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    金屬加工如何選擇等離子切割及激光切割方式
    2021-06-09

    -燃氣、等離子、激光或水射流


    -燃氣、等離子、激光或水射流,切割碳鋼板的方法有很多,其中有些適合自動切割,有些則不適合。有些適合切割薄板,有些適合切割厚板。有些切割速度快,有些切割速度慢。同時設備的成本和使用成本,切割的精確度也是需要考慮的方面。


          本文將簡要介紹 CNC 數控切割機上使用的四種切割方式,比較各種工藝的優勢與劣勢,提供一些可用于確定哪種切割方式最適合您應用的標準。

    -燃氣切割


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        氧-燃氣割炬切割或火焰切割是目前為止用于切割碳鋼的時間最長的切割工藝。所用設備和耗材價格相對低廉。氧-燃氣割炬可切割非常厚的鋼板,主要受限于可輸送的氧氣量。使用氧-燃氣割炬切割 100mm 200mm 鋼板的情況需要大流量的氧氣供應。但是,就鋼板切割下料而言,絕大部分的切割集中在 30mm 厚度內的鋼板上。經過適當調整后,氧-燃氣割炬可實現垂直切割的光滑表面。下邊緣上幾乎沒有熔渣,頂邊緣僅因預熱火焰而略顯圓形。這樣的切割表面非常適合大部分無需進一步處理的應用。目前氧-燃氣切割多用于切割厚度超過 30mm 的鋼板,但也可應用于切割中薄板材?;鹧媲懈钕鄬徛?,在 25mm 的材料上每分鐘最多約 500mm/s。氧-燃氣切割的另一優勢在于可同時應用多個割炬輕松進行切割,進而提高生產效率。



    等離子切割


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        等離子切割是一種切割碳鋼板的理想工藝,其切割速度遠遠高于氧-燃氣切割,但會犧牲一些邊緣質量。用等離子切割的板材厚度范圍通常介于約 6mm 40mm 之間??傮w而言,鋼板很薄或很厚(超出上文提及的范圍)時,雖然邊緣平滑度和掛渣性能可能仍然相當好,但邊緣垂直度會開始受損。
       相較于氧-燃氣割炬,等離子設備更為昂貴,因為一整套系統需要電源、水冷卻器(用于超過約 100A 的系統)、氣體控制裝置、割炬導線、連接軟管&電纜以及割炬自身。但等離子相對于氧-燃氣提升的生產力很快就可以補償系統成本。
       可同時應用多個割炬執行等離子切割,但額外的成本通常使得客戶僅配置兩個割炬。當然,一些客戶確實會選擇在一臺機器上配置多達三四個等離子系統,但這些客戶通常是為滿足生產線需求而切割大量相同部件的高端制造商。



    激光切割


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       激光切割工藝適合切割從最小厚度一直到約 30mm 的中碳鋼。超過 25mm 的范圍,材料(激光級鋼)、氣體純度、噴嘴條件和激光束質量等所有因素均需正確無誤,才可實現可靠切割。
       激光工藝速度不是很快,因為從根本上說,激光僅僅是將聚焦激光束(而非預熱火焰)極端高溫作用于切割材料的加工工藝。因此,其速度受到鐵和氧之間化學反應速度的限制。但是,激光工藝的精確度極高。由于可形成非常狹窄的切口寬度,因此可切割精確度極高的輪廓和小孔。邊緣質量通常相當理想,細齒和延遲線極小、邊緣非常方正且掛渣極少甚至沒有掛渣。
      激光工藝的另一大優勢即為可靠性。耗材壽命非常長且機械自動化程度很高,因此許多激光切割作業可在無人值守狀態下進行。試想,在工作臺上放上一整張鋼板,按下開始按鈕,然后等你回來時,即會有成百上千的部件切割完成,等待卸載。
      鑒于光束傳輸的復雜性,CO2 激光并不適合于在同一臺機器上進行多頭切割。然而,光纖激光可進行多頭切割。



    水射流切割


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    水射流切割同樣能夠很好地切割中碳鋼,可實現光滑和高精度的切割效果。水射流切割的精確度超過激光切割,因為其邊緣平滑度更佳,且不會發生熱變形。此外,水射流與激光和等離子切割的厚度限制方式不同。水射流切割的實際限值約為 150 至 200mm,依據為切割該厚度的時長以及水流偏離趨勢。
       水射流切割的弱勢在于作業成本。因增壓泵成本較高,故其前期設備成本通常略高于等離子切割,但不如激光切割成本高。但主要因為其執行切割的石榴石磨料成本較高,故運行水射流的每小時成本要高得多。
       此外,水射流切割還適合進行多頭切割,而單一增壓泵甚至也可完成這項工作。但每增加一個切割頭,即需要增加水流,進而需要更大的泵或更小的孔口。


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    如何選擇呢?

    1.首先考慮厚度:

     每種切割工藝適用的切割厚度不同,需要綜合投入成本和使用成本來選擇合適的切割方式。

    2.考慮精確度和邊緣質量要求:

    能否接受等離子工藝的邊緣質量?使用等離子切割時,切口不可避免的會有一定斜度。

      可否接受氧-燃氣、等離子或激光的熱影響區?這三種方式的熱影響區依次遞減,如若不能有熱影響區,則使用水射流切割。

     

    3.考慮哪項更為重要:生產力還是成本?

    · 如若生產力最為重要,則請勿使用水射流。

    · 如若低初始投資和低運轉成本最為重要,則使用氧-燃氣

    · 

    4.二次加工容忍性:

    · 能否容忍鋼板底部偶爾產生掛渣?如若不能,則使用水射流或激光。

    · 二次加工是否需要渾圓的孔?如若需要,則使用水射流或激光。

     

     

     

    5.多個割炬

           部件是否適合使用 2 個、4 個或更多割炬進行切割?氧-燃氣、等離子可使用多個割炬進行切割,但如若考慮所有設備的初始投資,則成本偏高。使用水射流時,如若所購泵的流速足以支持多個切割頭,則使用單一增壓泵即可運行多個水射流切割噴嘴。雖然光纖激光支持多頭同時切割,但是激光切割習慣上限于使用單一切割頭。

    綜述
          這四種工藝的厚度范圍和功能相互重疊,這就使得針對任何特定中碳鋼部件都很難選擇使用哪種工藝。因此,需要能夠切割多種材料的制造廠通常最終使用至少配備有兩種切割工藝的機器。有時,弄明白哪種工藝最適合特定部件的唯一方法就是嘗試多種不同方式,看看哪種工藝的工作效果最佳。

     

    來源:銳凌焊割科技

    金屬切割選擇設備參考,數控等離子切割機、光纖激光切割一站供應

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