在金属加工应用(yòng)领域中，用(yòng)户经常面临如何选择最适合的金属切割工艺的问题。实际上，现在主流的这几种金属切割工艺，在切割厚度，切割精度，冶金性能(néng)，生产效率等方面都各有(yǒu)特点。本文(wén)也不能(néng)穷尽以上所有(yǒu)特点细节，只能(néng)做些概述总结，希望能(néng)给您带来更好的认识，便于您做出最好的选择。
在我们讨论每种工艺的技术和能(néng)力之前，我们必须先明确对于金属加工行业的用(yòng)户，哪些需求是最重要的：
设备購(gòu)置费用(yòng)：以上几种切割方式都需要配备不同的数控CNC，除尘设备，CAD/CAM软件等。例如，相比水刀(dāo)和火焰较慢的切割速度，激光在薄板上就要求更高的速度和精度。这些要求会直接导致设备成本的巨大差异。
单位零件或单位長(cháng)度的切割成本：这项成本包括气體(tǐ)、喷嘴、電(diàn)极、電(diàn)和水等。某些情况下还分(fēn)摊了设备購(gòu)置费用(yòng)和人工成本（例如上下料）。所以在进行对比时一定要注意其范围。相对于单位时间成本，单位零件或单位長(cháng)度成本涵盖了切割速度和生产效率，更具有(yǒu)实际的参考价值。
易用(yòng)性：这项需求主要在于软件（特别是CAM）和CNC数控。现在通过将专业经验内置集成而缩短學(xué)习时间和减少对经验的依赖。比如等离子切割领域的领导者--海宝，它将海宝等离子的全套工艺参数直接内置在海宝自己的套料软件和CNC数控里，新(xīn)用(yòng)户能(néng)快速掌握，保持了和专业老手一致的切割品质和生产效率。这项需求虽然很(hěn)难量化，但对于实际生产绝对不容忽视。
生产率：也叫产能(néng)。切割速度往往是产能(néng)的决定因素。
切割件精度：对金属制件精度的测量有(yǒu)很(hěn)多(duō)方式。通常相对于内孔，对外轮廓的公差要求更低。所以现在很(hěn)多(duō)金属切割供应者都推出了切割质量更高的内孔工艺，例如海宝的集成螺栓孔切割工艺。另外，用(yòng)户通常在测量中只测量上表面，但实际上因為(wèi)切割斜度的影响，底面的尺寸会有(yǒu)很(hěn)大的差异。本文(wén)為(wèi)简单起见，建议使用(yòng)针对于上表面测量的正负公差值，再考虑每种工艺的切割斜度。
边缘质量、冶金性能(néng)：上面的所有(yǒu)工艺对金属切削性、成型性能(néng)和焊接性都有(yǒu)不同的影响。
维护要求：長(cháng)期的使用(yòng)成本里需要考虑这些不同工艺的维护保养以及维护的难易。
下面是对这些不同工艺的简要说明，包括火焰切割，精细等离子，3千瓦的光纤激光和水刀(dāo)。為(wèi)了对比，我会采用(yòng)完整系统的设备購(gòu)置费用(yòng)，包括5’x 10’（约1.5 x 3米）切割區(qū)域，一台工业数控机床（既不是入门级也不是最高配置），CAD/CAM软件。
1、火焰切割
数控火焰切割机切割工艺是我们这里讨论的所有(yǒu)切割技术中最简单的。其原理(lǐ)是先用(yòng)可(kě)燃气體(tǐ)加热钢铁到“燃点”温度（大约是1800F），一旦通过预热达到这个温度，再喷射纯氧与炽热的钢铁产生放热反应，迅速侵蚀掉钢铁。火焰只能(néng)切碳钢，多(duō)用(yòng)在1/4”（约6.35mm）到 6”（约150mm）的厚度。切割速度在超过2”（约50mm）厚度时比其他(tā)工艺快。在一台数控机床上同时安装多(duō)把火焰割炬很(hěn)容易，而且便宜，这样能(néng)使产能(néng)翻倍。
