溶接の品質を損なうことなくシールドガスのコストを削減する方法

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シールドガスは通常、企業が溶接作業をサポートするために行う最大の出費の 1 つです。しかし、シールドガスは溶接接合部を弱める可能性のある大気汚染から溶接領域を保護するため、企業はこの出費を避けることはできません。

そのため、シールドガスのコストを最小限に抑える方法を検討する際には、溶接プロセスの品質を犠牲にしないことが重要です。適切なガス機器に少額投資するだけで、溶接の品質を犠牲にすることなく大幅な節約が可能になります。

最初のステップは、それぞれの特定の溶接プロセスを分析し、ベンチマークを設定することです。適切な溶接を行うために必要なガスの量を正確に決定します。これは、運用のどこでガスが無駄になっているかを見つけるために非常に重要です。不適切に設定された流量でどれだけのガスが無駄になっているかを知ると驚くかもしれません。

ガス使用量のベンチマークを設定している企業は、自社のプロセスでシールドガスを過剰に浪費していることに気づく可能性があります。プロセス内に無駄があると判断したら、次のステップはそれを特定して排除することです。

溶接トーチのトリガーを引くたびにサージが発生します。ほとんどのシールドガス流量制御装置は、シリンダーからのものであれパイプラインからのものであれ、約 20 ～ 30 ポンド/平方インチゲージ (PSIG) の圧力で動作するように設計されていますが、純粋な CO2 を使用するアプリケーションは最大 50 PSIG の圧力で動作する場合があります。トーチのトリガーを作動させるたびに、20、30、さらには 50 PSIG の上流圧力が溶接ノズルから出て、大量のガスが無駄になります。

ガスガードレギュレーター、ユースポイントオリフィス、低圧流量計、サージ低減ホースなどは、トリガーを引いた際のシールドガスのサージ量を大幅に低減する装置です (図 1 を参照)。これらの流量制御アクセサリは、ガスを乱流させて溶接部に酸化物や窒化物を引き込む過剰な流量を低減または防止します。

シールドガスのサージを排除する最も効果的な方法は、ガスシステムに圧力調整装置を導入することです。シールドガスを節約するためのデバイスとしてインライン制限オリフィスを使用する場合は注意してください。これらの装置がガス流の正しい位置に設置されていない場合、これらの装置はガスサージを除去する上で望ましい効果を発揮しません。

使用時点のオリフィス継手は適切に機能し、一般に低コストのソリューションです。ただし、適切に機能するには、オリフィスフィッティングがソレノイドバルブの前に正確に取り付けられている必要があります。レギュレーターや流量計など、ガス流の他の場所に取り付けられた場合、サージの問題は残ります。対照的に、ガス低減レギュレータはガス流のどこにでも配置でき、上流の高い圧力を取り込み、それを低減してサージを排除することで効果的に機能します。ソレノイドバルブが開くと、通常のような高い上流圧力は発生しません。ライン圧力は 50 PSIG ではなく、約 10 PSIG になります。

ゼロ補償シールドガス流量計は大気圧 (ゼロ PSIG) で校正されており、背圧がまったくない状態でシールドガスの流れを放出します。ソレノイドが開くと、サージを発生させる無駄な背圧が発生しません (図 2 を参照)。

低圧力補償デバイスは、新しい溶接リードを備えたシステムまたは新しい設置に適しています。古い機器ではラインにねじれやその他の詰まりがある可能性があり、欠陥を取り除くために過剰なシールドガス圧力が必要になります。

図 1. 不活性ガスガードレギュレーターは、MIG ガンまたは TIG トーチの作動時のガスサージを低減します。

ただし、これらのデバイスは、建設現場、製造工場、または機器が乱暴に扱われたり、不適切に保守されたりする場所での用途には理想的ではない可能性があります。

従来、溶接工は MIG 溶接の際、純粋なアルゴン、またはシリンダー内で事前に混合されたアルゴンと CO2 の混合物を使用します。溶接が進化するにつれて、技術はより専門化され、望ましい結果を達成するために必要なアルゴンと CO2 の特定の混合物が使用されるようになりました。多くのアプリケーションでは、ジョブごとに異なるブレンドが必要になる可能性があることに留意し、さまざまなアプリケーションに最適になるように混合物を柔軟に変更できることが必要な場合があります。ガスブレンダーを使用すると、混合ガスを簡単に変更できます。その結果、企業は複数のプレブレンドシリンダーを購入する必要がなくなり、コストが最小限に抑えられ、ガス購入プロセスが合理化されます。

