激光切割与等离子切割：详细指南

尽管等离子和激光都利用热量来切割（或塑造）金属，但决定 激光切割与等离子切割 在制造项目中，热切割是一项分析任务。这些热切割方法具有不同的功能和加工偏好。正确的选择取决于哪种方法可以满足您的切割要求，包括材料兼容性、所需的精度、速度和预算限制。

本文将对等离子切割和激光切割方法进行比较概述，包括它们的优点、缺点以及直接比较，以方便您做出决策。

什么是激光切割？

激光切割是一种非接触式切割工艺，可切割各种材料板。集中的激光束精确地熔化和蒸发材料，以进行复杂的轮廓切割。激光切割机的历史可以追溯到 1964 当一家工业公司第一次使用它来钻孔模具时。 

随着时间的推移，激光切割机不断发展，如今我们拥有先进的 CNC 激光切割机。CNC 集成允许通过 G 和 M 代码精确移动激光头，公差低至 ±0.003 毫米。

激光切割如何工作？ 

一个具有多个组件的复杂激光系统执行激光切割过程，该过程涉及从产生激光到控制光束进入预定义的切割路径的所有过程。 

该过程从激光生成开始，电源（火花）加速激光介质（如 CO₂ 和光纤）上的原子。这种现象会产生高度集中的光束，该光束被放大并使用镜子导向切割区域。然后，一系列聚焦透镜将光会聚到一个亮点，从而增加穿过喷嘴时的能量密度。  

此外，激光切割炬或聚焦头允许喷嘴头在 CNC 程序的控制下移动到预定路径。聚焦的激光引起局部加热并熔化材料，而气流则将侵蚀的材料吹走。

激光切割机的类型 

在制造业中，主要有三种类型的激光切割机，每种类型都由产生激光束的介质定义：CO₂、光纤和 Nd:YAG 晶体。这些激光介质的波长分别为 10.6 µm、1.06 µm 和 1.06 µm。波长变化会影响激光与各种材料的相互作用。例如，某些材料比其他材料更能吸收某些波长。

• 二氧化碳激光切割机：它使用二氧化碳气体混合物产生集中的激光光束，特别用于热塑性塑料和木材等非金属板材。 
• 光纤激光切割机： 光纤电缆可放大光线并产生激光。它最适合切割金属工作板。 
• 钕：钇铝石榴石： 掺钕钇铝石榴石晶体被用作此类激光器的激光介质。

什么是等离子切割？

等离子切割 是用热电离气体流分裂金属片的过程。电火花为压缩气体（空气、氢气或氩气）提供高热，激发原子运动。然后，分子不断碰撞导致它们从气体中分离，称为等离子体，温度超过 20000°C。

在工业设备中，数控等离子切割机引导等离子流进行复杂的切割，从而精确加热、熔化和侵蚀材料。您可以切割厚度达 1.5 英寸的金属，在等离子切割机和激光切割机中切割厚度更大。

等离子切割如何工作？

等离子炬是该工艺的关键设备。它由多个部件组成，包括电极、气体供应、喷嘴和保护气体。电极在压缩气体（空气或惰性气体）中激发电弧，然后喷嘴将形成的等离子射流导向工件。 

当等离子射流与工件表面相互作用时，会引起局部加热并熔化材料。同时，高速射流还会将熔化的材料从切口处扫除。 

等离子切割机的类型

等离子切割系统可以配备不同类型的切割机在工作台上工作。空气、氧气、HD 和 CNC 等离子切割机是一些常见的例子。 

• 空气等离子切割机： 它采用空气作为激光介质，最适合小尺寸零件或小批量生产。
• 氧气等离子切割机： 氧分子电离产生的等离子体比空气具有更精确和更复杂的切割能力。
• 数控等离子切割机： CNC 控制切割路径可实现准确一致的切割。大多数行业都使用这种类型的自动等离子切割机来获得高质量的切割效果。

激光切割和等离子切割之间的主要区别

讨论激光切割与等离子切割之间的差异的关键方面是电源、材料兼容性、速度、厚度和费用。 

切割精度和准确度 

精度是激光切割和等离子切割的主要区别之一。激光比等离子流更集中，可以在狭窄区域进行精确定位。它可以切割出轮廓一致、公差小、边缘干净、无毛刺的切割。另一方面，等离子切割的精度较低，而且切口也更多。激光切割的公差可以达到±0.030 毫米，而等离子切割的公差为±0.1 毫米。 

速度与效率

等离子切割机与激光切割机的切割速度比较取决于厚度。对于较薄的板材（<1.25mm），激光切割速度几乎是等离子切割机的两倍，而等离子切割较厚的板材时则更胜一筹。随后，速度也因电源功率和切割材料的类型而异。例如，200 W 激光切割 3 毫米厚的低碳钢的速度高达 10m/min。  

此外，激光机节能，比产生等离子的消耗更少的能量。 

材料种类

激光切割系统可兼容多种材料类型，包括钢、铝、铜、丙烯酸、热固性塑料、橡胶和木材。相比之下，等离子切割仅适用于导电金属。等离子弧需要电路来流动，当导电材料在电路中充当“接地”时，电路便会完成。 

