Cięcie laserowe można przeprowadzić z gazem wspomagającym lub bez niego, aby pomóc w usunięciu stopionego lub odparowanego materiału. W zależności od różnych stosowanych gazów pomocniczych cięcie laserowe można podzielić na cztery kategorie: cięcie przez odparowanie, cięcie topiące, cięcie strumieniem utleniającym i cięcie kontrolowanym pękaniem.

 

(1) Cięcie przez odparowanie

Do nagrzewania przedmiotu obrabianego wykorzystywana jest wiązka laserowa o dużej gęstości energii, powodująca gwałtowny wzrost temperatury powierzchni materiału i osiągnięcie w bardzo krótkim czasie temperatury wrzenia materiału, co wystarczy, aby uniknąć stopienia spowodowanego przewodzeniem ciepła. Materiał zaczyna parować, a część materiału odparowuje, zamieniając się w parę i znika. Szybkość wyrzucania tych oparów jest bardzo duża. Podczas wyrzucania oparów część materiału jest wydmuchiwana z dna szczeliny przez przepływ gazu pomocniczego w postaci wyrzutów, tworząc szczelinę w materiale. Podczas procesu cięcia przez odparowanie para usuwa stopione cząstki i wymyte zanieczyszczenia, tworząc dziury. Podczas procesu odparowywania około 40% materiału znika w postaci pary, natomiast 60% materiału jest usuwane przez strumień powietrza w postaci stopionych kropelek. Ciepło parowania materiału jest na ogół bardzo duże, dlatego cięcie laserowe przez odparowanie wymaga dużej mocy i gęstości mocy. Tą metodą wycina się niektóre materiały, których nie można stopić, takie jak drewno, materiały węglowe i niektóre tworzywa sztuczne. Cięcie laserowe z parą jest najczęściej stosowane do cięcia bardzo cienkich materiałów metalowych i materiałów niemetalowych (takich jak papier, tkanina, drewno , tworzywa sztuczne i guma itp.).

 

(2) Cięcie topiące

Materiał metalowy topi się poprzez ogrzewanie wiązką lasera. Kiedy gęstość mocy padającej wiązki lasera przekracza określoną wartość, wnętrze materiału, w którym napromieniana jest wiązka, zaczyna parować, tworząc dziury. Po utworzeniu takiej dziury zachowuje się ona jak ciało doskonale czarne i pochłania całą energię padającej wiązki. Mały otwór otoczony jest ścianką roztopionego metalu, a następnie przez dyszę współosiową z wiązką wtryskiwany jest nieutleniający gaz (Ar, He, N itp.). Silne ciśnienie gazu powoduje wyładowanie ciekłego metalu wokół otworu. Gdy obrabiany przedmiot się porusza, mały otwór porusza się synchronicznie w kierunku cięcia, tworząc cięcie. Wiązka laserowa biegnie wzdłuż przedniej krawędzi nacięcia, a stopiony materiał jest wydmuchiwany z nacięcia w sposób ciągły lub pulsacyjny. Cięcie topiące laserem nie wymaga całkowitego odparowania metalu, a wymagana energia to tylko 1/10 cięcia przez odparowanie. Cięcie topiące laserem stosuje się głównie do cięcia niektórych materiałów trudno utleniających się lub metali aktywnych, takich jak stal nierdzewna, tytan, aluminium i ich stopy.

 

(3) Cięcie strumieniem utleniającym

Zasada jest podobna do cięcia tlenem i acetylenem. Wykorzystuje laser jako źródło ciepła do wstępnego podgrzewania oraz tlen lub inny gaz aktywny jako gaz tnący. Z jednej strony wydmuchiwany gaz ulega reakcji utleniania z metalem tnącym i uwalnia dużą ilość ciepła utleniania; z drugiej strony stopiony tlenek i stop są wydmuchiwane ze strefy reakcji, tworząc nacięcie w metalu. Ponieważ reakcja utleniania podczas procesu cięcia generuje dużą ilość ciepła, energia wymagana do laserowego cięcia tlenowego wynosi tylko 1/2 energii potrzebnej do cięcia topiącego, a prędkość cięcia jest znacznie większa niżcięcie laserowe parą i cięcie topiące.

 

(4) Kontrolowane cięcie poprzez pękanie

W przypadku kruchych materiałów, które łatwo ulegają uszkodzeniu pod wpływem ciepła, wiązka lasera o dużej gęstości energii jest wykorzystywana do skanowania powierzchni kruchego materiału w celu odparowania małego rowka po podgrzaniu materiału, a następnie stosuje się określone ciśnienie w celu przeprowadzenia wysokiej prędkość, kontrolowane cięcie poprzez ogrzewanie wiązką lasera. Materiał rozdzieli się wzdłuż małych rowków. Zasada tego procesu cięcia polega na tym, że wiązka lasera nagrzewa lokalnie obszar​​kruchego materiału, powodując duży gradient termiczny i poważne odkształcenia mechaniczne w okolicy, co prowadzi do powstawania pęknięć w materiale. Tak długo, jak utrzymywany jest równomierny gradient ogrzewania, wiązka lasera może kierować powstawaniem i propagacją pęknięć w dowolnym pożądanym kierunku. Kontrolowane pękanie wykorzystuje stromy rozkład temperatury generowany podczas nacinania laserowego, aby wytworzyć lokalne naprężenie termiczne w kruchym materiale, powodując pękanie materiału wzdłuż małych rowków. Należy zauważyć, że to kontrolowane cięcie nie nadaje się do wycinania ostrych narożników i szwów narożnych. Cięcie bardzo dużych, zamkniętych kształtów również nie jest łatwe do osiągnięcia z sukcesem. Prędkość cięcia kontrolowanego złamania jest szybka i nie wymaga zbyt dużej mocy, w przeciwnym razie spowoduje to stopienie powierzchni przedmiotu obrabianego i uszkodzenie krawędzi szwu tnącego. Głównymi parametrami kontrolnymi są moc lasera i wielkość plamki.