です。水素35%、アルゴン65%です。最大の切断能力を持つ最も高温のプラズマガスです。