尽管激光可以加工多种材料，但有些材料存在操作和环境危害的风险。例如，PVC 会产生有毒烟雾。此外，您使用的激光类型也会影响材料的兼容性。

表面处理 

激光切割的金属表面光滑无毛刺，即使是狭窄的切口和复杂的设计也是如此。边缘也锋利干净。因此，切割后无需或只需极少的后处理。另一方面，等离子切割会留下熔渣和带有毛刺的粗糙边缘，需要进行研磨、喷砂和其他后处理操作。

此外，材料类型、厚度和激光类型都会影响确切的粗糙度值 (Ra)，通常为 0.8 至 6 µm。在某些情况下，等离子切割产生的表面光洁度可能比光纤激光切割更好。 

成本和运营费用

CNC 等离子切割机的安装成本低廉，成本为 10,000 至 100,000 美元。相比之下，激光切割机的复杂设置和先进设备使其价格昂贵，成本为 50,000 至 500,000 美元。随后，激光系统的运行成本也略高于等离子切割机。 

“项目激光切割或等离子切割的总体成本取决于设计复杂性、所需精度和市场竞争力。在中国，每小时成本为 15-20 美元，明显低于美国和欧洲” 

切割厚度 

如果我们比较激光切割与等离子切割的厚度能力，等离子射流对于较厚的材料非常有效，厚度可达 50 毫米。另一方面，激光切割厚度限制在 25 毫米。此外，厚度还取决于您要切割的材料。

应用 

等离子切割因其速度快、厚度薄而广泛应用于造船和建筑等重工业。例如，结构梁、船舶部件、农业机械、石油和天然气部件等。 

 激光切割广泛应用于电子、航空航天、汽车和珠宝等精密要求高的领域，例如芯片中的微型元件、汽车车身面板、飞机机身等。

激光切割的优点和缺点 

以下是激光切割的主要优点和缺点； 

激光切割的优点 

• 自动化和准确性： CNC 激光雕刻出精细的图案，细节丰富，公差严格。这是因为使用 G & M 代码以正确的路径进行数字控制。 
• 干净、无毛刺的切口： 激光切割的角落和边缘干净且锋利。 
• 材料通用性： 它可以切割金属、塑料、织物、复合材料和许多其他材料。
• 速度和效率： 无需重新加工或调整设计变更。此外，激光产生的材料浪费更少，耗电量更少，速度更快。
• 无加工硬化： 非剪切切削消除了切削区域附近加工硬化的风险。 

激光切割的缺点 

• 厚度限制： 即使使用高功率机器，激光切割工艺也无法切割厚度超过 25 或 30 毫米的板材。
• 反射金属的挑战： 具有反射表面的材料（例如铜、黄铜和银）很难切割，因为它们的表面会部分反射光束。
• 成本高： 设置和操作成本都高于其他切割方法，对于不需要高精度和光滑表面的项目来说，这可能是不可行的。

等离子切割的优缺点

以下是等离子切割的主要优点和缺点； 

等离子切割的优点 

• 切割较厚的材料：由 CNC 系统引导的等离子炬可以更快、更高效地切割厚材料，某些材料的厚度可达 150 毫米。 
• 成本效益：  对于简单和重型工作来说，等离子切割是具有成本效益的。 
• 操作安全： 它不是基于氧的切割机制，而是使用惰性气体在割炬内部实现等离子喷射，提供最大的安全性。 
• 切割反光金属： 与激光不同，它对具有反射表面的金属（如银）效果很好。 

等离子切割的缺点 

• 仅限导电金属： 它仅与导电材料、金属和合金兼容。  
• 热损伤风险： 激光切割与等离子切割相比，等离子产生较大的热影响区，这可能会损坏工件材料原始的热性能。 
• 表面光洁度差： 等离子流会留下毛刺和切口，导致金属切口更粗糙。 

为您的项目选择正确的切割方法

决定您的项目使用等离子切割机还是激光切割机需要考虑各种因素，从设计复杂性到预算限制。此外，您的工作材料和最终要求也会影响选择。

以下是在它们之间选择正确方法的四个主要考虑因素；

工作材质

您要切割哪种板材或工件？是导电的还是非导电的？如果是非导电的，等离子不兼容，请直接选择激光。即使您确定使用哪种激光，也要检查您的材料与可用激光类型（CO2、光纤和晶体）的兼容性。

厚度和尺寸

如果您的设计有超过 30 毫米的较厚部分，请选择等离子切割。否则，请检查两种技术的速度以达到指定的厚度。小尺寸的部件适合激光切割，因为激光切割会形成较小的热影响区域。

所需准确度和预算

通常，公差越严格，成本就越高，因此需要优化成本。然后，检查哪种方法更可能符合您的预算，而不会牺牲所需的准确度和精度。 

设计复杂性 

只有使用 CNC 激光切割机才能实现复杂而精确的切割。它们是包含微型轮廓、尖角、小半径（<1mm）、雕刻等的设计的正确选择。 

何时使用激光切割与等离子切割？

下表概述了激光和等离子切割是您的项目的最佳选择的场景。 

结语 

除了激光切割和等离子切割在许多方面存在差异外，这两种切割方式在金属制造项目中都很有价值。此外，选择取决于您项目的具体要求，包括材料类型、所需精度和预算。您可以分析每种方法的预期结果和相应的成本。 

如果您仍然不确定选择哪一个，请咨询行业专家。 快讯t，我们不仅提供专业 数控激光 以及 等离子切割服务但是我们的工程师在进入生产阶段之前还会就设计优化、成本分析和每种方法的比较优势提供咨询。

常见问题