ガスブレンダーの価格は 1,000 ドルから 10,000 ドルになるため、ROI を決定することが重要です。溶接ステーションが少数しかない場合は、1,500 ドル程度の少額の投資で混合のニーズを満たすことができるでしょう。たとえば、28 の溶接ステーションの場合、投資は 7,000 ドル近くになる可能性があります。

高価なガスブレンダーは、すべての溶接ブースが同じ混合ガスを使用する専門学校やその他の環境にとっては良い投資ではない可能性があります。このような場合、予混合シリンダー内のパッケージングガスを使用し続けることが有益である可能性があります。プロセス、ワークフロー、サプライチェーンを調べて、ガスブレンダーが最適かどうかを判断してください。

溶接市場の 50% 以上がパッケージ化されたガスを使用していると推定されています。これらの企業にとって、決して停止しない連続ガスシステムに投資することは有利になる可能性があります。

1 分ごとのダウンタイムは非常にコストがかかります。パッケージガスを使用している場合、ボンベ交換が社内作業となり、ボンベ交換に時間がかかると収益性が低下します。シリンダー交換にはどれくらい時間がかかりますか？それにはどれくらいのお金がかかりますか？時間の経過とともに増加する可能性があります。

自動切り替えマニホールドシステムは、プライマリシリンダーが所定の消耗レベルに達すると予備ソースにシームレスに切り替え、プロセスを停止することなく空のシリンダーを交換するための十分な時間を確保します。

全自動切り替えマニホールドシステムは非常に普及しており、高圧シリンダー、液体デュワー、およびパッケージ化されたガスバックアップを必要とするバルクシステムにとって理想的なソリューションであることが証明されています。マニホールドを取り付けると、バルクシステムが常にプライマリになりますが、6 つまたは 12 個の高圧シリンダーからなる予備の供給源も備えます。

このようなシステムは、生産性の高い企業がダウンタイムを回避するのに役立ちます。新しいテクノロジーにより、効率と使用量の詳細なデータ分析や、ガスレベルが低い場合の電子メールまたはテキストによるアラートなど、自動切り替えマニホールドシステムの機能が強化されています (図 3 を参照)。一部のデータシステムには、プロセス中に消費されるガス分子を測定することによってガスの使用量を決定する質量流量計が含まれています。

接続されたシステムは、シリンダーまたはシリンダーバンクを監視して予備シリンダーに切り替える必要があるかどうかを判断し、ユーザーが切り替え圧力設定を簡単にプログラムおよび調整できるようにすることで無駄を防ぎます。これにより、ガスの使用量を最大化し、使用可能なガスが残った状態でボンベをサプライヤーに返送することを回避できる可能性があります。

図 2. 一般的な流量計レギュレータは、固定圧力/可変オリフィスデバイスです。圧力は、必要な流量範囲と使用するガスに応じて、工場で補償または校正されたレベルに設定されます。

ガス販売業者とガス機器メーカーは、シールドガスの使用量を最大限に高めるための優れたリソースを提供します。彼らの専門知識を活用して、シールドガスへの支出を削減するための最適な方法を決定してください。

溶接プロセスとシールドガスシステムの非効率性を排除すると、コストが削減され、ROI が向上します。データを分析すると、シールドガスに年間どれくらいの費用を費やしているかがわかり、驚くかもしれません。十分なガス節約プロトコルが導入されていない場合、独自のニーズに基づいた投資は、潜在的に大きな利益となる可能性があります。多くのオプションがあるため、効率と成果を最大化するソリューションを見つけるのに役立つデータを活用してください。

図 3. 自動切り替えマニホールドにより、ガスの継続的な供給が保証されます。一部のシステムは、ガス消費量の管理を改善するために、ガス使用量に関する詳細なデータやその他の情報を提供します。