レーザー切断機の運用コスト

ガス消費量および関連コスト

ガス消費量は、特に精度と速度を要求されるさまざまな材料の加工において、レーザー切断機の運転コストに大きく影響します。ファイバーレーザーおよびCO2レーザーの両システムでは、切断時のアシストガスとしてガスが使用されるほか、CO2レーザーの場合には、レーザー発振プロセス自体の主要構成要素としてガスが用いられます。どのガスが使用され、どのように供給され、どれだけのコストがかかるかを理解することは、費用管理およびワークフローに最適な装置構成の選定にとって不可欠です。

アシストガス

アシストガスは、ファイバーレーザーおよびCO2レーザーの両方の切断機で、切断部から溶融材を除去し、作業領域を冷却し、切断面の品質を向上させるために使用されます。最も一般的なアシストガスは、酸素、窒素、および場合によっては圧縮空気です。

酸素は軟鋼の切断時に頻繁に使用されます。発熱反応によって切断プロセスを支援し、切断速度が向上しますが、エッジは粗くなります。

ステンレス鋼やアルミニウムには、酸化物のないきれいな切断面を得られる窒素が好まれます。必要な圧力と流量が高いため、酸素よりも高価です。

圧縮空気は費用対効果が高く、薄い金属の切断に適しており、特に軽工業用途において性能とコストのバランスが良好です。

ガス消費量は、材料の種類、厚さ、ノズル設計、切断速度などにより大きく異なります。高圧の窒素システムでは毎時数百立方フィートもの消費となり、運転コストが大幅に増加する可能性があります。

CO2レーザー用の特定ガス要件

ファイバーレーザーとは異なり、CO2レーザーでは、通常、二酸化炭素、窒素、ヘリウムの混合ガスをレーザー媒質として使用します。これらのガスは、ビーム品質およびシステム性能を維持するために、純度が保たれ、特定の比率で管理される必要があります。時間の経過とともにこれらのガスは劣化し、寿命が限られた密閉型レーザー管による補充、あるいは連続供給式ガス供給システムを用いた補充が必要になります。これは、ファイバーレーザー装置には存在しない、追加的な継続的コストを生じさせます。

レーザー媒質に加えて、CO2システムでもファイバーレーザーと同様にアシストガスを使用します。しかし、レーザー発振用ガス混合物の維持に伴う複雑さから、CO2レーザーではガス関連の運用コストが一般的に高くなります。

ガス供給システム

ボトル、バルクタンク、または現場発生装置のいずれを用いるかというガス供給システムの選択は、利便性とコストの両方に影響を与えます。使用頻度の高い事業所では、ダウンタイムを最小限に抑え、単位体積あたりのガスコストを削減するために、マニフォールド接続されたシリンダーバンクやバルク貯蔵タンクを備えた集中型ガス供給システムを採用することがあります。一方、小規模な事業所では、管理が容易ですが、ガスの単位体積あたりのコストが高くなる標準的な高圧シリンダーに依存する場合があります。

定期的な点検、漏れチェック、および圧力調整は、システム効率を維持し、特に高純度窒素などの高価なガスを使用する際に無駄を回避するために極めて重要です。

ガス消費はレーザー切断作業における重要な継続的経費です。ファイバーレーザーは補助ガスのみを必要とするため、一般的にガスコストが低く抑えられますが、CO2レーザーは補助ガスに加えてレーザー媒質自体にもコストがかかります。使用するガスの種類、切断対象の材料、および供給方法は、すべて総コストに影響を与えます。これらの変数を正確に把握・算定することは、間接費の管理および生産経済性の最適化にとって不可欠です。