Основният процес на машина за лазерно рязане

1. Изпарително рязане
По време на процеса на рязане с лазерна газификация повърхностната температура на материала се повишава до температурата на кипене толкова бързо, че е достатъчно да се избегне топенето, причинено от топлинната проводимост, така че част от материала се изпарява в пара и изчезва, а част от материала се изхвърля от дъното на процепа от спомагателния газ. Потокът се издухва. В този случай са необходими много големи лазерни мощности.
За да се предотврати кондензирането на парите на материала по стените на прореза, дебелината на материала не трябва да надвишава значително диаметъра на лазерния лъч. Поради това този процес е подходящ само за приложения, при които трябва да се избегне изпускане на разтопен материал. Тази обработка на практика се използва само в малки области на използване на сплави на основата на желязо.
Този процес не може да се използва за материали, като дърво и някои керамики, които нямат разтопено състояние и следователно е по-малко вероятно да позволят парите на материала да се кондензират повторно. Освен това тези материали обикновено постигат по-дебели срезове. При лазерно парно рязане оптималното фокусиране на лъча зависи от дебелината на материала и качеството на лъча. Лазерната мощност и топлината на изпаряване имат само известно влияние върху оптималната позиция на фокуса. Когато дебелината на плочата е постоянна, максималната скорост на рязане е обратно пропорционална на температурата на газификация на материала. Необходимата плътност на лазерната мощност е по-голяма от 108 W/cm2 и зависи от материала, дълбочината на рязане и фокусната позиция на лъча. В случай на определена дебелина на плочата, при условие, че има достатъчна лазерна мощност, максималната скорост на рязане е ограничена от скоростта на газовата струя.
2. Рязане с топене
При рязане с лазерен синтез детайлът се разтопява частично и разтопеният материал се изхвърля посредством въздушен поток. Тъй като прехвърлянето на материала става само в течно състояние, процесът се нарича рязане с лазерен синтез.
Лазерният лъч, съчетан с инертен газ за рязане с висока чистота, извежда разтопения материал от прореза, но самият газ не участва в рязането. Лазерното фюжън рязане може да постигне по-висока скорост на рязане от газифицирането. Енергията, необходима за газификация, обикновено е по-висока от тази, необходима за стопяване на материала. При рязане с лазерен синтез лазерният лъч се абсорбира само частично. Максималната скорост на рязане се увеличава с увеличаване на лазерната мощност и намалява почти обратно пропорционално на увеличаването на дебелината на листа и температурата на топене на материала. В случай на определена мощност на лазера, ограничаващият фактор е налягането на въздуха при прореза и топлопроводимостта на материала. Лазерното рязане чрез топене може да получи разрези без окисление за железни материали и титанови метали. Плътността на мощността на лазера, която предизвиква топене, но по-малко от газификация, е между 104 W/cm2 и 105 W/cm2 за стоманени материали.
3. Рязане с окислително топене (лазерно рязане с пламък)
Фюжърното рязане обикновено използва инертен газ. Ако бъде заменен с кислород или друг активен газ, материалът се запалва под облъчването на лазерния лъч и протича бурна химическа реакция с кислорода, за да се генерира друг източник на топлина, който допълнително загрява материала, което се нарича рязане с окислително топене. .
Благодарение на този ефект с този метод могат да се постигнат по-високи скорости на рязане, отколкото с рязане чрез стопяване за същата дебелина на конструкционна стомана. От друга страна, този метод може да има по-лошо качество на рязане от рязане чрез стопяване. Той всъщност създава по-широки прорези, забележима грапавост, увеличена зона, засегната от топлина, и по-лошо качество на ръбовете. Лазерното рязане с пламък е лошо за прецизни модели и остри ъгли (опасност от изгаряне на острите ъгли). Лазерите в импулсен режим могат да се използват за ограничаване на термичните ефекти, а мощността на лазера определя скоростта на рязане. При определена мощност на лазера ограничаващите фактори са подаването на кислород и топлопроводимостта на материала.
4. Контролно изрязване на счупване
За крехки материали, които лесно се повреждат от топлина, високоскоростното и контролируемо рязане се извършва чрез нагряване с лазерен лъч, което се нарича рязане с контролирано счупване. Основното съдържание на този процес на рязане е, че лазерният лъч загрява малка площ от чуплив материал, причинявайки голям термичен градиент и тежка механична деформация в тази област, което води до образуване на пукнатини в материала. Докато се поддържа равномерен градиент на нагряване, лазерният лъч може да насочва пукнатините във всяка желана посока.