切割|切割技术的现状|切割技术的发展趋势

　　激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。

　　近年来，激光切割技术在各个领域发展迅速，从2011年ZG国际工业博览会之金属加工与数控机床展览会上看出，激光加工机床在金属和非金属加工中占据了相当大的比重。其中在汽车工业中的应用Z具有代表性，从汽车顶棚的激光焊接、挡风板的激光切割、底板的激光拼焊以及车身覆盖件三维轮廓的激光切割等。

　　激光切割加工中没有“刀具”的磨损，工件不受切割力的影响。相对传统方法，激光切割的切割效率可以提高8～20倍，更能够节省15%～30%的材料。

　　欧洲、美国、和日本等工业较发达国家的激光加工机和工业激光器的生产和销售也在逐年递增，应用的领域越来越广泛。在用于激光加工领域的工业激光器中有超过40%的激光器是用来作切割的。相比而言，日本在激光加工工艺等方面的研究更是走在世界的前列，在车门制造过程中使钢板切割、焊接和压模成形一体化，而且取得了很大的进展。

　　在激光切割工艺研究方面，主要集中对激光输出功率、焦点位置、激光模式以及喷嘴形状等问题的研究。早在20世纪70～80年代，美国、日本以及德国等国家已经在大量切割工艺试验的基础上，建立激光切割工艺数据库，在90年代初期国外就相应推出了一些高性能的激光切割系统。

　　激光切割是利用大功率、高密度的激光束照射被切割材料，从而以瞬时高温使材料汽化，并蒸发形成孔洞，随着激光光束的位移，孔洞由点成线，形成连续的切缝，从而达到切割材料的效果。近年来，随着电子信息工程和计算机技术的不断成熟和应用，激光切割也实现了数字化控制，切割精度也有了很大提升，推动了机械加工和切割工艺的发展。

　　所有集中热能是材料熔化或分离的方法，都被统称为热切割。激光切割与其

　　线切割加工是通过电火花的放电原理对零件进行加工，也叫电火花线切割。具体是将工件接入脉冲电源正极，采用钼丝或铜丝作为切割金属丝，将金属丝接高频脉冲电源负极作为工具电极，利用火花放电对加工零件进行切割。

　　脉冲电源提供加工能量，加工过程中应用专用的线切割工作液清楚加工中产生的碎屑。在电场的作用下，阴极和阳极表面分别受到电子流和离子流的轰击，使电极间隙内形成瞬时高温热源使局部金属熔化和气化。气化后的工作液和工件材料蒸汽瞬间迅速膨胀，在这种热膨胀以及工作液冲压的共同作用下，熔化和气化的工件材料被抛出放电通道，至此完成一次火花放电过程。

　　电火花线切割的加工原理主要依靠电火花放电作用实现。如下图所示，电极丝通过进电块接电源的负极，工件接电源的正极，在正负极间施加脉冲电压，并不断喷注具有一定绝缘性能的工作液，当两电极间的间隙小到一定程度时，由于两电极的微观表面凹凸不平，其点成分布不均匀，离得Z近凸点处的电场强度Z高，机间液体介质被击穿，形成放电通道，电流迅速上升。

　　在电场的作用下，通道内的电子高速奔向阳极，正离子奔向阴极，形成火花放电，电子和离子在电场的作用下，高速运动时相互碰撞，阴极和阳极表面分别受到电子流和离子流的轰击，使电极间隙内形成瞬时高温热源(ZX温度高达10 000 ℃)，以至于局部金属熔化和气化。气化后的工作液和工件材料蒸汽瞬间迅速膨胀，并具有爆炸特性。

　　在这种热膨胀、热爆炸以及工作液冲压的共同作用下，熔化和气化的工件材料被抛出放电通道，至此完成一次火花放电过程。当下一个脉冲到来时，继续重复以上的火花放电过程，从而将工件切割成形。

　　1、能加工传统方法难以加工或无法加工的高硬度、高强度、高脆性、高韧性等导体材料及半导体材料。

　　2、由于电极丝很细小，可以加工细微异型孔、窄缝和复杂形状零件。

　　3、工件被加工表面受热影响小，适合加

　　水切割，又称水刀切割，即高压水射流切割技术，是一种利用高压水流切割的机器。在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。因为其成本低，易操作，良品率又高，水切割正逐渐成为工业切割技术方面的主流切割方式。

　　高压水射流切割的基本工作原理是以水为介质，运用液体增压原理，将动力源的机械能转换成水的压力能，再将压力能转变成动能，通过高压发生设备增压获得巨大能量，形成高速水射流，喷射到工件表面，当水射流冲击被切工件时，若压力能超过材料的破坏强度时，即可切断材料，达到去除材料的加工目的。

　　高压水射流切割时不产生热量和有害物质，材料无热效应(冷态切割)，切割后不需要或易于二次加工，安全、环保，成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便灵活、用途广泛。水切割是目前适用性Z强的切割工艺方法。

