Laserschneiden kann mit oder ohne Hilfsgas durchgeführt werden, um die Entfernung von geschmolzenem oder verdampftem Material zu unterstützen. Abhängig von den verschiedenen verwendeten Hilfsgasen lässt sich das Laserschneiden in vier Kategorien einteilen: Verdampfungsschneiden, Schmelzschneiden, Oxidationsflussschneiden und kontrolliertes Bruchschneiden.

 

(1) Verdampfungsschneiden

Mit einem Laserstrahl hoher Energiedichte wird das Werkstück erhitzt, wodurch die Oberflächentemperatur des Materials schnell ansteigt und in sehr kurzer Zeit den Siedepunkt des Materials erreicht, was ausreicht, um ein durch Wärmeleitung verursachtes Schmelzen zu vermeiden. Das Material beginnt zu verdampfen und ein Teil des Materials verdampft zu Dampf und verschwindet. Die Ausstoßgeschwindigkeit dieser Dämpfe ist sehr hoch. Während die Dämpfe ausgestoßen werden, wird ein Teil des Materials durch den Hilfsgasstrom als Ausstoß vom Boden des Schlitzes weggeblasen und bildet einen Schlitz auf dem Material. Während des Verdampfungsschneidprozesses entfernt der Dampf die geschmolzenen Partikel und gewaschenen Rückstände und bildet Löcher. Während des Verdampfungsprozesses verschwinden etwa 40 % des Materials als Dampf, während 60 % des Materials durch den Luftstrom in Form geschmolzener Tröpfchen entfernt werden. Die Verdampfungswärme des Materials ist im Allgemeinen sehr groß, daher erfordert das Laserverdampfungsschneiden eine große Leistung und Leistungsdichte. Einige Materialien, die nicht geschmolzen werden können, wie Holz, Kohlenstoffmaterialien und bestimmte Kunststoffe, werden mit dieser Methode in Formen geschnitten. Das Laserdampfschneiden wird hauptsächlich zum Schneiden extrem dünner Metallmaterialien und nichtmetallischer Materialien (wie Papier, Stoff, Holz) verwendet , Kunststoff und Gummi usw.).

 

(2) Schmelzschneiden

Das Metallmaterial wird durch Erhitzen mit einem Laserstrahl geschmolzen. Wenn die Leistungsdichte des einfallenden Laserstrahls einen bestimmten Wert überschreitet, beginnt das Innere des Materials, in das der Strahl eingestrahlt wird, zu verdampfen und Löcher zu bilden. Sobald sich ein solches Loch gebildet hat, fungiert es als schwarzer Körper und absorbiert die gesamte einfallende Strahlenergie. Das kleine Loch wird von einer Wand aus geschmolzenem Metall umgeben, und dann wird nicht oxidierendes Gas (Ar, He, N usw.) durch eine Düse koaxial zum Strahl gesprüht. Durch den starken Druck des Gases wird das flüssige Metall um das Loch herum ausgestoßen. Während sich das Werkstück bewegt, bewegt sich das kleine Loch synchron in Schnittrichtung, um einen Schnitt zu erzeugen. Der Laserstrahl verläuft entlang der Vorderkante des Einschnitts und das geschmolzene Material wird kontinuierlich oder pulsierend vom Einschnitt weggeblasen. Das Laserschmelzschneiden erfordert keine vollständige Verdampfung des Metalls und die erforderliche Energie beträgt nur 1/10 des Verdampfungsschneidens. Das Laserschmelzschneiden wird hauptsächlich zum Schneiden einiger schwer oxidierbarer Materialien oder aktiver Metalle wie Edelstahl, Titan, Aluminium und deren Legierungen verwendet.

 

(3) Oxidationsflussschneiden

Das Prinzip ähnelt dem Sauerstoff-Acetylen-Schneiden. Es verwendet einen Laser als Vorwärmwärmequelle und Sauerstoff oder ein anderes aktives Gas als Schneidgas. Einerseits geht das eingeblasene Gas eine Oxidationsreaktion mit dem Schneidmetall ein und setzt eine große Menge Oxidationswärme frei; Andererseits werden das geschmolzene Oxid und die Schmelze aus der Reaktionszone geblasen, um einen Schnitt im Metall zu bilden. Da die Oxidationsreaktion während des Schneidvorgangs eine große Wärmemenge erzeugt, beträgt der Energiebedarf für das Laser-Sauerstoffschneiden nur die Hälfte des Energiebedarfs beim Schmelzschneiden und die Schnittgeschwindigkeit ist viel höherLaserdampfschneiden und Schmelzschneiden.

 

(4) Kontrolliertes Bruchschneiden

Bei spröden Materialien, die durch Hitze leicht beschädigt werden können, wird ein Laserstrahl mit hoher Energiedichte verwendet, um die Oberfläche des spröden Materials abzutasten und beim Erhitzen des Materials eine kleine Rille zu verdampfen. Geschwindigkeit, kontrollierbares Schneiden durch Laserstrahlerwärmung. Das Material spaltet sich entlang der kleinen Rillen. Das Prinzip dieses Schneidverfahrens besteht darin, dass der Laserstrahl einen lokalen Bereich erhitzt​​Das spröde Material verursacht einen großen Temperaturgradienten und starke mechanische Verformungen in der Umgebung, was zur Bildung von Rissen im Material führt. Solange ein gleichmäßiger Erwärmungsgradient aufrechterhalten wird, kann der Laserstrahl die Rissbildung und -ausbreitung in jede gewünschte Richtung steuern. Der kontrollierte Bruch nutzt die steile Temperaturverteilung, die beim Laserkerben entsteht, um lokale thermische Spannungen im spröden Material zu erzeugen, die zum Bruch des Materials führen entlang der kleinen Rillen. Es ist zu beachten, dass dieses kontrollierte Bruchschneiden nicht zum Schneiden scharfer Ecken und Ecknähte geeignet ist. Auch das Schneiden besonders großer geschlossener Formen ist nicht einfach. Die Schnittgeschwindigkeit des kontrollierten Bruchs ist hoch und erfordert keine zu hohe Leistung, da sonst die Oberfläche des Werkstücks schmilzt und die Kante der Schnittnaht beschädigt wird. Die wichtigsten Steuerparameter sind Laserleistung und Spotgröße.