5’x 10’火焰切割床成本：8--18万人民(mín)币 (速度低的相对简单型机床)
单位零件或单位長(cháng)度的切割成本：用(yòng)气相当多(duō)，切割速度慢。钢板厚度越厚，相对于等离子，其切割成本越有(yǒu)优势。通常每英尺切割成本比等离子高，超过2” （约50mm）厚度时，成本相对较低。
易用(yòng)性：火焰数控切割床要求操作员很(hěn)有(yǒu)经验，才能(néng)达到最快的切割速度和最好的切割质量。通常还需要一直监视切割的过程。
生产率：火焰切割由于预热时间長(cháng)，切割速度慢，所以生产效率很(hěn)低。
切割件精度：好的操作工在最合适的速度、高度、气體(tǐ)、喷嘴情况下，切割件尺寸公差大概是正负0. 030”（约0.76mm），斜度小(xiǎo)于1度。
边缘质量、冶金性能(néng)：火焰切割的热影响區(qū)很(hěn)大。断面粗糙并且有(yǒu)挂渣。
维护要求：火焰切割床的维护比较简单，用(yòng)户自己就能(néng)掌握。
2、精细等离子
精细等离子是利用(yòng)高温的電(diàn)离气體(tǐ)产生高能(néng)量密度的切割電(diàn)弧，所以能(néng)切割所有(yǒu)导電(diàn)材料。最新(xīn)的技术对操作者没有(yǒu)经验的要求。精细等离子最适合切割26 gauge（约0.45mm） 到2”（约50mm）厚的碳钢，以及6？”（约160mm）厚度内的不锈钢和铝。
5’ x 10’数控等离子切割机机床成本：40--60万人民(mín)币(速度更快，配备调高和除尘)
单位零件或单位長(cháng)度的切割成本：在0.25”（约6.35mm） 到2”（约50mm）厚的碳钢上，等离子的切割成本相对于其他(tā)工艺是最低的。
易用(yòng)性：配备最新(xīn)的数控和软件后，等离子非常易學(xué)易用(yòng)。由于专业的工艺参数都已经内置在套料软件里，所以对操作者没有(yǒu)经验要求。
生产率：厚度大于0.25”（约6.35mm）时，切割速度快于激光。厚度小(xiǎo)于2”（约50mm）时，切割速度快于火焰。等离子是所有(yǒu)切割工艺中速度最快、效率最高的。
切割件精度：碳钢切割件尺寸公差大概是正负0. 015” （约0.38mm） 到0.020”（约0.5mm）。对于厚度小(xiǎo)于3/8” （约9.5mm）的薄板，斜度在2-3度。对于厚度大于1/2”（约12.7mm）的厚板，斜度在1度以内。
边缘质量、冶金性能(néng)：热影响區(qū)很(hěn)小(xiǎo)，通常小(xiǎo)于0.010” （约0.25mm）。断面可(kě)焊性好，光洁无挂渣。
维护要求：维护比较简单，用(yòng)户自己就能(néng)掌握，或只需厂商(shāng)電(diàn)话支持。
3、光纤激光
光纤激光是目前最新(xīn)的激光技术。其使用(yòng)的固态激光发生器比传统的Co2激光要更高效，而且光纤激光的波長(cháng)适合在细软的光纤中传导，比起只能(néng)用(yòng)镜面反射传导的CO2激光要具柔性，更易维护。高能(néng)的激光通过聚焦，熔化被切割材料，辅助气體(tǐ)（切碳钢时通常使用(yòng)氧气）吹掉熔融的金属。一台3千瓦的光纤激光在切割能(néng)力和速度上相当于4到5千瓦的CO2激光。其切割能(néng)力一般能(néng)达到3/4”（约19mm）厚的碳钢。
5’x 10’光纤激光切割床成本：200--300万人民(mín)币(激光切割床要求运动精度更高，且需要遮光防护)
