Förångningsskärning
Under uppvärmning av laserstråle med hög effekttäthet är hastigheten med vilken materialets yttemperatur stiger till kokpunkten så snabb att det räcker för att undvika smältning orsakad av värmeledning, så en del av materialet förångas till ånga och försvinner och en del av materialet blåses bort från botten av slitsen som utstötning av hjälpgasflödet. Vissa material som inte kan smältas, såsom trä, kolmaterial och vissa plaster, skärs och formas med denna förångningsskärningsmetod.
Under förångningsskärningsprocessen tar ångan bort de smälta partiklarna och sköljer bort skräpet för att bilda hål. Under förångningsprocessen förvandlas cirka 40 % av materialet till ånga och försvinner, medan 60 % av materialet drivs bort av luftflödet i form av smälta droppar.
Smältskärning
När effekttätheten för den infallande laserstrålen överstiger ett visst värde, börjar materialet inuti strålbestrålningspunkten att avdunsta och bilda ett hål. När detta lilla hål har bildats kommer det att absorbera all energi från den infallande strålen som en svart kropp. Det lilla hålet omges av den smälta metallväggen, och sedan tar hjälpluftflödet koaxiellt med strålen bort det smälta materialet runt hålet. När arbetsstycket rör sig rör sig det lilla hålet synkront i skärriktningen för att bilda en slits. Laserstrålen fortsätter att stråla ut längs slitsens främre kant och det smälta materialet blåses bort från slitsen kontinuerligt eller pulserande.
Oxidationssmältning
Smältskärning använder i allmänhet inert gas. Om det ersätts med syre eller andra aktiva gaser antänds materialet under laserstrålens bestrålning, och en våldsam kemisk reaktion sker med syre för att producera ytterligare en värmekälla, som kallas oxidationssmältskärning. Den specifika beskrivningen är som följer:
⑴ Materialets yta värms snabbt upp till antändningstemperaturen under bestrålningen av laserstrålen, och sedan uppstår en våldsam förbränningsreaktion med syre, som frigör en stor mängd värme. Under inverkan av denna värme bildas små hål fyllda med ånga inuti materialet, och de små hålen omges av smälta metallväggar.
⑵ Överföringen av det brinnande materialet till slagg styr förbränningshastigheten av syre och metall. Samtidigt har hastigheten med vilken syret diffunderar genom slaggen till antändningsfronten också stor inverkan på förbränningshastigheten. Ju högre syreflödet är, desto snabbare blir den kemiska reaktionen för förbränning och avlägsnandet av slagg. Naturligtvis, ju högre syreflödeshastigheten är, desto bättre, eftersom för hög flödeshastighet kommer att leda till snabb kylning av reaktionsprodukten, nämligen metalloxiden, vid utloppet av slitsen, vilket också är skadligt för skärkvaliteten.
⑶ Uppenbarligen finns det två värmekällor i oxidationssmältningsskärningsprocessen, nämligen laserstrålningsenergin och värmeenergin som genereras av den kemiska reaktionen av syre och metall. Det uppskattas att vid skärning av stål står värmen som frigörs av oxidationsreaktionen för cirka 60 % av den totala energi som krävs för skärning.
Uppenbarligen, jämfört med inert gas, kan användning av syre som hjälpgas uppnå en högre skärhastighet.
⑷ Vid oxidationssmältningsskärningsprocessen med två värmekällor, om syreförbränningshastigheten är högre än laserstrålens rörelsehastighet, verkar slitsen bred och grov. Om laserstrålens rörelsehastighet är snabbare än syreförbränningshastigheten är den resulterande slitsen smal och jämn.
Kontrollerad fraktur
För spröda material som lätt skadas av värme kallas höghastighets och kontrollerbar skärning genom laserstrålvärme kontrollerad brottskärning. Huvudinnehållet i denna skärprocess är: laserstrålen värmer ett litet område av sprött material, vilket orsakar en stor termisk gradient och allvarlig mekanisk deformation i området, vilket resulterar i sprickor i materialet. Så länge som uppvärmningsgradienten är balanserad kan laserstrålen styra sprickan att bildas i vilken riktning som helst.
Det bör noteras att denna kontrollerade brottskärning inte är lämplig för skärning av skarpa vinklar och hörnslitsar. Det är inte heller lätt att lyckas skära extra stora slutna former. Kontrollera frakturskärhastigheten snabbt och behöver inte för hög effekt, annars kommer det att få arbetsstyckets yta att smälta och skada slitskanten. Dess huvudsakliga kontrollparametrar är laserkraft och punktstorlek.
