氧-燃气、等离子、激光或水射流

氧-燃气、等离子、激光或水射流，切割碳钢板的方法有很多，其中有些适合自动切割，有些则不适合。有些适合切割薄板，有些适合切割厚板。有些切割速度快，有些切割速度慢。同时设备的成本和使用成本，切割的精确度也是需要考虑的方面。

      本文将简要介绍 CNC 数控切割机上使用的四种切割方式，比较各种工艺的优势与劣势，提供一些可用于确定哪种切割方式最适合您应用的标准。

氧-燃气切割

    氧-燃气割炬切割或火焰切割是目前为止用于切割碳钢的时间最长的切割工艺。所用设备和耗材价格相对低廉。氧-燃气割炬可切割非常厚的钢板，主要受限于可输送的氧气量。使用氧-燃气割炬切割 100mm 或 200mm 钢板的情况需要大流量的氧气供应。但是，就钢板切割下料而言，绝大部分的切割集中在 30mm 厚度内的钢板上。经过适当调整后，氧-燃气割炬可实现垂直切割的光滑表面。下边缘上几乎没有熔渣，顶边缘仅因预热火焰而略显圆形。这样的切割表面非常适合大部分无需进一步处理的应用。目前氧-燃气切割多用于切割厚度超过 30mm 的钢板，但也可应用于切割中薄板材。火焰切割相对缓慢，在 25mm 的材料上每分钟最多约 500mm/s。氧-燃气切割的另一优势在于可同时应用多个割炬轻松进行切割，进而提高生产效率。

等离子切割

    等离子切割是一种切割碳钢板的理想工艺，其切割速度远远高于氧-燃气切割，但会牺牲一些边缘质量。用等离子切割的板材厚度范围通常介于约 6mm 和 40mm 之间。总体而言，钢板很薄或很厚（超出上文提及的范围）时，虽然边缘平滑度和挂渣性能可能仍然相当好，但边缘垂直度会开始受损。
   相较于氧-燃气割炬，等离子设备更为昂贵，因为一整套系统需要电源、水冷却器（用于超过约 100A 的系统）、气体控制装置、割炬导线、连接软管&电缆以及割炬自身。但等离子相对于氧-燃气提升的生产力很快就可以补偿系统成本。
   可同时应用多个割炬执行等离子切割，但额外的成本通常使得客户仅配置两个割炬。当然，一些客户确实会选择在一台机器上配置多达三四个等离子系统，但这些客户通常是为满足生产线需求而切割大量相同部件的高端制造商。

激光切割

   激光切割工艺适合切割从最小厚度一直到约 30mm 的中碳钢。超过 25mm 的范围，材料（激光级钢）、气体纯度、喷嘴条件和激光束质量等所有因素均需正确无误，才可实现可靠切割。
   激光工艺速度不是很快，因为从根本上说，激光仅仅是将聚焦激光束（而非预热火焰）极端高温作用于切割材料的加工工艺。因此，其速度受到铁和氧之间化学反应速度的限制。但是，激光工艺的精确度极高。由于可形成非常狭窄的切口宽度，因此可切割精确度极高的轮廓和小孔。边缘质量通常相当理想，细齿和延迟线极小、边缘非常方正且挂渣极少甚至没有挂渣。
  激光工艺的另一大优势即为可靠性。耗材寿命非常长且机械自动化程度很高，因此许多激光切割作业可在“无人值守”状态下进行。试想，在工作台上放上一整张钢板，按下“开始”按钮，然后等你回来时，即会有成百上千的部件切割完成，等待卸载。
  鉴于光束传输的复杂性，CO2 激光并不适合于在同一台机器上进行多头切割。然而，光纤激光可进行多头切割。

水射流切割

水射流切割同样能够很好地切割中碳钢，可实现光滑和高精度的切割效果。水射流切割的精确度超过激光切割，因为其边缘平滑度更佳，且不会发生热变形。此外，水射流与激光和等离子切割的厚度限制方式不同。水射流切割的实际限值约为 150 至 200mm，依据为切割该厚度的时长以及水流偏离趋势。
   水射流切割的弱势在于作业成本。因增压泵成本较高，故其前期设备成本通常略高于等离子切割，但不如激光切割成本高。但主要因为其执行切割的石榴石磨料成本较高，故运行水射流的每小时成本要高得多。
   此外，水射流切割还适合进行多头切割，而单一增压泵甚至也可完成这项工作。但每增加一个切割头，即需要增加水流，进而需要更大的泵或更小的孔口。

如何选择呢？

1.首先考虑厚度：

 每种切割工艺适用的切割厚度不同，需要综合投入成本和使用成本来选择合适的切割方式。

2.考虑精确度和边缘质量要求：

能否接受等离子工艺的边缘质量？使用等离子切割时，切口不可避免的会有一定斜度。

  可否接受氧-燃气、等离子或激光的热影响区？这三种方式的热影响区依次递减，如若不能有热影响区，则使用水射流切割。

3.考虑哪项更为重要：生产力还是成本？

· 如若生产力最为重要，则请勿使用水射流。

· 如若低初始投资和低运转成本最为重要，则使用氧-燃气

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4.二次加工容忍性：

· 能否容忍钢板底部偶尔产生挂渣？如若不能，则使用水射流或激光。

· 二次加工是否需要浑圆的孔？如若需要，则使用水射流或激光。

5.多个割炬

       部件是否适合使用 2 个、4 个或更多割炬进行切割？氧-燃气、等离子可使用多个割炬进行切割，但如若考虑所有设备的初始投资，则成本偏高。使用水射流时，如若所购泵的流速足以支持多个切割头，则使用单一增压泵即可运行多个水射流切割喷嘴。虽然光纤激光支持多头同时切割，但是激光切割习惯上限于使用单一切割头。

综述
      这四种工艺的厚度范围和功能相互重叠，这就使得针对任何特定中碳钢部件都很难选择使用哪种工艺。因此，需要能够切割多种材料的制造厂通常最终使用至少配备有两种切割工艺的机器。有时，弄明白哪种工艺最适合特定部件的唯一方法就是尝试多种不同方式，看看哪种工艺的工作效果最佳。

来源：锐凌焊割科技

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