鋼板の切断：ガス切断、プラズマ切断およびレーザー切断の比較

三つの方法の概要

	ガス切断（酸素燃料）	プラズマ切断	レーザー切断
実用板厚	~5 mmから300 mm+	~1 mmから50 mm（品質低下を伴いさらに厚く）	~0.5 mmから25 mm（鋼材、ファイバーレーザーはさらに高い範囲へ）
切断品質	中程度；スラグ、カーフが広い	良好；わずかなベベル、極端な条件ではドロス	優れる；カーフが狭く、ドロスは最小
精度	三つの中で最も低い	中程度	最高 — 小さな穴、細かいディテール
速度	遅いが、厚板では比類がない	薄板／中厚で速い	薄板で最も速い
HAZ幅	最も広い	中程度	最も狭い
コスト構造	設備費最低；ガス費用	中程度	設備費最高、薄板作業では運転費低

これらの範囲は標準的な産業設備の目安であり、硬い限界ではありません。機械のクラスによって大きく変動します。

熱影響部と端部硬さ

三つはいずれも熱切断です。端部は変態温度を超えて加熱され、冷たい鋼板に対して自己焼入れします。その結果は次のとおりです。

• 焼入性のある鋼（4140、耐摩耗鋼板、高強度鋼種）では、切断端部が大幅に硬化することがあります。しばしば鋼の最大硬さ近くまで硬化し、その深さは通常ミリメートルの数分の一から数ミリメートルまでであり、ガス切断で最も広がります。
• 硬化した端部は後の作業における割れリスクです。ガス切断された硬い端部の上に配置された曲げ部、または前処理なしにその上で行われた溶接部は、その割れを引き継ぎます。重要な作業における標準的な実務は、端部を機械加工または研磨して戻すか、切断端部が曲げ／溶接前に仕上げされるよう製作順序を指定することです。
• 軟鋼と構造用鋼では、HAZは機械的にはそれほど深刻ではありませんが、ガス切断端部にはなおスラグ、薄い酸化層、および炭素濃化の可能性があります。健全な継手のため溶接前に除去してください。

厚板での配慮

• ガス切断はおよそ50 mm超では依然として標準です。厚く焼入性のある鋼板を切断前に予熱すると端部割れが減ります。ゆっくりした正しい移動速度は、単なる出力より重要です。引きずるような切断は深いえぐれと重いスラグを残します。
• 厚板のピアス箇所は損傷が集中します。端部から切断を開始するか、スクラップ域にリードインを用いてください。避けられる場合は仕上げ面を決してピアスしないでください。
• 厚い部品は自然に冷却させてください。熱い切断端部を水で急冷すると硬化割れを招きます。

耐摩耗鋼板での配慮

耐摩耗鋼板（NM/AR鋼種）は一般に三つの方法すべてで切断されますが、調整を伴います。メーカーは一般に、同じ板厚の軟鋼に対して切断速度を低減すること、厚板または高硬さ鋼板での予熱、および遅れて生じる端部割れへの注意を推奨します。端部が硬化し応力が高かった場合、切断から数時間後に部品が割れることがあるため、検査とあらゆる曲げ作業は待機期間を尊重すべきであり、曲げ部や溶接部になる端部は研磨すべきです。プラズマ切断とレーザー切断はHAZが狭く、切断端部がさらに加工される箇所で推奨されます。

選択

薄板の精密作業はレーザー切断へ、一般的な製作板厚はプラズマ切断へ、重い断面はガス切断へ回ります。正直な比較には常に後工程が含まれます。最も安い切断は、その部品に次に行われる作業に対して端部の是正が最も少なくて済む切断です。