Laserleikkaus voidaan tehdä apukaasulla tai ilman, mikä auttaa poistamaan sulaa tai höyrystynyttä materiaalia. Käytettyjen apukaasujen mukaan laserleikkaus voidaan jakaa neljään luokkaan: höyrystysleikkaus, sulatusleikkaus, hapetusvuoleikkaus ja kontrolloitu murtoleikkaus.

 

(1) Höyrystysleikkaus

Työkappaleen lämmittämiseen käytetään korkean energiatiheyden lasersädettä, jolloin materiaalin pintalämpötila nousee nopeasti ja saavuttaa materiaalin kiehumispisteen hyvin lyhyessä ajassa, mikä riittää välttämään lämmönjohtavuuden aiheuttamaa sulamista. Materiaali alkaa höyrystyä, ja osa materiaalista höyrystyy höyryksi ja katoaa. Näiden höyryjen poistonopeus on erittäin nopea. Samalla kun höyryt poistuvat, osa materiaalista puhalletaan pois raon pohjasta apukaasuvirtauksen vaikutuksesta ulostyöntöinä muodostaen materiaaliin raon. Höyryleikkauksen aikana höyry poistaa sulaneet hiukkaset ja pestyt roskat muodostaen reikiä. Höyrystysprosessin aikana materiaalista noin 40 % katoaa höyrynä, kun taas 60 % materiaalista poistuu ilmavirran vaikutuksesta sulien pisaroiden muodossa. Materiaalin höyrystymislämpö on yleensä erittäin suuri, joten laserhöyrystysleikkaus vaatii suurta tehoa ja tehotiheyttä. Jotkut materiaalit, joita ei voida sulattaa, kuten puu, hiilimateriaalit ja tietyt muovit, leikataan muotoon tällä menetelmällä. Laserhöyryleikkausta käytetään enimmäkseen erittäin ohuiden metallimateriaalien ja ei-metallisten materiaalien (kuten paperi, kangas, puu) leikkaamiseen. , muovi ja kumi jne.).

 

(2) Sulatusleikkaus

Metallimateriaali sulatetaan kuumentamalla lasersäteellä. Kun tulevan lasersäteen tehotiheys ylittää tietyn arvon, materiaalin sisäpuoli, jossa säde säteilytetään, alkaa haihtua ja muodostaa reikiä. Kun tällainen reikä on muodostunut, se toimii mustana kappaleena ja absorboi kaiken tulevan säteen energian. Pienen reiän ympärillä on sulan metallin seinämä, jonka jälkeen ei-hapettavaa kaasua (Ar, He, N jne.) ruiskutetaan suuttimen läpi koaksiaalisesti palkin kanssa. Kaasun voimakas paine aiheuttaa nestemäisen metallin purkamisen reiän ympäriltä. Kun työkappale liikkuu, pieni reikä liikkuu synkronisesti leikkaussuunnassa leikkauksen muodostamiseksi. Lasersäde jatkuu viillon etureunaa pitkin ja sulaa materiaalia puhalletaan pois viillosta jatkuvalla tai sykkivällä tavalla. Lasersulatusleikkaus ei vaadi metallin täydellistä höyrystymistä, ja tarvittava energia on vain 1/10 höyrystysleikkauksesta. Lasersulatusleikkausta käytetään pääasiassa joidenkin materiaalien, jotka eivät ole helposti hapettuvia tai aktiivisia metalleja, kuten ruostumaton teräs, titaani, alumiini ja niiden seokset, leikkaamiseen.

 

(3) Hapetusvirtaleikkaus

Periaate on samanlainen kuin happi-asetyleenileikkaus. Se käyttää laseria esilämmityslämmönlähteenä ja happea tai muuta aktiivista kaasua leikkauskaasuna. Toisaalta puhallettu kaasu käy läpi hapetusreaktion leikkausmetallin kanssa ja vapauttaa suuren määrän hapetuslämpöä; toisaalta sula oksidi ja sula puhalletaan ulos reaktiovyöhykkeestä metalliin leikkauksen muodostamiseksi. Koska hapetusreaktio leikkausprosessin aikana tuottaa suuren määrän lämpöä, laserhappileikkaukseen tarvittava energia on vain 1/2 sulatusleikkauksen energiasta ja leikkausnopeus on paljon suurempi kuinlaserhöyryleikkaus ja sulatusleikkaus.

 

(4) Hallittu murtumaleikkaus

Hauraille materiaaleille, jotka vaurioituvat helposti lämmön vaikutuksesta, käytetään korkean energiatiheyden lasersädettä skannaamaan hauraan materiaalin pintaa pienen uran haihduttamiseksi, kun materiaalia kuumennetaan, ja sitten käytetään tiettyä painetta korkean nopeus, ohjattava leikkaus lasersäteen lämmityksen kautta. Materiaali halkeaa pieniä uria pitkin. Tämän leikkausprosessin periaate on, että lasersäde lämmittää paikallisen alueen>hauras materiaali aiheuttaa suuren lämpögradientin ja vakavan mekaanisen muodonmuutoksen alueella, mikä johtaa halkeamien muodostumiseen materiaaliin. Niin kauan kuin tasainen kuumennusgradientti säilyy, lasersäde voi ohjata halkeamien muodostumista ja etenemistä mihin tahansa haluttuun suuntaan. Hallittu murtuma hyödyntää laserhalkaisun aikana syntyvää jyrkkää lämpötilajakaumaa luoden hauraassa materiaalissa paikallista lämpöjännitystä, mikä aiheuttaa materiaalin rikkoutumisen. pieniä uria pitkin. On huomattava, että tämä kontrolloitu katkosleikkaus ei sovellu terävien kulmien ja kulmasaumojen leikkaamiseen. Myöskään erityisen suurien suljettujen muotojen leikkaaminen ei ole helppoa onnistunutta. Hallitun murtuman leikkausnopeus on nopea eikä vaadi liian suurta tehoa, muuten se aiheuttaa työkappaleen pinnan sulamista ja vaurioittaa leikkaussauman reunaa. Tärkeimmät ohjausparametrit ovat laserin teho ja pistekoko.