单位零件或单位長(cháng)度的切割成本：厚度小(xiǎo)于1/4”（约6.35mm）时，激光切割成本最具优势。随着厚度的增加，切割速度显著降低，虽然切割质量和精度很(hěn)好，但切割成本却高于等离子。
易用(yòng)性：与最新(xīn)的等离子系统类似，配备最新(xīn)的数控和软件后，激光切割床也一样易學(xué)易用(yòng)，因為(wèi)所有(yǒu)的设置都是自动的。
生产率：在薄板上生产效率最高，厚度增到1/4”（约6.35mm）时，与等离子持平。
切割件精度：最好的光纤激光切割件尺寸公差大概是正负0. 01” （约0.25mm）内。优于等离子，可(kě)与水刀(dāo)媲美。斜度在1度以内。
边缘质量、冶金性能(néng)：热影响區(qū)比等离子略小(xiǎo)。
维护要求：相比之前的CO2激光，光纤激光的维护难度大幅降低，在厂商(shāng)電(diàn)话支持下，用(yòng)户一般可(kě)以掌握。
4、水刀(dāo)
水刀(dāo)技术已有(yǒu)数十年的历史，从蛋糕到花(huā)岗岩材质上都有(yǒu)广泛的应用(yòng)。软的材料能(néng)用(yòng)纯水切割，高压水流(40，000 到 60，000 psi)由喷嘴压缩，增加流速和能(néng)量密度。也可(kě)以在水流中加砂，砂的作用(yòng)就类似于锯的齿，在水流的推动下进行切割。当前最先进的水刀(dāo)泵能(néng)达到100，000 psi的高压水。更高的压力意味着更快的切割速度，当然停机维护时间也会增加，因為(wèi)泵的密封需要定期更换。相对于其他(tā)切割工艺，水刀(dāo)最大的两个优势在于没有(yǒu)热影响區(qū)和能(néng)切几乎任何材质。另外水刀(dāo)的切割精度很(hěn)好。但水刀(dāo)最大的劣势在于其切割速度很(hěn)慢。
5’x 10’水刀(dāo)切割床成本：50--90万人民(mín)币(由于速度慢，所以运动性能(néng)要求低，比激光床便宜，比等离子床略贵)
单位零件或单位長(cháng)度的切割成本：由于水刀(dāo)切割速度太慢，所以单位零件的切割成本相比于其他(tā)工艺是最高的。
易用(yòng)性：与最新(xīn)的等离子系统类似，配备最新(xīn)的数控和软件后，水刀(dāo)切割床也一样易學(xué)易用(yòng)。对操作者的经验要求很(hěn)低。
生产率：在碳钢和不锈钢上很(hěn)慢，切铝会快点。
切割件精度：水刀(dāo)的精度是所有(yǒu)切割工艺中最好的，切割件尺寸公差大概是正负0. 005” （约0.13mm）内。斜度在1度以内。
边缘质量、冶金性能(néng)：对被切割的材料冶金性能(néng)没有(yǒu)影响。断面光滑，切割质量与砂砾和切割速度有(yǒu)关（越慢越光滑）。
维护要求：维护比较简单，用(yòng)户自己就能(néng)掌握。
遠(yuǎn)遠(yuǎn)的看上去，五种工艺的切割样件都差不。但近看，观众就能(néng)发现空气等离子的样件有(yǒu)明显斜度，特别是小(xiǎo)孔。氧气等离子的切割斜度减小(xiǎo)，精细等离子几乎看不出来斜度。
诚然，只在1/2”（约12.7mm）的碳钢上做对比是不公平的，在这个厚度范围，精细等离子无疑是最好的选择。
但如果我们切1/8” （约3mm）的铝，相信水刀(dāo)和激光会更高效、精度更高。
如果尺寸要求放宽，价格低廉的空气等离子应该是最好的选择。
所以，先明确自己的需求和实际应用(yòng)，综合考虑本文(wén)所述的各种工艺特点，相信您一定能(néng)选择最适合的金属切割工艺和设备。
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