　　水切割技术主要有以下几个特点：

　　1、是真正的冷态切割：因为采用水和磨料切割，加工过程中基本不产生热效应，工件无受热变形，不会改变物理和化学性质，受热影响大的材料比如钛尤其适用。

　　2、可切割范围广：不论是金属还是非金属材料几乎都可以切割，如不锈钢、铜、铝、各种合金、陶瓷、玻璃、复合材料等，而且不受厚度限制。

　　3、切割精度高：切割面整齐平滑，不会在切割过程中使被切割物体有任何损伤，可以完成许多切割工具无法实现的切割作业;割缝极小，可以降低材料浪费率。

　　4、适应性好：生产效率高，切割可从工件上任意点开始，向任意方向进行，结合数控技术CNC可实现复杂形状工件的批量生产。而且一个喷嘴可以加工不同类型的材料和形状，无需更换刀具，节省了时间和成本，提高了生产效率。

　　5、安全性和环保性高：切割过程中不产生有毒烟雾，而且无火花、无热效应、振动小，是安全环保的切割工艺，特别适合有特殊要求的危险作业环境。

　　水射流切割按照有无磨

　　数控切割是指数控火焰、等离子、激光和水射流等切割机，根据数控切割套料软件提供的优化套料切割程序进行全时、自动、GX、高质量、高利用率的数控切割。数控切割代表了现代高科技的生产方式，是先进的优化套料计算技术与计算机数控技术和切割机械相结合的产物。

　　优点：数控套料软件通过计算机绘图、零件优化套料和数控编程，有效提高了钢材利用率，提高了切割生产准备的工作效率。数控切割机则通过数控系统即控制器提供的切割技术、切割工艺和自动控制技术，有效控制和提高切割质量和切割效率。

　　缺点：数控切割由于切割效率更高，套料编程更加复杂，如果没有使用或是没有使用好优化套料编程软件，钢材浪费就会更加严重，导致切得越快，切得越多，浪费越多。数控系统即控制器，是数控切割机的心脏，如果没有使用好数控系统，或是数控系统不具备应有的切割工艺和切割经验，导致切割质量问题，从而降低切割效率，造成钢材的浪费，也就丧失了数控切割的自动化，GX率，高质量和高利用率的先进性。

　　切割下料作为机械加工的diyi道工序，在数控系统实际操作过程需要注意的问题有很多，而从一般切割升级到数控切割，不仅对机械的加工精度有较高要求，同时也需要有相当的数控自动化技术作为铺垫。

　　目前数控切割行业伴随钢材产量和消费量的迅速增长，钢材数控切割设备正在我国迅速普及，从而导致对数控切割人才和数控切割技术需求的迅速增长，突显出数控切割人才的严重短缺和教育培训的严重滞后。

　　因此，在切割行业，特别是数控切割领域，严重缺乏数控切割的技术工人，很难找到精通数控切割的技术专家和钢材优化套排专家，从而导致切割效率低，切割质量差，造成钢材的严重浪费。综合来看，目前数控切割行业所面临的三大问题主要包括：

　　1、数控坡口切割技术

　　切割是焊接的前道工序，切割为焊接服务。坡口切割就是打好焊接需要的坡口，做好焊接

　　水下切割，在水中对工件进行的切割。水下切割主要用在海难救捞和核污染结构件的水中解体。依据各种水下切割法的基本原理和切割状态不同，大体上可将现有的水下切割法分为两大类，即水下热切割法和水下冷切割法。

　　水下热切割法是利用热源对金属进行加热，或在纯氧气中燃烧，使金属熔化，并采取某种措施将熔化金属或熔渣去除而形成切口的切割方法，如水下氧-火焰切割、水下电弧切割、水下电弧-氧切割等。

　　热切割法又可分为氧化切割法、熔化切割法及熔化-氧化切割法。

　　氧化切割法是先利用火焰将待割金属预热到燃点，然后供氧气使金属燃烧，并吹掉熔渣而形成切口的切割方法，如水下氧-火焰切割。

　　熔化切割法是利用热源将待割金属熔化，靠熔化金属自重或采取某种措施将熔化金属及熔渣除掉而形成切口的切割方法，如水下等离子切割、熔化极气体保护切割及熔化极水喷射切割等。

　　熔化-氧化切割法是利用热源对待割金属预热使其熔化，然后供氧使金属燃烧，并将燃烧产生的熔渣及剩余的熔化金属吹掉而形成切口的切割方法，如水下电弧-氧切割、热割矛切割及热割缆切割。

　　水下冷切割法是利用某种器具或某种高能量，在金属处于固态情况下直接破坏分子间的结合而形成切口的切割方法，如水下机械切割法、水下高压水切割法等。

　　1、预防电击

　　(1)水下必须使用直流弧焊电源。交流弧焊电源的感知电流、摆脱电流和致命电流均远远小于直流。同时，电流的频率不同，对人体的作用也不同。而工频为50Hz的交流电对人体的威胁更大。

　　(2)保证带电设备与潜水装具的绝缘良好，避免潜水员裸露身体直接受到电击。带电设备由于长时间在水中浸泡，其绝缘层很容易受到破坏，造成漏电危险。

　　(3)避免身体重要部位直接受到电击。潜水员应穿戴好潜水服和绝缘手套，并将潜水装具绝缘处理，尤其是潜水面窗与领盘等部分，以增大电阻，从而保护潜水员。由于人体各部分的电阻并不