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在雷达电子领域，铝合金材料具有密度低、比强度高、导热导电性好、抗腐蚀性强等众多优良性能，广泛应用于制造雷达天线、波导微波组件、机箱和散热器等构件。目前，常见的铝合金板材厚度为 0．5～100 mm，其中薄板(0．5～8 mm)的下料切割手段多样，采用数控冲、数控激光切割等方式实现了精度和效率下料，中厚板(8～100mm)的下料以手动和 半自动方式为主，存在切割效率低、劳动强度大、尺 寸一致性差、材料浪费严重、后续机加工量大等问 题，无法满足雷达电子领域的产品批量生产需求。 数控切割技术主要包括数控火焰切割、数控高 压水射流切割、数控激光切割及数控等离子切割等。数控火焰切割主要用于碳钢中厚板的切割， 而有色金属(铝合金等)因散热较快而不适合用火 焰切割；数控高压水射流切割没有材质的限制，但易损件(喷嘴等)使用寿命短，后续加工成本高，没有合适的方法处理废水废料；数控激光切割的特点是 精度高、效率高，但仅适用于铝合金薄板(小于等于 8 mm)的精细切割；数控等离子切割技术则不受金 属材料种类限制，切割厚度已超过150 mln，切割速 度最快可达10 m／min，切割成本仅为同等条件下的 激光切割设备的1／3。在此针对铝合金中厚板下料存在的切割效率和材料利用率低等问题，采用数控等离子切割技术，基于工艺试验的方法，分析工艺参数对切割效率和利用率的影响，为实际应用中数控等离子切割工艺参数的合理选择提供指导。
数控等离子切割技术的工作原理：以高温高速的等离子弧为热源，利用优化设计的喷嘴，产生经压缩的高温等离子流来熔化被切割的导电金属，采用数字程序驱动机床运动，随着机床运动，利用高速等离子的动量排除熔融金属形成狭窄切缝的一种热加工方法。 根据等离子电源的不同，等离子切割技术分为三类：(1)普通等离子切割。根据所使用的工作气 体主要分为氩等离子切割、氧等离子切割等，切割电 流在100 A以下，切割厚度小于等于30 mm。(2)再约束等离子切割。由于等离子弧受到再次压缩，其电流密度、切割弧的能量进一步集中，可大幅提高 切割速度和加工质量。(3)精细等离子切割。其等离 子电流密度是普通的数倍，且电弧稳定性好，切割精 度高，可达激光切割的下限。本研究工艺试验将使用 精细等离子电源。
试验条件：在数控等离子切割设备上，采用美国海宝HPR400XD型号精细等离子电源，带弧压自动调高系统，使用H35等离子气、N：保护气，切割方形、圆形等简单形状铝合金(5A06牌号)中厚板坯料，板材厚度12 Inln和80 mm，未优化切割路径和速度。 12 mln和80 mm厚度的铝合金板切割情况如图1所示，割缝宽度与板材厚度相关联，分别为1．5 mm 和6．8 lnm。12 nun厚度板的切割质量非常好，分析 80 mm厚板的切割情况，加工参数设置为：切割电 流400 A，切割速度830 mm／min。经过测量，断面垂直度在30以内，直线度±0．2 mm，断面粗糙度Ra25，切VI下缘基本无熔渣。因此，采用数控等离子切割技术并设置合理的切割工艺参数，解决铝合金中厚板的下料问题是可行的。切割效率主要由切割速度决定。针对厚铝合金 板，切割速度需要合适，速度过快，则不能割透板 材；速度过慢，断面表面会粗糙不齐，切口下缘有很 多熔渣。如图2所示，与图1相比，在切割电流等参 数不变的情况下，切割速度设为600 mm／min，在切 口下缘有很严重的熔渣，增加了后续工作量。此 外，需要对全程切割速度规戈lJl3]，合理进行加、减速， 否则，在轮廓拐角处很容易过烧，留下疤痕，影响下 料质量。因此，切割速度需要根据板材厚度合理设 置，并根据轮廓进行速度规划，在保证切割效果的 情况下提高切割效率。
材料利用率主要由加工余量决定，割缝宽度、断面垂直度和直线度、外轮廓拖尾现象和内轮廓圆弧过渡现象(见图3)等都可能影响加工余量的设置，其中割缝宽度与板材厚度相关联，断面垂直度和直线度可通过合理设置切割工艺参数得到最优解决(见图1)。图3给出的是等离子切割必然存在的两种现象，外轮廓拖尾现象是由于等离子切割弧的形状不规则，在切割过程中等离子弧不垂直于板材表面，上表面先于下表面被切割，直角被切割成圆角(从图2右图也可以看到)；内轮廓圆弧过渡现象是由于等离子弧整体呈圆柱体状，类似于机加工中的刀具，不可避免会产生圆角。很显然，内轮廓圆弧过渡现象不会影响加工余量设置，而外轮廓拖尾现象则会增加加工余量，降低材料利用率；可以通过使用共边、借边、桥接连割等路径规划的方法解决该问题。此外，由于边缘切割比穿孔产生的热变形程度低很多，需规划从边缘开始切割及结束切割的路径(见图1左图的圆弧路径)。因此，需要合理规划切割路径，减少加工余量，提高材料利用率，节约后续机加工时间。
结论 (1)采用数控等离子切割技术解决铝合金中厚板的下料问题是可行的，需要选择合理的工艺参数，使断面垂直度、直线度、粗糙度等达到最优状态。(2)切割速度需要根据板材厚度合理设置，并根据轮廓进行速度规划，在保证切割效果的情况下进一步提高切割效率。(3)需要合理规划切割路径，进一步减少加工余量设置，提高材料利用率，并节约后续机加工时间。
