用户在金属加工中经常面临如何选择最适合的切割工艺。目前主流的几种金属切割工艺，在切割厚度、切割精度、冶金性能及生产效率等方面都各有特点。

本文根据各种切割工艺特点进行总结，希望给用户带来更好的认识，便于做出最好的选择。

1.用户需求分析

（1）设备购置费用?等离子、火焰、激光和水刀切割方式都需要配备不同的CNC数控、除尘设备及CAD/CAM软件等。例如，相比水刀和火焰较慢的切割速度，激光在薄板上就要求更高的速度和精度。这些要求会直接导致设备成本的巨大差异。

（2）单位零件或长度切割成本?包括气体、喷嘴、电极、电和水等，某些情况下还含设备购置费用和人工成本，所以在进行对比时一定要注意其范围。相对于单位时间成本，单位零件或长度成本涵盖了切割速度和生产效率，更具有实际的参考价值。

（3）易用性?主要是软件和CNC数控。现在通过将专业经验内置集成而缩短学习时间，从而减少对经验的依赖。比如海宝将等离子的全套工艺参数直接内置在海宝自己的套料软件和CNC数控内，新用户能快速掌握。

（4）生产率?切割速度往往是产能的决定因素。

（5）切割件精度?对金属制件精度的测量有很多方式。通常相对于内孔，对外轮廓的公差要求更低。所以现在很多供应商都推出了切割质量更高的内孔工艺，例如海宝的集成螺栓孔切割工艺。另外，用户通常在测量中只测量上表面，但实际上因为切割斜度的影响，底面的尺寸会有很大的差异。建议使用针对于上表面测量的正负公差值，再考虑每种工艺的切割斜度。

（6）边缘质量及冶金性能?五种工艺对金属切削性、成形性能和焊接性都有不同影响。

（7）维护要求?长期的使用成本中需要考虑不同工艺的维护保养以及维护的难易。

2.火焰切割

火焰切割多用于6.35~mm钢板切割下料，当超过50mm厚时切割速度比其他工艺快。

（1）单位零件或长度切割成本?用气相当多，切割速度慢。钢板越厚，相对于等离子，其切割成本越有优势。通常每英尺切割成本比等离子高，超过50mm厚度时，成本相对较低。

（2）易用性?火焰数控切割机床要求操作员很有经验，才能达到最快的切割速度和最好的切割质量。

（3）生产率?火焰切割由于预热时间长，切割速度慢，所以生产效率很低。

（4）切割件精度?好的操作工在最合适的速度、高度、气体、喷嘴情况下，切割件公差大概是±0.76mm，斜度1o。

（5）边缘质量及冶金性能?火焰切割的热影响区很大，断面粗糙并且有挂渣。

（6）维护?比较简单。

3.精细等离子切割

精细等离子最适合切割0.45~50mm厚碳钢，以及mm厚度内的不锈钢和铝。

（1）单位零件或长度切割成本?在6.35~50mm厚碳钢上相对于其他工艺是最低的。

（2）易用性?配备最新的数控和软件后，等离子非常易学易用。由于专业的工艺参数都已经内置在套料软件里，所以对操作者没有经验要求。

（3）生产率厚度大于6.35mm时，切割速度快于激光。厚度小于50mm时，切割速度快于火焰。等离子是所有切割工艺中速度最快、效率最高的。

（4）切割精度碳钢切割件公差为±（0.38~0.5）mm。对于厚度小于（9.5mm）的薄板，斜度在2o~3o。对于厚度大于12.7mm的厚板，斜度在1o以内。

（5）边缘质量及冶金性能?热影响区很小，通常0.25mm。断面焊接性好，光洁无挂渣。

（6）维护要求比较简单。

4.光纤激光切割

光纤激光是目前最新的激光技术。其使用的固态激光发生器比传统的CO2激光更高效，而且光纤激光的波长适合在细软的光纤中传导，比起只能用镜面反射传导的CO2激光更具柔性，更易维护。高能的激光通过聚焦，熔化被切割材料，辅助气体吹掉熔融的金属。一台3kW的光纤激光在切割能力和速度上相当于4~5kW的CO2激光。其切割能力一般能达到19mm厚的碳钢。

（1）单位零件或长度切割成本?当厚度小于6.35mm时，激光切割成本最具优势。随着厚度的增加，切割速度显著降低，虽然切割质量和精度很好，但切割成本却高于等离子。

（2）易用性?与最新等离子系统类似，配备最新数控和软件后，激光切割机床也易学易用，因为所有设置都是自动的。

（3）生产率薄板的效率最高，当厚度增到6.35mm时，与等离子切割持平。

（4）切割精度最好的光纤激光切割件公差为±0.25mm以内。优于等离子切割，可与水刀切割媲美。斜度在1o以内。

（5）边缘质量及冶金性能热影响区比等离子略小。

（6）维护要求?相比之前的CO2激光，光纤激光的维护难度大幅降低。

5.水刀切割

相对于其他切割工艺，水刀最大的两个优势在于没有热影响区和能切几乎任何材质。另外水刀的切割精度很好。但水刀最大的劣势在于其切割速度很慢。

（1）单位零件或长度切割成本由于水刀切割速度太慢，所以单位零件的切割成本相比于其他工艺是最高的。

（2）易用性与最新的等离子系统类似，配备最新的数控和软件后，水刀切割机床也易学易用，对操作者的经验要求很低。

（3）生产率在碳钢和不锈钢上很慢，切铝会快点。

（4）切割件精度?水刀的精度是所有切割工艺中最好的，切割件公差大概是±0.13mm以内。斜度在1o以内。

（5）边缘质量及冶金性能?对被切割的材料冶金性能没有影响。断面光滑，切割质量与砂砾和切割速度有关。

（6）维护要求比较简单。

6.切割工艺选用要点

在美国芝加哥FabTech展，海宝曾在12.7mm碳钢上，同时展示了五种不同的切割工艺：空气等离子(Powermax)，长寿命空气和氧气等离子(MaxPro)，精细等离子(HPRXD)，3kW光纤激光(HyIntensityFiberlaser)和水刀(HyPrecisionWaterjet)。从表面上看，五中切割工艺样件质量相差无几，但细观察就能发现空气等离子的样件有明显斜度，特别是小孔。氧气等离子的切割斜度减小，精细等离子几乎看不出来斜度。但不同的厚度不同切割工艺是不同的，如切割12.7mm的碳钢精细等离子无疑是最好的选择。而切3mm的铝，水刀和激光会更高效、精度更高。

综上所述，在选购切割设备时，应先明确自己的需求和实际应用，综合考虑本文所述的各种工艺特点，相信一定能选择最适合的金属切割工艺和设备。

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本刊刊登于年第6期“高精切割装备”专题策划中，如想了解本期其他高精度切割技术，可通过

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