JPH07314143A - プラズマ切断方法 - Google Patents

プラズマ切断方法

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JPH07314143A
JPH07314143A JP6135169A JP13516994A JPH07314143A JP H07314143 A JPH07314143 A JP H07314143A JP 6135169 A JP6135169 A JP 6135169A JP 13516994 A JP13516994 A JP 13516994A JP H07314143 A JPH07314143 A JP H07314143A
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JP
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cutting
plasma
gas
piercing
cut
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JP6135169A
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Katsuo Saibi
克男 齊尾
Masahiko Hasegawa
雅彦 長谷川
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Komatsu Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00Welding or cutting by means of a plasma

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドロス付着が少なく切断面がきれいな切断製
品が得られ、また電極消耗が少なく、さらにピアッシン
グ時にも高速切断できるプラズマ切断方法の提供 【構成】 切断時にプラズマガスとして非酸化性ガスを
用いて被切断材を切断するプラズマ切断方法において、
ピアッシング時はプラズマガスとして酸化性ガスを用
い、切断時はプラズマガスとして非酸化性ガスを用いて
被切断材を切断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ切断方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】プラズマ切断方法には、プラズマガスと
して非酸化性ガスを用いて被切断材を切断するものがあ
る。例えば被切断材がステンレス鋼やアルミニウム合金
等であるときは、プラズマガスとして、窒素ガス、アル
ゴンガス、水素ガス、メタンガス等の非酸化性ガスが用
いられる。このようにすると、切断製品はドロス付着が
少なく、またきれいな切断面が得られる。
【0003】また例えばタングステン電極のように、酸
化すると融点が低くなって消耗が激しくなるような金属
が電極であるときも、プラズマガスとして、上述のよう
な非酸化性ガスが用いられる。このようにすると、電極
の酸化を阻止でき、電極の早期消耗を阻止できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】先ずピアッシングスタ
ートについて説明する。これは、例えば図4に示すよう
に、被切断材6を切断してb−c−d−eで囲まれる切
断製品62を得る場合、b点から切断開始したのでは、
このb点での孔径が大きくまた吹き上げドロスの付着が
多いため、切断品質を維持できない。そこで先ずb点の
近傍aに穿孔(ピアッシング)して孔(ピアス)61を
穿ち、次いでこのピアス61からb−c−d−e−b−
fの順で切断することにより高切断品質の切断製品62
を得る方法である。被切断材が薄板のときはプラズマ流
でピアッシングするが、厚板のときはドリルで予めピア
ッシングしておくのが普通である。
【0005】ところで上記、切断時に非酸化性ガスを用
いて被切断材を切断するプラズマ切断方法では、切断時
は、上述の通り、確かにドロス付着が少なく切断面がき
れいであり、さらに電極消耗も少ないが、上記ピアッシ
ングスタートさせると、プラズマガスが酸素ガスO2
含んでいないため、酸化反応熱を利用できず、このた
め、ピアッシング時間が長くなるという問題がある。こ
れは板厚が厚くなる場合や被切断材がステンレス鋼の場
合、顕著である。さらに時間が長くなるということは、
プラズマトーチに吹き上げドロスが付着し易くなる機会
が増えることであり、このためドロスが付着してプラズ
マトーチにダブルアークが発生し、プラズマトーチの早
期寿命の原因となっている。
【0006】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
ドロス付着が少なく切断面がきれいな切断製品が得ら
れ、また電極消耗が少なく、さらにピアッシング時にも
高速切断できるプラズマ切断方法を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1発明なるプラズマ切断方法は、切断時にプラズ
マガスとして非酸化性ガスを用いて被切断材を切断する
プラズマ切断方法において、ピアッシング時はプラズマ
ガスとして酸化性ガスを用い、切断時はプラズマガスと
して非酸化性ガスを用いて被切断材を切断することを特
徴としている。
【0008】
【作用】上記発明によれば、ピアッシング時にプラズマ
ガスとして酸化性ガスを用いるため、ピアッシング時に
酸化反応熱が得られる。このためピアッシング時間が短
くなる。
【0009】
【実施例】第2図は本発明を実施したプラズマ切断機の
例機であり、プラズマトーチ4は中心部の電極1と外周
部のノズル2との間にプラズマガス7の通路10を備え
ている。通路10は2つの通路8、9の合流通路であ
り、通路8は開閉弁13と流量制御弁12とを備えて窒
素ガスN2 の供給源11に接続されている。他方通路9
は開閉弁16と流量制御弁15とを備えて酸素ガスO2
の供給源14に接続されている。尚、上記開閉弁と流量
制御弁との装着順序は逆であっても、また、一体型であ
っても構わない。
【0010】電極1は電源17の陰極に接続され、他方
被切断材6は陽極に接続されている。陽極側には電流検
