Découpe laser peut être effectué avec ou sans gaz d'assistance pour aider à éliminer le matériau fondu ou vaporisé. Selon les différents gaz auxiliaires utilisés, la découpe laser peut être divisée en quatre catégories : découpe par vaporisation, découpe par fusion, découpe par flux d'oxydation et découpe par fracture contrôlée.

 

(1) Découpe par vaporisation

Un faisceau laser à haute densité d'énergie est utilisé pour chauffer la pièce, provoquant une augmentation rapide de la température de surface du matériau et atteignant le point d'ébullition du matériau en très peu de temps, ce qui est suffisant pour éviter la fusion causée par la conduction thermique. Le matériau commence à se vaporiser et une partie du matériau se vaporise en vapeur et disparaît. La vitesse d'éjection de ces vapeurs est très rapide. Pendant que les vapeurs sont éjectées, une partie du matériau est expulsée du fond de la fente par le flux de gaz auxiliaire lors des éjections, formant ainsi une fente sur le matériau. Pendant le processus de découpe par vaporisation, la vapeur élimine les particules fondues et les débris lavés, formant des trous. Au cours du processus de vaporisation, environ 40 % du matériau disparaît sous forme de vapeur, tandis que 60 % du matériau est éliminé par le flux d'air sous forme de gouttelettes fondues. La chaleur de vaporisation du matériau est généralement très importante, de sorte que la découpe par vaporisation laser nécessite une puissance et une densité de puissance importantes. Certains matériaux qui ne peuvent pas être fondus, tels que le bois, les matériaux carbonés et certains plastiques, sont découpés en formes par cette méthode. La découpe laser à la vapeur est principalement utilisée pour couper des matériaux métalliques extrêmement fins et des matériaux non métalliques (tels que le papier, le tissu, le bois). , plastique et caoutchouc, etc.).

 

(2) Coupe de fusion

Le matériau métallique est fondu par chauffage avec un faisceau laser. Lorsque la densité de puissance du faisceau laser incident dépasse une certaine valeur, l’intérieur du matériau où le faisceau est irradié commence à s’évaporer, formant des trous. Une fois formé, un tel trou agit comme un corps noir et absorbe toute l’énergie du faisceau incident. Le petit trou est entouré d'une paroi de métal en fusion, puis du gaz non oxydant (Ar, He, N, etc.) est pulvérisé à travers une buse coaxiale au faisceau. La forte pression du gaz provoque l'évacuation du métal liquide autour du trou. Au fur et à mesure que la pièce se déplace, le petit trou se déplace de manière synchrone dans le sens de coupe pour former une coupe. Le faisceau laser continue le long du bord d'attaque de l'incision et le matériau fondu est soufflé hors de l'incision de manière continue ou pulsée. La découpe par fusion laser ne nécessite pas de vaporisation complète du métal et l'énergie requise ne représente que 1/10 de la découpe par vaporisation. La découpe par fusion laser est principalement utilisée pour couper certains matériaux qui ne sont pas facilement oxydables ou des métaux actifs, tels que l'acier inoxydable, le titane, l'aluminium et leurs alliages.

 

(3) Coupe au flux d'oxydation

Le principe est similaire à la découpe oxygène-acétylène. Il utilise le laser comme source de chaleur de préchauffage et l'oxygène ou un autre gaz actif comme gaz de coupe. D'une part, le gaz soufflé subit une réaction d'oxydation avec le métal de coupe et dégage une grande quantité de chaleur d'oxydation ; d'autre part, l'oxyde fondu et la masse fondue sont soufflés hors de la zone de réaction pour former une coupure dans le métal. Étant donné que la réaction d'oxydation pendant le processus de découpe génère une grande quantité de chaleur, l'énergie requise pour la découpe laser à l'oxygène n'est que la moitié de celle de la découpe par fusion, et la vitesse de découpe est bien supérieure àdécoupe à la vapeur laser et découpe par fusion.

 

(4) Coupe de fracture contrôlée

Pour les matériaux fragiles qui sont facilement endommagés par la chaleur, un faisceau laser à haute densité d'énergie est utilisé pour balayer la surface du matériau fragile afin de faire évaporer une petite rainure lorsque le matériau est chauffé, puis une certaine pression est appliquée pour effectuer des performances élevées. Vitesse de coupe contrôlable grâce au chauffage du faisceau laser. Le matériau se divisera le long des petites rainures. Le principe de ce processus de découpe est que le faisceau laser chauffe une zone locale de​​le matériau fragile, provoquant un gradient thermique important et une déformation mécanique importante dans la zone, conduisant à la formation de fissures dans le matériau. Tant qu'un gradient de chauffage uniforme est maintenu, le faisceau laser peut guider la création et la propagation des fissures dans n'importe quelle direction souhaitée. La fracture contrôlée utilise la répartition abrupte de la température générée lors de l'entaille laser pour générer une contrainte thermique locale dans le matériau fragile afin de provoquer sa rupture. le long des petites rainures. Il convient de noter que cette coupe à rupture contrôlée n'est pas adaptée à la découpe d'angles vifs et de joints d'angle. Découper des formes fermées très grandes n’est pas non plus facile à réaliser avec succès. La vitesse de coupe de fracture contrôlée est rapide et ne nécessite pas de puissance trop élevée, sinon la surface de la pièce fondrait et endommagerait le bord du joint de coupe. Les principaux paramètres de contrôle sont la puissance du laser et la taille du spot.