激光切割航空航天金属材料

尽管激光加工技术在汽车制造等领域已取得显著成效，但航空航天制造商长期以来对其应用始终持审慎态度。过去几十年间，汽车行业通过将激光切割精度与零件嵌套规划、机器人自动化等增效策略相结合，在薄板金属加工领域实现了高效生产。

此前制约该技术在航空航天领域大规模应用的主要障碍包括：对材料变形与残余应力的顾虑、表面光洁度要求、以及重铸层、热影响区、氧化物、熔融球体、飞溅和裂纹等加工缺陷的存在。如下图所示案例可见典型加工缺陷——激光束在局部区域过度加热导致形成较厚重铸层并伴随裂纹。

三维激光切割零件加工实例

此外，由于激光切割被列为“特殊工艺”，相关行业也面临法规层面的挑战。制造商对该技术经验的匮乏，是导致其仍倾向于选择传统加工方式的另一重要原因——这些传统工艺不仅效率低下，也无助于降低“购料-成品”重量比。传统机械加工还会产生更多废料，虽然可通过回收车屑和碎屑来部分弥补损耗，但回收金属价值仅相当于原材料的很小一部分。

最后，对于具有三维结构或三维特征的工件（涉及X、Y、Z三轴空间，而非仅二维平面板材），过去要实现对这些立体特征的超精密加工控制曾是一大技术难点。尽管激光技术在打标、焊接、表面清洗/烧蚀及3D打印（增材制造）等各领域取得长足进步，但上述因素相互交织，使得激光切割工艺始终难以成为行业标准流程。

为何选择激光切割？
激光切割技术能为航空航天部件带来卓越的加工效率与设计灵活性。该技术已在隔热板制造、涡轮叶片部件生产，以及成型/铸造部件（含工装夹具）的精加工等领域取得显著成效。

与所有现代产业一样，航空航天领域必须顺应技术变革浪潮。在光子学领域，光学元件、光束传输与控制系统的近期突破，使激光切割脱颖而出成为尖端制造工艺。

6061 T6标准规格铝合金激光切割应避免的缺陷示例

随着最新研究成果与技术认知的普及，激光切割凭借精密性与多功能性，已被证实是航空航天制造的理想工艺。从可持续性角度看，该技术能实现极低的材料损耗率并减少返工需求，这在供应链承压的当下具有特殊重要意义。

激光行业始终致力于优化加工效果，以推动航空航天领域的应用。越来越多客户寻求技术支持，希望更新过时的技术规范、改进工艺流程并确定获得最佳加工效果的关键参数。近期，通快集团采用4kW光纤激光器，在TruLaser Cell 5030和TruLaser Cell 3000设备上，成功对6061 T6铝合金、Inconel 718高温合金、Ti-6Al-4V钛合金及316L不锈钢等典型航空级金属板材进行了新型激光切割试验。

采用新型激光工艺在标准规格718合金板材上实现的切割效果 - 重铸层极薄

在现有航空航天客户要求及ISO 9013:2017标准指导下，通快集团致力于最大程度减少可判定缺陷，并确保工艺具备高度可重复性。如上图所示Inconel 718标准厚度板材的样本中，经第三方检测实验室测量，其重铸层厚度为11μm，优于该材料不超过25μm的客户要求。样本还展现出光滑的切割弧面，无裂纹及其他可判定缺陷。

整体结果表明，所有测试材料的切割质量指标均显著提升：重铸层极薄，可见缺陷减少，热影响区尺寸受控。该工艺成功实现了复杂几何形状的清洁精准边缘切割，同时大幅缩短生产时间并减少材料浪费——与传统切割方法相比优势尤为突出。

激光切割技术已具备满足航空航天高质量制造应用的条件。当前相关的设备、专业知识和核心技术均已成熟，能为考虑进入航空航天领域的激光用户提供切实可行的实施方案与指导。对于激光技术而言，其发展前景不可限量。