1. Газовая резка.
В процессе резки с лазерной газификацией скорость повышения температуры поверхности материала до температуры кипения настолько высока, что этого достаточно, чтобы избежать плавления, вызванного теплопроводностью, поэтому часть материала испаряется в пар и исчезает, а часть материал распыляется из нижней части щели вспомогательным газом. Поток уносится прочь. В этом случае требуется очень высокая мощность лазера.
Чтобы пары материала не конденсировались на стенке щели, толщина материала не должна сильно превышать диаметр лазерного луча. Таким образом, этот процесс подходит только для применений, в которых необходимо избегать удаления расплавленного материала. Эта обработка фактически используется только в тех областях, где сплавы на основе железа очень малы.
Этот процесс нельзя использовать для таких материалов, как дерево и определенная керамика, которые не находятся в расплавленном состоянии и, следовательно, вряд ли позволят пару материала повторно конденсироваться. Кроме того, эти материалы обычно требуют более толстых срезов. При резке с лазерной газификацией оптимальный фокус луча зависит от толщины материала и качества луча. Мощность лазера и теплота испарения оказывают лишь определенное влияние на оптимальное положение фокуса. В случае определенной толщины листа максимальная скорость резки обратно пропорциональна температуре испарения материала. Требуемая плотность мощности лазера превышает 108 Вт / см2 и зависит от материала, глубины резания и положения фокуса луча. В случае определенной толщины листа при достаточной мощности лазера максимальная скорость резки ограничивается скоростью газовой струи.
2. Плавка и резка.
При лазерной плавке и резке заготовка частично расплавляется, и расплавленный материал распыляется с помощью воздушного потока. Поскольку перенос материала происходит только в жидком состоянии, этот процесс называется лазерным плавлением и резкой.
Лазерный луч согласован с инертным газом для резки высокой чистоты, чтобы отвести расплавленный материал от пропила, а сам газ не участвует в резке. Лазерная резка плавлением может обеспечить более высокую скорость резки, чем резка с газификацией. Энергия, необходимая для газификации, обычно выше, чем энергия, необходимая для плавления материала. При лазерной плавке и резке лазерный луч поглощается лишь частично. Максимальная скорость резки увеличивается с увеличением мощности лазера и уменьшается почти обратно пропорционально увеличению толщины листа и повышению температуры плавления материала. В случае определенной мощности лазера ограничивающим фактором является давление воздуха на щели и теплопроводность материала. Лазерная плавка и резка позволяют получить разрезы без окисления для железных материалов и металлов титана. Плотность мощности лазера, которая вызывает плавление, но не газификацию, составляет для стальных материалов от 104 Вт / см2 Â 105 Вт / см2.
3. Резка окислительным плавлением (лазерная резка пламенем).
При резке плавлением обычно используется инертный газ. Если его заменить кислородом или другими активными газами, материал воспламеняется под воздействием лазерного луча, и происходит ожесточенная химическая реакция с кислородом с образованием другого источника тепла для дальнейшего нагрева материала, что называется резкой с окислительным плавлением.
Благодаря этому эффекту для конструкционной стали той же толщины скорость резания, которую можно получить этим методом, выше, чем скорость резания плавлением. С другой стороны, этот метод может иметь худшее качество резки по сравнению с резкой плавлением. Фактически, это даст более широкий пропил, очевидную шероховатость, увеличенную зону термического влияния и худшее качество кромки. Лазерная газопламенная резка не годится при обработке прецизионных моделей и острых углов (есть опасность прожечь острые углы). Импульсный лазер может использоваться для ограничения теплового воздействия, а мощность лазера определяет скорость резки. В случае определенной мощности лазера ограничивающим фактором является подача кислорода и теплопроводность материала.
4. Контролировать срезание трещин.
Для хрупких материалов, которые легко повреждаются при нагревании, высокоскоростная и управляемая резка выполняется путем нагрева лазерным лучом, что называется резкой контролируемого разрушения. Основное содержание этого процесса резки: лазерный луч нагревает небольшую область хрупкого материала, вызывая большой градиент температур и сильную механическую деформацию в этой области, что приводит к образованию трещин в материале. Пока сохраняется равномерный градиент нагрева, лазерный луч может направлять трещины в любом желаемом направлении.
