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激光切割和傳統(tǒng)金屬切割技術(shù)對(duì)比
發(fā)布時(shí)間：
2020-07-17
激光切割和傳統(tǒng)金屬切割技術(shù)對(duì)比 板材切割有多種加工選擇，在評(píng)估適用性時(shí)要考慮的一些因素包括：材料類(lèi)型、材料厚度、零件幾何形狀、所需的邊緣質(zhì)量、產(chǎn)量、可容許的熱輸入或機(jī)械力水平、尺寸公差、資本成本和運(yùn)營(yíng)成本等。 最受歡迎的傳統(tǒng)鈑金技術(shù)是剪切式切割（例如沖壓），水刀，等離子，EDM和激光。1930年代，水刀切割被廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域，而火焰加工和等離子切割則在1960年代首次亮相。激光切割是在1970年代引入的。剪式切割方法很難追溯，因?yàn)樗哪承┳兓梢宰匪莸竭h(yuǎn)古時(shí)代。2016年，激光切割是全球金屬切割機(jī)銷(xiāo)售中最大的部分。比較切割工藝可以了解是哪些因素吸引了大量制造商使用激光切割金屬板。這里沒(méi)有列出每個(gè)過(guò)程的利弊，而是在切割和替代過(guò)程之間進(jìn)行了一對(duì)一的簡(jiǎn)短比較。
激光切割和傳統(tǒng)金屬切割技術(shù)對(duì)比
分為兩個(gè)主要類(lèi)型：剪切式切割（例如沖壓），其中可以通過(guò)機(jī)械力一次將整個(gè)幾何形狀切出板材；輪廓切割技術(shù)，切割源像筆一樣繪制幾何形狀。
打孔切割可以非?？欤?yàn)樵谠S多情況下，只需沖擊一次，就可以雕刻整個(gè)幾何圖形。但是，這需要大量的前期工裝成本，因此生產(chǎn)批次應(yīng)足夠大。沖孔中使用的機(jī)械力可能會(huì)受到某些幾何特征的限制，不建議在敏捷環(huán)境中工作的某些車(chē)間進(jìn)行打孔切割。
輪廓切割工藝使用柔性工具來(lái)適應(yīng)不斷變化的設(shè)計(jì)，無(wú)需支付固定成本。因此，它們?yōu)橹圃焐虅?chuàng)造了機(jī)會(huì)進(jìn)行原型制作，進(jìn)行短期和中期生產(chǎn)。光纖激光器已經(jīng)為高功率工業(yè)激光器變得更便宜鋪平了道路。當(dāng)人們比較激光與沖壓時(shí)，更具成本效益的技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步正在迅速改變批量生產(chǎn)鈑金零件方式。許多制造商已經(jīng)使用激光切割作為補(bǔ)充過(guò)程來(lái)打孔批量生產(chǎn)或?qū)⑴f的打孔機(jī)替換為激光切割機(jī)。
我們討論型材切割方法的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，重點(diǎn)是鈑金切割而不是板材切割，因?yàn)槭袌?chǎng)上切割的最高需求是鈑金。請(qǐng)注意，厚度最大為0.5英寸（12毫米）的被稱(chēng)為鈑金，而厚度大于0.5英寸（12毫米）的被稱(chēng)為板材。
水切割機(jī)器在切割金屬和非金屬時(shí)用途廣泛。從根本上說(shuō)，水刀是一種機(jī)械加工工藝，因此對(duì)于硬度更高的材料，需要更大的切削力，切削速度會(huì)變慢。切割金屬需要在水刀中使用磨料，這可能導(dǎo)致噴嘴磨損，管理累積的磨料堆以及磨料粉的也需要較大的運(yùn)行成本。就可以切割的材料范圍和厚度而言，水刀切割具有靈活性。光纖激光器可以更快地切割金屬薄板，通常切口數(shù)量級(jí)較窄，它們也不需要維護(hù)或消耗品，因此，如果車(chē)間進(jìn)行大量鈑金切割，則成為首選的生產(chǎn)解決方案。
使用EDM的制造商至少有一個(gè)共同點(diǎn)。它們需要滿足非常嚴(yán)格的尺寸公差（通常為幾微米或更?。?。 EDM已經(jīng)滿足了切割厚壁金屬大于12毫米高價(jià)值零件的市場(chǎng)需求，這些零件需要斷面垂直，并且需要超精密的公差和亞微米級(jí)的表面光潔度。EDM過(guò)程本質(zhì)上是非常緩慢的，由于EDM工藝是通過(guò)細(xì)導(dǎo)線與金屬之間的微弧進(jìn)行工作的，因此不能切割太快，以避免導(dǎo)線與金屬短路或因電弧太強(qiáng)而跳閘。與激光切割不同，對(duì)于較薄的板材，切割速度無(wú)法顯著提高?？梢远询B薄零件進(jìn)行批量EDM切割以提高生產(chǎn)率，但是需要在每個(gè)零件上預(yù)先鉆出導(dǎo)向孔，作為開(kāi)始EDM切割的預(yù)處理步驟。在那種情況下，激光切割可以是預(yù)切割孔并切割不需要微米級(jí)精度的特征的補(bǔ)充過(guò)程。對(duì)于普通的鈑金加工范圍（0.25毫米至12毫米），激光切割比電火花加工（甚至是疊放版本）要快得多，并且可以在許多應(yīng)用中保持高精度。
等離子切割可用于切割金屬，從薄板到厚板（幾毫米或幾十毫米），切縫通常比激光切縫寬，并且輸入到零件中的熱量明顯更高，在某些情況下切割表面更粗糙。與激光相比，等離子切割通常被認(rèn)為是切割鈑金的較不準(zhǔn)確的方法。從歷史上看，等離子切割比激光切割的優(yōu)勢(shì)在于切割厚板和低成本切割不太精確的鈑金零件。光纖激光功率以越來(lái)越經(jīng)濟(jì)的價(jià)格迅速增長(zhǎng)，每年都在使厚板切割更加精確。例如，使用10-12 kW光纖激光系統(tǒng)可以高質(zhì)量，高速切割50mm厚的不銹鋼，低碳鋼和鋁?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在將來(lái)這兩個(gè)加工過(guò)程之間將朝著有利于光纖激光器的方向移動(dòng)甚至更多。
近年來(lái)，金屬板材的激光切割已由光纖激光器主導(dǎo)。主要原因包括工藝可靠性，更高的切割速度，切割銅和黃銅等反射性金屬的能力，免維護(hù)以及較低的使用成本。光纖激光系統(tǒng)已經(jīng)建立了它們的能力，可以高質(zhì)量切割金屬并適應(yīng)復(fù)雜的零件幾何形狀，這對(duì)其他工藝來(lái)說(shuō)是具有挑戰(zhàn)性的。但是，在選擇金屬激光切割的時(shí)候，客戶通常將重點(diǎn)放在針對(duì)其情況的其他方面，包括特定系統(tǒng)是否能夠處理其零件的公差以及是否符合要求。使用特定的光纖激光系統(tǒng)生產(chǎn)零件很經(jīng)濟(jì)。在激光切割方面，我們就要注意一些切縫尺寸，錐度，表面粗糙度，過(guò)程的熱量輸入以及長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)程的可變性等因素最終決定了實(shí)際上是否可以將零件保持在嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)。小切口，低熱量輸入，良好的表面光潔度和穩(wěn)定的切割相結(jié)合，讓激光切割才能更好為需要加工的客戶服務(wù)。
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