激光切割是利用经聚焦后的高功率、高能量密度的激光束照射到要加工的板材上，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，从而实现将板材割开。激光切割技术用于金属板材加工，具有智能化、高效率、高质量、产品生产周期短、柔性化程度高的特性，在轨道交通、汽车、工程机械、电气制造、家用电器等各种机械制造加工行业有着非常广阔的应用。随着切割工艺技术不断创新及应用，穿孔慢、厚板切割难、断面质量差、整板不稳定生产等难题取得了突破性攻克，实现设备长时间稳定运行，帮助加工方提效增值。激光切割工艺技术专为提升产品性能、满足各行业金属板材加工要求而研究开发，依据板材在厚度、加工幅面及加工复杂程度等方面不同，形成了高功率切割、共边切割、亮面切割、高压空气切割等领先工艺，使得光纤激光切割机如虎添翼。

图1 G4020HF系列超高速光纤激光切割机

高功率厚板切割工艺

近几年，激光切割的市场需求不断加大，人们对于其加工能力的期待也越来越高，这种期待不仅仅是对能够切，还必须保证切得好和切得快。针对25mm以上厚度的碳钢板，为了获得良好的切割效果，大族激光智能装备集团以厚板穿孔、切割面质量及整板加工等关键技术难点作为主攻方向，随着万瓦级功率切割技术不断成熟且越多的被用于实际金属板材加工中，积累了丰富的应用经验，并逐渐掌握了厚板高品质切割工艺。当前25mm以上厚度碳钢已实现批量稳定生产，25mm碳钢切割速度达1.2m/min。

50mm不锈钢

图3 25mm碳钢批量化生产

高压空气切割工艺

随着激光加工的普及，客户对于高切割速度、低加工成本的要求不断加深。通过采用高压空气切割工艺，可降低切割气体消耗成本，同时对过滤系统的要求也将更高，以保证较高的空气质量，相对于传统氧气切割，高压空气切割速度可实现成倍式增长，且切割锥度小。未来，大族激光智能装备集团将不断推进“高压空气切割”的实例应用,加快高压空气切割碳钢板工艺革新，当前超高功率激光设备配备大压力、大流量空压机的加工应用正处于稳步推进中。

图4 高压空气切割8mm、6mm、5mm、4mm、3mm碳钢样件

图5 高压空气切割16mm、12mm、10mm碳钢样件

亮面切割工艺

亮面切割是使用氧气切割碳钢的一种工艺，主要用于中厚度碳钢的切割。过薄的碳钢板直接用氧气切割，难以达到亮面切割的效果，而过厚的碳钢板需要使用较大的喷嘴来切割，以保证气流量和焦点高度，因此也无法实现亮面切割。

亮面切割的目的是要求切割断面非常光亮，而想要达到该效果，必须满足必要的切割条件：使用较小的喷嘴，保证出气的密集度；使用较小的气压，防止氧气过多以避免断面过烧；使用较快的切割速度；使用高焦点，焦点越高割缝越大，排气效果越好。

共边切割工艺

在激光加工过程中采用共边切割可以节省切割时间及减少穿孔次数，效益显著，但共边切割需要依赖智能化的编程软件和合理的编程。在加工过程中，板材的热变形会降低切割精度，板材的翘起会发生碰撞报警，以致切割不流畅，因此当编程不合理时，共边切割的效率反而会低于不共边切割。为此，提出了行之有效的解决方案：

使用预切割。预切割即在切割到公共边时提前将第二个零件加工一段距离，从而避免由于板材翘起导致碰撞报警。

合理的使用CAD排版。当工件易热变形且加工精度要求较高时，需要借助CAD排版，并通过编程软件的手动功能，合理的指定切割顺序。

添加微连接。使用微连接可以有效的避免由于板材热变形而引起工件翘起，提高切割流畅性及切割嘴和陶瓷环的使用寿命。

影响板材激光切割的要素

    功能强大的切割工艺推动了激光切割行业高速发展，激光切割产品的加工水平、稳定性大幅提升。加工过程中，切割工艺受到工艺参数、材料质量、气体纯度、光束质量等因素的影响，对影响切割工艺的因素进行分析，以提高工艺在生产加工中的实用性。

功率对切割的影响

功率对切割的影响主要表现在切割断面的质量。激光切割时，若功率设定过大，将导致整个切割面熔化且切缝过大，无法获得良好的切割质量；功率设定不足时，会产生切割熔渍，切割断面上会产生瘤疤；甚至功率过小，无法对工件进行切割。特别是针对厚度较大板材，在穿孔、切割面及整板切割等方面要求极高，需要实现高效稳定切割，就不得不依赖于高功率切割技术，其中以万瓦级激光切割技术为代表。

速度对切割的影响

速度对于不同材料的影响基本是一致的。速度太快，可能造成无法切割、火花四溅，或切割断面呈现斜条纹路，导致整个切割断面较粗及下半部分产生熔渍。速度太慢，会导致切割板材过熔，切割断面较粗糙，切缝会相应变宽，在较小圆角或者尖角部位造成整个区域熔化，得不到理想的切割效果。

从切割火花可判断进给速度的快慢：一般切割火花是由上往下扩散的，火花倾斜，则进给速度太快；若火花呈现不扩散且少，凝聚在一起，则说明进给速度太慢。

喷嘴对切割的影响

通常，喷嘴对切割的影响主要体现在喷嘴不圆造成光束与气流同轴度不佳，造成切割断面不一致甚至无法切割，割嘴表面因碰撞或熔渍粘连造成表面凹凸不平，影响随动和切割效果。喷嘴孔径的大小对切割质量、穿孔质量有绝对性的影响，喷嘴孔径越大，对保护镜的保护能力就越差，切割时熔化物的火花飞溅，往上弹的几率很大，使得镜片的寿命缩短。

图12 切割嘴对比

激光切割工艺不断创新、变革，以适应复杂多变的加工环境及加工需求，逐步形成了一系列完整的板材加工解决方案，不同功率、不同加工幅面的光纤激光切割机得以在钣金行业高效稳定运行，加工工件品质高、实用性强，工件切割成型后，可直接用于焊接、折弯等再加工。面对多品种、小批量、定制化的订单趋势，未来大族激光将建设集切割、焊接、折弯、表面处理等激光加工工序于一体的智能化工厂，在降低人工成本之余，智能工厂可实现硬件、软件、服务互联，助力中国工业制造加速转型升级。