[摘 要]本文介绍了金属热切割的切割特点、不同切割方式的技术经济比较、不同切割方式的技术发展展望。
　　[关键词]金属热切割；特点；展望
　　中图分类号：TG483 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2015）23-0348-01
　　一、概述
　　火焰切割是一种传统的切割方式，其原理是：氧-燃气加热金属，使之达到氧化铁燃烧的温度，利用燃烧的放热和火焰吹力的去渣作用，实现连续作业。主要用于切割碳钢和低合金钢，所用燃气有乙炔、液化石油气（主体成分为丙烷）、霞浦气（主体成分为丙烯）和天然气。
　　等离子切割的原理是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部局熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。可以切割碳钢、不锈钢和铝合金等有色金属。普通等离子切割：切割电流一般在100 A以下，切割厚度小于30 mm。精细等离子切割；引入诸如旋转磁场等技术，电流密度倍增，其电流稳定性增强，切割精度相当高，切割厚度也相应提升。
　　激光可以切割除铜以外的绝大部分金属，能实现高能量密度的空间切割，具有切割速度快、生产率高、切割质量好的特点。金属切割用激光，一般为功率0.5-3kW的CO2激光和光纤激光。
　　二、不同切割方式的技术经济比较
　　三种切割方式的技术经济比较
　　适宜切割厚度是指切割速度和切割质量均达到比较理想的状态
　　火焰切割具有切割速度慢，切割变形大的特点，很难适应高精度的需要。目前，发展的重点方向为：降低切割成本和提升设备的智能化水平。在降低成本方面：采用新型燃料和助燃剂，提高火焰温度，提升切割速度，降低燃料成本。在提升设备的智能化水平方面：利用自动套料编程软件，提高材料的利用率；开发图形智能识别软件，提高编程效率；开发误差补偿软件和特殊工（卡）具，实现产品的精确下料（如：焊接坡口、相贯线等），减少后续的加工。
　　普通等离子切割随着上世纪90年代中国民间造船业的发展，以其切割δ6-20mm碳钢时切割速度为火焰切割的5-8倍，切割不需要预热，穿孔时间短，切割变形小和运行成本低的特点，迅速在各大船厂推广应用。随后在钢结构、工程机械、化工容器等行业推广应用，用户对切割厚度、速度、质量和低成本运营的诉求，催进了21世纪精细等离子技术的全面发展。
　　激光切割具有速度快：在激光切割厚度范围内，激光的切割速度可达10m/min，是等离子速度的2-5倍，定位速度高达80m/min。激光的切割质量好，切口窄：切口宽度一般为0.10～0.20mm；定位精度高：定位精度0.05mm，重復定位精度0.02 mm；切割面光滑，无毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以内，几乎没有热变形，可以进行后续加工，广泛应用于钣金加工、军工和工程机械等行业，目前，金属切割主要采用CO2激光和光纤激光。
　　三、不同切割方式的技术发展展望
　　数控火焰切割国内外技术差距不大，国内产品的主要技术经济指标已达到国外同类设备的先进水平。目前，国际最具实力的厂商为日本小池酸素（KOIKE），研发出从配件到专用切割机的系列产品，满足不同行业对管板、坡口的切割需要。国内的知名厂家有：哈尔滨四海、华威，无锡华联，深圳博利昌，北京百惠宏达等，均有自主研发能力，产品品种齐全，质量稳定。
　　在过去20年里，等离子切割技术经历了从第一代普通批量切割等离子技术，到第二代精细切割等离子技术，现在各家等离子厂商都在向第三代标准化平台等离子技术方向发展。第三代标准化集成系统则聚焦在经济性上，通过标准化、模块化设计，使用不同等离子电源，配套使用相同的割炬、易损件、冷却系统和气体控制系统，连电缆、水管、气管都做到统一标准，在一台电源系统上实现批量与精细二种切割模式，总之，建立“一个平台、一把割炬、一组耗材”，通过标准化，突破经济性，有效减少用户的投资，简化使用和管理流程，降低运营成本。各大设备厂商之间的竞争主要体现在等离子电源和专有技术上，如伊萨（ESAB）公司专门研发的等离子微弧微割嘴技术，凯尔贝电源的薄板切割类激光技术，在精细切割模式下，切割1～10mm的碳钢、不锈钢和铝，可以达到类似激光的品质；海宝的高质量深圆孔切割技术。国际知名品牌有：梅塞尔、海宝、伊萨、维克多和凯尔贝，国内有武汉法利普纳泽。为提高切割质量，保障员工健康，改善作业环境，设备厂商积极研发水下等离子切割系统，同时在切割气体方面，选用不同的切割气体，以实现切割效率与质量的侧重和平衡。
　　随着大功率光纤激光和YAG技术的成熟，给以CO2激光作为精密切割手段的用户提供更多的选择。光纤激光与CO2激光相比，在光电转换效率、金属的吸收率和运行时间具有显著的提高，大大降低了运行和维护成本，另外，变以前的“飞行光路”为光纤传输，保证了其可以很方便地跟机械手相衔接，实现柔性和智能化加工，使大板幅的切割定位精度和动态响应速度显著提升。YAG激光以其低廉设备投资，可以胜任6mm以下、稳定切割3mm以下的板材，在多品种、小批量、中低负荷的工况环境使用是一个理想的选择。激光切割设备国际上有代表性的制造商有：德国通快TRUMPF公司，瑞士百超BYSTRONIC，意大利PRIMA，美国WHITNEY公司和日本AMADA公司等，目前国内能提供平板切割机的企业有武汉华工激光、武汉天琪激光、上海团结普瑞玛公司、济南捷迈公司、深圳大族激光等，武汉华工激光代表国内激光技术的最高水平。
　　四、智能制造对切割技术的促进
　　智能制造是通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。在切割领域，主要体现在通过计算信息网路、智能图像识别系统、智能误差补偿技术、自动编程排版技术、信息诊断与反馈等技术的综合应用，实现切割系统的智能化、无人化运行。
　　五、结论
　　选择和确定数控切割生产方式是采购数控切割机和等离子的首要工作，根据切割材质、板厚、精度要求和批量，决定选择不同的切割方式：
　　12mm以内高精度钣金、大批量切割，推荐采用激光切割（光纤激光或CO2激光）；主要切割厚度不超过3mm、最大切割厚度不大于6mm的中低负荷工况，可以采用YAG激光。50mm以内板材的切割，推荐采用等离子切割。50mm以上碳钢板材的切割采用火焰切割。