プラズマ切断の原理・切断面・特徴・資格をガス切断と比較し解説

はじめに

プラズマ切断は、金属切断において広く利用されている技術で、ガス切断と並び立つ存在です。
その特徴や切断面、さらに資格について知ることで、どちらの方法が適しているか、あるいはどれほどのスキルが必要なのかを理解できます。
この記事では、プラズマ切断の基本的な原理や特徴について、ガス切断と比較しながら解説します。

プラズマ切断の基本原理

プラズマ切断は、高温のプラズマアークを利用して金属を切断します。
プラズマは、ガスが高温によってイオン化された状態であり、そのアークを金属性のワークピースに向けることで、局所的に金属を溶解し切断を行います。
使用されるガスは通常、空気または窒素が一般的ですが、特殊な用途ではアルゴンや水素を混合したガスも利用されます。

プラズマとガス切断の違い

ガス切断は、酸素-燃焼ガスの組み合わせによって金属を加熱・切断する方法です。
このため、プラズマ切断とは加熱方法が異なります。
プラズマ切断では電気エネルギーを利用し、より高い温度での切断が可能です。
一方、ガス切断は酸化反応を利用しているため、炭素含有量によって切断効率が変わります。

プラズマ切断の特徴

プラズマ切断にはいくつかの特徴があります。

高い切断速度

プラズマ切断は非常に速い切断速度を誇ります。
これは、プラズマアークが非常に高温（15,000度を超えることもある）であることにより、金属を瞬時に溶解させるためです。
一般的に、板厚が同じであればガス切断よりも速く切断を終えることができます。

切断の精度

プラズマ切断は、薄板や中厚材において非常に高い精度を持ちます。
これは、プラズマアークが細いビーム状であるため、狭い幅での切断ができることが理由です。
少ない熱影響を及ぼすため、歪みも少なく仕上がりが美しいです。

多様な材料への対応

プラズマ切断は、鉄系材料だけでなくアルミやステンレスなどの非鉄金属にも対応可能です。
また、塩基性中性のガスも使用することができるため、酸化しやすい素材でも切断が可能です。

切断面の特徴

プラズマ切断の切断面は、比較的滑らかです。
溶解した金属を高圧ガスで吹き飛ばすため、酸化層が少なく、後加工が必要な場合も少ないです。
ただし、設定や材料の特性によっては切断面にわずかな溶融スラグや酸化物が付着することがあります。

プラズマ切断に必要な資格とスキル

プラズマ切断を行うにあたって、日本では特定の資格が必要になる場合があります。
プラズマ切断機自体の運転は、法令で定められた資格はありませんが、工場内での安全管理に関する知識や講習を受けることが推奨されます。

資格に関する要件

ガス切断の場合は、ガス溶接作業主任者という資格が必要です。
一方、プラズマ切断には特定の資格要件はないものの、企業によっては内部資格や講習が求められることがあります。

求められるスキル

プラズマ切断を行うには、機械の取り扱いはもちろん、安全管理、材料の知識、適切なガスの選定、メンテナンスの技術が求められます。
特に、製造業のプロフェッショナルとしての経験は、効率的で高精度な作業を行う上で不可欠です。

まとめ

プラズマ切断は、その高い切断速度、精度、多様な材料への対応能力から、多くの製造現場で活用されています。
ガス切断とは異なり、電気エネルギーを用いるため、特に非鉄金属や薄板の加工において優れた性能を発揮します。
資格要件こそ少ないものの、機械や製品への理解、安全に対する認識を高めることが重要です。
この記事を通して、皆様がプラズマ切断の技術をより深く理解し、実践に活かせることを願っています。