القطع بالليزر يمكن إجراؤه باستخدام أو بدون غاز مساعد للمساعدة في إزالة المواد المنصهرة أو المتبخرة. وفقا للغازات المساعدة المختلفة المستخدمة، يمكن تقسيم القطع بالليزر إلى أربع فئات: قطع التبخير، قطع الذوبان، قطع تدفق الأكسدة وقطع الكسور المتحكم فيها.

 

(1) قطع التبخير

يتم استخدام شعاع ليزر عالي الكثافة من الطاقة لتسخين قطعة العمل، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة سطح المادة بسرعة والوصول إلى نقطة غليان المادة في وقت قصير جدًا، وهو ما يكفي لتجنب الانصهار الناتج عن التوصيل الحراري. تبدأ المادة بالتبخر، ويتبخر جزء من المادة إلى بخار ويختفي. سرعة قذف هذه الأبخرة سريعة جدًا. أثناء قذف الأبخرة، يتم نفخ جزء من المادة بعيدًا عن أسفل الشق بواسطة تدفق الغاز المساعد كعمليات قذف، مما يشكل شقًا على المادة. أثناء عملية القطع بالتبخير، يزيل البخار الجزيئات الذائبة والحطام المغسول، مما يشكل ثقوبًا. أثناء عملية التبخير، يختفي حوالي 40% من المادة على شكل بخار، بينما تتم إزالة 60% من المادة بواسطة تيار الهواء على شكل قطرات منصهرة. تكون حرارة تبخر المادة كبيرة جدًا بشكل عام، لذا يتطلب قطع التبخير بالليزر طاقة كبيرة وكثافة طاقة. يتم تقطيع بعض المواد التي لا يمكن صهرها، مثل الخشب ومواد الكربون وبعض المواد البلاستيكية، إلى أشكال بهذه الطريقة. يتم استخدام القطع بالبخار بالليزر في الغالب لقطع المواد المعدنية الرقيقة للغاية والمواد غير المعدنية (مثل الورق والقماش والخشب) والبلاستيك والمطاط وغيرها).

 

(2) ذوبان القطع

يتم إذابة المادة المعدنية عن طريق التسخين باستخدام شعاع الليزر. عندما تتجاوز كثافة طاقة شعاع الليزر الساقط قيمة معينة، يبدأ الجزء الداخلي من المادة التي يتم تشعيع الشعاع فيها في التبخر، مما يشكل ثقوبًا. وبمجرد تشكيل مثل هذا الثقب، فإنه يعمل كجسم أسود ويمتص كل طاقة الشعاع الساقط. ويحاط الثقب الصغير بجدار من المعدن المنصهر، ومن ثم يتم رش الغاز غير المؤكسد (Ar، He، N، إلخ) من خلال فوهة متحدة المحور مع الشعاع. يؤدي الضغط القوي للغاز إلى تفريغ المعدن السائل حول الثقب. أثناء تحرك قطعة العمل، يتحرك الثقب الصغير بشكل متزامن في اتجاه القطع لتكوين قطع. يستمر شعاع الليزر على طول الحافة الأمامية للشق، ويتم نفخ المادة المنصهرة بعيدًا عن الشق بطريقة مستمرة أو نابضة. لا يتطلب القطع بالصهر بالليزر تبخيرًا كاملاً للمعدن، والطاقة المطلوبة هي 1/10 فقط من القطع بالتبخير. يتم استخدام القطع بالصهر بالليزر بشكل أساسي لقطع بعض المواد التي لا تتأكسد بسهولة أو المعادن النشطة، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والألومنيوم وسبائكها.

 

(3) قطع تدفق الأكسدة

المبدأ مشابه لقطع الأكسجين والأسيتيلين. يستخدم الليزر كمصدر حرارة للتسخين المسبق والأكسجين أو الغاز النشط الآخر كغاز القطع. من ناحية، يخضع الغاز المنفوخ لتفاعل أكسدة مع قطع المعدن ويطلق كمية كبيرة من حرارة الأكسدة؛ ومن ناحية أخرى، يتم نفخ الأكسيد المنصهر والمذاب خارج منطقة التفاعل لتكوين قطع في المعدن. نظرًا لأن تفاعل الأكسدة أثناء عملية القطع يولد كمية كبيرة من الحرارة، فإن الطاقة المطلوبة لقطع الأكسجين بالليزر هي فقط 1/2 من تلك اللازمة لقطع الصهر، وسرعة القطع أكبر بكثير منقطع بخار الليزر وقطع الذوبان.

 

(4) قطع الكسر المتحكم فيه

بالنسبة للمواد الهشة التي تتضرر بسهولة بالحرارة، يتم استخدام شعاع ليزر عالي الكثافة من الطاقة لمسح سطح المادة الهشة لتبخير أخدود صغير عند تسخين المادة، ثم يتم تطبيق ضغط معين لأداء عالي السرعة، القطع الذي يمكن التحكم فيه من خلال تسخين شعاع الليزر. سوف تنقسم المادة على طول الأخاديد الصغيرة. مبدأ عملية القطع هذه هو أن شعاع الليزر يسخن منطقة محلية​​المادة الهشة، مما يسبب تدرجًا حراريًا كبيرًا وتشوهًا ميكانيكيًا شديدًا في المنطقة، مما يؤدي إلى تكوين تشققات في المادة. طالما تم الحفاظ على تدرج تسخين موحد، يمكن لشعاع الليزر توجيه إنشاء الشقوق وانتشارها في أي اتجاه مرغوب. يستخدم الكسر المتحكم فيه توزيع درجة الحرارة الحادة المتولدة أثناء الإحراز بالليزر لتوليد إجهاد حراري محلي في المادة الهشة للتسبب في كسر المادة على طول الأخاديد الصغيرة. تجدر الإشارة إلى أن هذا القطع المتحكم فيه غير مناسب لقطع الزوايا الحادة وطبقات الزوايا. ليس من السهل أيضًا تحقيق قطع الأشكال المغلقة الكبيرة جدًا بنجاح. سرعة القطع للكسر المتحكم فيه سريعة ولا تتطلب طاقة عالية جدًا، وإلا فإنها ستتسبب في ذوبان سطح قطعة العمل وإتلاف حافة خط القطع. معلمات التحكم الرئيسية هي قوة الليزر وحجم البقعة.