出器18が備えられている。電流検出器18、流量制御
弁12、15及び開閉弁13、16は制御装置19へ接
続されている。
【0011】上記例機における第1実施例を図1(a)
及び(b)を参照して説明する。制御装置19から出力
されたプラズマ起動指令Aにより開閉弁16が開き、か
つ、流量制御弁15の開度が調整される。これにより小
量の酸素ガスO2 がプラズマガス7としてプラズマトー
チ4へ流れ、ピアッシングが行なわれる。次に制御装置
19から切断開始指令Bが出力されると、開閉弁16が
閉じ、酸素ガスO2 の供給が停止すると共に、開閉弁1
3が開き、かつ、流量制御弁15の開度が調整され、こ
れにより大量の窒素ガスN2 がプラズマガス7としてプ
ラズマトーチ4へ流れ、切断が行なわれる。尚、切断開
始指令Bの出力時期は、例えばプラズマアーク成立時に
生ずる電流を電流検出器18で検出した時点から起算す
るタイマで行ってもよく、前記プラズマ起動指令Aの出
力から起算するタイマで行ってもよい。
【0012】第1実施例の試験データを図3に示す。試
験は、電流300A、酸素ガスO2及び窒素ガスN2
ガス圧6kg/cm2 の上記例機を用い、ピアス高さ1
5mmで、被切断材6なるステンレス鋼の各板厚毎にそ
のピアッシング時間を調べたものである。同図におい
て、板厚〔mm〕を横軸、ピアッシング時間〔秒〕を縦
軸に示す。同図から明らかなように、第1実施例によれ
ば、ピアッシング時には、窒素ガスN2 よりも酸素ガス
2 を用いた方がピアッシング時間が短いことが分か
る。しかも窒素ガスN2 では板厚が約35mm以上では
ピアッシング不能であるが、酸素ガスO2 では板厚が4
0mm以上でもピアッシング可能である。
【0013】第2実施例を図1(a)及び(c)に示
す。制御装置19が切断開始指令Bを出力する少し前B
1に開閉弁13を開き、かつ、流量調整弁12を調整し
て窒素ガスN2 を流しており、このようにしてもよい。
尚、実際の制御に際しては、制御装置19はプラズマ起
動指令Aを出力した後、切断開始指令Bが出力される前
の時刻B1を見計らってタイマにより、前記動作指令B
1を開閉弁13と流量調整弁12とへ出力することにな
る。
【0014】尚、酸化性ガスは、酸素ガス又は酸素ガス
を含むガスであり、かつ、非酸化性ガスは、少なくとも
窒素ガス、アルゴンガス、水素ガス、メタンガス等を含
むガスである。
【0015】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明は、要するに、請求の範囲記載の手段を講じ
た構成であって、上記実施例の説明から明らかなよう
に、次のような効果を奏する。
【0016】(1)切断時、最適選択された非酸化性ガ
スを用いるため、切断製品の切断部は、ドロス付着が少
なく、その切断面がきれいであり、さらに電極消耗も少
ない。 (2)ピアッシング時、酸化性ガスを用いるため、酸化
反応熱を利用できる。このためピアッシング時間が短く
なる。 (3)ピアッシング時間が短くなるため、プラズマトー
チへのドロス付着が少なく、このためプラズマトーチの
ダブルアークを防止でき、プラズマトーチの寿命延長を
図ることができる。 (4)ピアッシング可能板厚が厚くなる。このため、ド
リルで予めピアッシングしておくという前工程を省略で
きる板厚範囲が広くなる。
【0017】また上記第2実施例のように、酸化性ガス
から非酸化性ガスへの移行時において、酸化性ガスの供
給停止前に非酸化性ガスを供給すると、さらに次のよう
な効果も奏する。 (5)供給ガスに途切れがなくなるため、プラズマアー
クが安定する。即ち、切断品質が安定する。 (6)ガス圧変動が、非酸化性ガスの供給と酸化性ガス
の停止とが同時に行われる場合と比較し、段階的に行わ
れるため、プラズマアークが安定する。即ち、切断品質
が安定する。 (7)電極が、例えばタングステンのように、酸化する
と溶融点が下がるような金属である場合、非酸化性ガス
によって酸化性ガスによる該電極の酸化を幾分でも阻止
できるようになる。つまり電極の寿命延長にも寄与する
ようになる。
【0018】プラズマ切断は低コストであるにも係わら
ず、ガス切断とレーザ切断との中間の切断品質を提供で
きる利点がある。近時、この利点が着目され、プラズマ
切断装置が大量生産ラインにも投入されつつある。かか
る実情において、本発明なるプラズマ切断方法は、大量
生産に欠かせない、1つの被切断材から多数の切断製品
を得るときのピアッシングスタートについての最良の方
法の一つを提供するものであり、産業上の利用性は極め
て高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタイムチャートであり、(a)は第1
実施例及び第2実施例に共通のプラズマ起動指令、
(b)は第1実施例であって(b1)は酸化性ガス用開
閉弁の駆動、(b2)は非酸化性ガス用開閉弁の駆動、
(c)は第2実施例であって(c1)は酸化性ガス用開
閉弁の駆動、(c2)は非酸化性ガス用開閉弁の駆動で
ある。
【図2】本発明の実施例を実施したプラズマ切断機の概
要説明図である。
【図3】本発明の試験成績グラフである。
【図4】ピアッシングスタートを説明する図である。
【符号の説明】
1・・・・電極 2・・・・ノズル 4・・・・プラズマトーチ 6・・・・被切断材6 7・・・・プラズマガス 8、9、10・・・・通路 12・・・・窒素ガス用の流量制御弁 13・・・・窒素ガス用の開閉弁 15・・・・酸素ガス用の流量制御弁 16・・・・酸素ガス用の開閉弁 17・・・・電源 18・・・・電流検出器 19・・・・制御装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 切断時にプラズマガスとして非酸化性ガ
    スを用いて被切断材を切断するプラズマ切断方法におい
    て、ピアッシング時はプラズマガスとして酸化性ガスを
    用い、切断時はプラズマガスとして非酸化性ガスを用い
    て被切断材を切断することを特徴とするプラズマ切断方
    法。
JP6135169A 1994-05-25 1994-05-25 プラズマ切断方法 Pending JPH07314143A (ja)

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