ウォータージェットとレーザーカッティング – 工業用材料の切断と成形に最適な技術はどちらか？この質問は、材料切断のニーズを満たすために機械を購入する前に、産業界の専門家の間でよく聞かれるものです。
この2つの切断技術にはいくつかの大きな違いがありますが、多くの共通点もあります。ウォータージェットとレーザーのどちらを選択するかは、まずそれぞれの技術の性能とその違いを理解する必要があります。
このブログでは、ウォータージェットとレーザーの切断技術を比較し、その長所と短所を紹介します。それでは、さっそくご覧ください。
ウォータージェット加工とは？
ウォータージェット切断は、水流を利用して材料を切断する。水はノズルから高速で推進されます。宝石には直径約0.010″から0.015″の穴が開いており、それを利用して水を駆動させる。最大圧力392MPa（約4,000気圧）で、ノズルから水を噴出させる。
その中心部にガーネットなどの研磨材を送り込む。切断する材料の種類や厚さにもよるが、ウォータージェットは1分間に6インチ程度と言われる比較的高速な切断が可能である。
レーザーカッティングの仕組み
レーザー切断は、光線を用いて材料を切断する加工方法です。まず、レーザーは切断する材料に焦点を合わせ、加熱します。加熱されたレーザーは材料を突き破り、シャープなエッジと滑らかな仕上げを残します。
次に、レーザーはガスで残った材料を吹き飛ばします。炭酸ガス、窒素、アルゴンなどのガス中で放電を起こし、ビームを発生させます。
レーザーは非常に強力で、厚さ13mmのステンレス鋼でさえも5〜15秒で切断することができます。
ウォータージェットとレーザーカッティングのコスト比較
レーザー加工とウォータージェット加工の費用の違いを知るには、どのように費用が違うのかを知る必要があります。
ここでは、ウォータージェットとレーザーにかかる費用を一覧にしてみました。
1.営業費用
ウォータージェットとレーザーのどちらを選ぶかは、ランニングコストを考慮することが重要です。
近いとはいえ、大きなプロジェクトに取り組む場合は、それが決定的となる可能性があります。運用コストという点では、レーザー切断の方が安価です。ウォータージェットの切断コストは1時間あたり15ドルから30ドルであることが多く、レーザーの切断コストは通常1時間あたり13ドルから20ドルです。
2. 部品コスト
レーザー切断は、レーザーという一つの道具を使って行う加工です。他の道具や部品を必要としないので、レーザー切断にかかる設備費はほとんどかかりません。主な部品であるレーザーも安価です。
ウォータージェットは、消耗品やメンテナンスが必要な水ポンプを使用するため、価格が高くなります。また、カッティングヘッド、研磨材、フィルター、シールなどの部品も必要です。
3. 機械コスト
マシンのコストは、興味のあるマシンのタイプやプロジェクトの要件などの要因に依存します。一般的に、ウォータージェットはレーザーと比較して初期費用が安いため、レーザーよりも安価に購入することができます。
ウォータージェットとレーザーの切削速度比較
金属を切断する場合、ウォータージェットとレーザー技術のどちらにも長所と短所があります。しかし、どちらがより速いのでしょうか？
それは用途によります。しかし、厚い材料に対しては、ウォータージェットはより速く材料を突き破り、レーザーカッターよりも短時間でより多くの材料を除去することができます。
しかし、より薄い素材に対しては、一般的にレーザーの方が速いです。薄い材料では、レーザービームは材料を容易に貫通して蒸発させることができ、より速く切断することができます。
全体として、ウォータージェット切断機の切断速度は毎分20インチ近く、レーザー切断機は毎分70インチまで切断可能です。
ウォータージェットとレーザーの切断厚み比較
厚い素材を切断する場合、ウォータージェットとレーザーはどちらも有効な選択肢です。しかし、どちらが優れているのでしょうか？
ウォータージェットカッターは0.4インチから2.0インチ（10mmから50mm）の厚さの材料を切ることができ、レーザーカッターは0.12インチから0.4インチ（3mmから10mm）程度の厚さの材料の切断によく使われます。
レーザーとウォータージェットの精度比較
ウォータージェットやレーザーを購入する際に気になるのは、精度と正確さです。
そのため、精度の高い材料を切るという点では、レーザーの種類によって±0.005の公差があるため、レーザーに軍配が上がります。一方、ウォータージェットは±0.03″の公差があります。
ウォータージェットとレーザーの長所と短所
では、ウォータージェットとレーザーカッティングの長所と短所を簡単にご紹介しましょう。
ウォータージェットカッティングの長所
- 汎用性・柔軟性が高い。
- 迅速かつ正確に材料を切断することができる。
- 有害な廃棄物が出ない
- 環境に優しく、安全な加工が可能
- 使用方法が簡単で、ダウンタイムが少ない
ウォータージェットカッティングの短所
- 初期費用が高い
- オリフィスが破損する危険性がある
- カーフや穴のサイジングに問題がある
レーザー切断の長所
- より正確で効率的な切断
- オペレーターに大きな柔軟性を提供
- 従来の方法よりも切断が早い
- 汎用性が高い
レーザーカッティングの短所
- 初期費用がかかる
- 危険なガスが発生する
- 専門のオペレーターが必要
水とレーザー。どっちがいい？
この記事は、レーザー切断とウォータージェット切断のどちらが優れているかを判断するものではなく、両者の違いを強調し、お客様の用途に最適なものをお選びいただくためのものです。
どちらの技術にも長所と短所があり、最終的にお客様にとって最適な選択は、お客様固有のニーズと要件に依存します。
結論
ウォータージェットとレーザーカッティングの論争は、長い間続いています。この記事では、この2つの切断方法の基本的な違いについて、いくつかの知見を得ることができたと思います。
しかし、ウォータージェットとレーザーのどちらを選ぶか決める前に、よく調べておくことが重要です。もし、どちらを選ぶか悩んだり、どちらの切断方法がより適しているかわからない場合は、遠慮なくSAME Waterjetにご相談ください。
