Tăiere prin vaporizare
Sub încălzirea fasciculului laser cu densitate mare de putere, viteza cu care temperatura suprafeței materialului crește până la punctul de fierbere este atât de rapidă încât este suficientă pentru a evita topirea cauzată de conducția căldurii, astfel încât o parte din material se vaporizează în abur și dispare. , iar o parte din material este suflată din partea inferioară a fantei ca ejectă de fluxul de gaz auxiliar. Unele materiale care nu pot fi topite, cum ar fi lemnul, materialele de carbon și unele materiale plastice, sunt tăiate și formate prin această metodă de tăiere prin vaporizare.
În timpul procesului de tăiere prin vaporizare, aburul îndepărtează particulele topite și spală resturile pentru a forma găuri. În timpul procesului de vaporizare, aproximativ 40% din material se transformă în abur și dispare, în timp ce 60% din material este alungat de fluxul de aer sub formă de picături topite.
Tăiere prin topire
Când densitatea de putere a fasciculului laser incident depășește o anumită valoare, materialul din interiorul punctului de iradiere al fasciculului începe să se evapore și să formeze o gaură. Odată ce această mică gaură este formată, va absorbi toată energia fasciculului incident ca un corp negru. Orificiul mic este înconjurat de peretele de metal topit, iar apoi fluxul de aer auxiliar coaxial cu fasciculul îndepărtează materialul topit din jurul găurii. Pe măsură ce piesa de prelucrat se mișcă, orificiul mic se mișcă sincron în direcția de tăiere pentru a forma o fantă. Raza laser continuă să iradieze de-a lungul marginii frontale a fantei, iar materialul topit este îndepărtat de fante în mod continuu sau pulsatoriu.
Topirea prin oxidare
Tăierea prin topire utilizează în general gaz inert. Dacă este înlocuit cu oxigen sau alte gaze active, materialul este aprins sub iradierea fasciculului laser și are loc o reacție chimică violentă cu oxigenul pentru a produce o altă sursă de căldură, care se numește tăiere prin topire prin oxidare. Descrierea specifică este următoarea:
⑴ Suprafața materialului este încălzită rapid la temperatura de aprindere sub iradierea fasciculului laser, iar apoi are loc o reacție violentă de combustie cu oxigenul, eliberând o cantitate mare de căldură. Sub acțiunea acestei călduri, în interiorul materialului se formează mici găuri umplute cu abur, iar găurile mici sunt înconjurate de pereți de metal topit.
⑵ Transferul materialului care arde în zgură controlează viteza de ardere a oxigenului și a metalului. În același timp, viteza cu care oxigenul difuzează prin zgură către frontul de aprindere are și o mare influență asupra vitezei de ardere. Cu cât debitul de oxigen este mai mare, cu atât reacția chimică de ardere este mai rapidă și îndepărtarea zgurii. Desigur, cu cât debitul de oxigen este mai mare, cu atât mai bine, deoarece un debit prea rapid va duce la răcirea rapidă a produsului de reacție, și anume a oxidului metalic, la ieșirea din fantă, ceea ce dăunează și calității tăierii.
⑶ În mod evident, există două surse de căldură în procesul de tăiere prin topire prin oxidare, și anume energia de iradiere cu laser și energia termică generată de reacția chimică a oxigenului și a metalului. Se estimează că la tăierea oțelului, căldura degajată de reacția de oxidare reprezintă aproximativ 60% din energia totală necesară pentru tăiere.
Evident, în comparație cu gazul inert, utilizarea oxigenului ca gaz auxiliar poate obține o viteză de tăiere mai mare.
⑷ În procesul de tăiere prin topire prin oxidare cu două surse de căldură, dacă viteza de ardere a oxigenului este mai mare decât viteza de mișcare a fasciculului laser, fanta apare lată și aspră. Dacă viteza de mișcare a fasciculului laser este mai mare decât viteza de ardere a oxigenului, fanta rezultată este îngustă și netedă.
Fractură controlată
Pentru materialele fragile care sunt ușor deteriorate de căldură, tăierea de mare viteză și controlabilă prin încălzire cu fascicul laser se numește tăiere controlată prin fractură. Conținutul principal al acestui proces de tăiere este: fasciculul laser încălzește o zonă mică de material fragil, provocând un gradient termic mare și deformare mecanică severă în zonă, ducând la fisuri în material. Atâta timp cât gradientul de încălzire este echilibrat, fasciculul laser poate ghida fisura pentru a se forma în orice direcție dorită.
Trebuie remarcat faptul că această tăiere controlată de fractură nu este potrivită pentru tăierea unghiurilor ascuțite și a fantelor de colț. De asemenea, nu este ușor să reușiți să tăiați forme închise foarte mari. Controlați rapid viteza de tăiere a ruperii și nu aveți nevoie de putere prea mare, altfel va cauza topirea suprafeței piesei de prelucrat și va deteriora marginea fantei. Principalii săi parametri de control sunt puterea laserului și dimensiunea spotului.
