厚肉ダブルックス鋼のプラズマ切断の最適化：直角エッジと最小限の熱影響部のためのパラメーター

厚肉ダブルックス鋼のプラズマ切断の最適化：直角エッジと最小限の熱影響部のためのパラメーター

プラズマ切断は、厚板を迅速かつ効率的に切断するための主要なプロセスです。しかし、高価で耐食性のあるダブルックス系ステンレス鋼を切断する場合、要求される精度は非常に高くなります。不適切な切断は見た目が悪いだけでなく、購入した素材が持つべき特性まで損なう可能性があります。

二相性鋼（例えば2205／UNS S32205）の強度および耐食性は、オーステナイトとフェライトがほぼ50／50の微細構造に由来します。切断時に過剰な熱が加わると、このバランスが崩れ、窒化および酸化した硬くてもろい組織を有する広い熱影響部（HAZ）が形成され、腐食を受けやすくなります。

本ガイドでは、厚手の二相性鋼（一般的には½"／12mm以上）で清潔で直角な切断面を最小の熱影響部（HAZ）で得るために、プラズマ切断条件を最適化する実用的なフレームワークを提供します。

目的：切断以上の成果を求めて

二相性鋼において、成功したプラズマ切断とは次の通りです：

1. 直角でドロスのない切断面： 再凝固ドロスがごくわずかまたはまったくなく、面取りの手間がかからないこと。

2. 最小限の熱影響部（HAZ）： 微細構造の変化が狭い範囲にとどまること。

3. 耐食性の維持： 切断面が点食や隙間腐食の弱点とならないこと。

4. アーク安定性： テーパや上面の丸みがなく、滑らかで均一な切断面。

これを実現するには、電力、速度、ガス、機器の正確なバランスが重要です。

最適化の四本柱

1. 機器および消耗品：絶対に欠かせない基盤

摩耗した部品では切断の最適化は不可能です。これが最も重要なステップです。

• プラズマシステム： A 高解像度（HD） または XTRA解像度（XD） 1インチ（25mm）を超える板厚には、高解像度プラズマシステムの採用が強く推奨されます。このようなシステムでは絞りアークと高度なガス制御により、よりシャープで綺麗な切断が可能です。一般的な空気プラズマでも切断できますが、熱影響部が広くなり、テーパが大きくなる傾向があります。

• 消費品:  純正消耗品を使用し それらが完全に摩耗したときに交換してください。摩耗した電極またはノズルはアークを歪ませ、切断幅を広げ、素材に余分な熱を加えてしまいます。 前から アークの歪み、切断幅の拡大、素材への余分な熱の伝達を引き起こします。

• トーチ高さ制御（THC）： 切断エッジの直角度を保つためには、安定した一定のスタンドオフ距離が重要です。重要な作業では手動切断は推奨されません。

2. ガス選定：化学反応と冷却の鍵

プラズマガスとしてだけでなく、シールドガスとしてもガスは重要な役割を果たします。二相鋼（ダブルックス鋼）の場合は 絶対に空圧機を使用しないでください プラズマガスとして。空気中の酸素と窒素が切断面を汚染します。

ステンレス鋼および二相鋼における標準的なガス構成は以下の通りです 窒素 または アルゴン-水素 プラズマガス用および CO2 または エア セカンドシールドガス用。

• プラズマガス（一次）：

  • 窒素（N₂）： もっとも一般的で費用効果の高い選択肢です。良好な切断品質と速度が得られます。切断面に窒化が生じることがありますが、適切な条件設定で管理可能です。

  • アルゴン-水素（H-35または同様の混合ガス、例えばAr65%／H₂35%）： 厚板加工において最高の切断面品質を得るための高品位ガスです。水素により熱伝導性が高まり、アークがより高温かつ集中するため、切断面が直角に近くなり、スラグの除去も効果的に行えます。 複数ガス使用が可能なシステムが必要です。

• シールドガス（二次）：

  • 二酸化炭素 (CO₂) または場合によっては エア が使用される。シールドガスの役割は、溶融金属を吹き飛ばして上部のエッジを冷却し、酸化とHAZを減少させることである。

3. パラメータの調整：バランスの芸術

これらのパラメータは相互に依存している。以下に示す数値は、窒素プラズマガスを使用する最新の高密度プラズマシステム（例：ハイパーサーマル、エサブ、リンカーン）における初期値の目安である。 必ず機械の取扱説明書を確認すること。

相互作用：

• 速度が遅すぎる／電流が多すぎる： 材料に過剰な熱が加わることで、広い溶融領域（HAZ）、エッジの丸み、除去が困難な大量の低速ドロスが発生します。

• 速度が速すぎる／電流が少なすぎる： アークが完全に貫通しないため、斜めのエッジと再溶接して鋼板底部に付着する頑なな高速ドロスが発生します。

• ガス圧の設定が不適切： 低圧はアークを弱体化させる。高圧はスパッタや不安定なアークを引き起こす可能性がある。

4. 切断後のベストプラクティス：作業の仕上げ

完璧な切断でも、いくつかの調整が必要になる。

• 冷却： 板材を自然に冷却させる。水で急冷してはならず、これにより不要な応力が発生する可能性がある。

• ドロス除去： ダブルフェーズ鋼における最適化された切断では、ドロスがほとんどまたはまったく発生せず、手で取り外すか、ハンマーで軽く叩くだけで除去できる。切断エッジを激しく研磨することは避けること。

• 清掃: トップエッジおよびボトムエッジから熱変色（青/オレンジ色の酸化層）を取り除く。この層はクロムが減少しており、腐食を受けやすい。専用の ステンレス鋼用ワイヤーブラシ （炭素鋼に使用したものを決して使用しない）または適切な研磨用フラップディスクを使用すること。

• 重要アプリケーション: 高度な腐食環境にさらされる部品の場合、軽く研削または機械加工により切断エッジのHAZ全体を取り除き、美しく腐食に強い表面を復元することを検討すること。

ダプレックスでの一般的な問題のトラブルシューティング

結論：正確さが何より重要

厚肉ダブルステンレス鋼を切断する作業は「悪い材料では悪い製品しか作れない（garbage in, garbage out）」という原則を示すものである。摩耗した機器や不適切なガスを使用して、パラメータ調整だけで補うことはできない。

成功の秘訣は次の通りである：

1. 適切にメンテナンスされた高密度プラズマシステムから始める そして新品の消耗品を使用すること。

2. 正しいガスを使用してください― 窒素またはアルゴン・水素混合ガスを使用し、絶対に空気は使用しないでください。

3. 最適なポイントを見つけてください 特定の板厚に応じた切断速度と電流値のバランスを、メーカーの推奨値をもとに確認してください。

4. 正しく仕上げを行ってください 切断エッジから熱変色を除去し、耐食性を回復させます。

プラズマ切断プロセスを単なる荒削りの工具ではなく、正確な熱処理工程として扱うことで、高機能ダブルフェーズ鋼の部品が芯からエッジまで設計通りの性能を発揮するように保証できます。