Cắt laze có thể được thực hiện có hoặc không có khí hỗ trợ để giúp loại bỏ vật liệu nóng chảy hoặc bay hơi. Theo các loại khí phụ trợ khác nhau được sử dụng, cắt laser có thể được chia thành bốn loại: cắt bay hơi, cắt nóng chảy, cắt thông lượng oxy hóa và cắt đứt gãy có kiểm soát.

 

(1) Cắt bay hơi

Chùm tia laser mật độ năng lượng cao được sử dụng để làm nóng phôi, khiến nhiệt độ bề mặt của vật liệu tăng nhanh và đạt điểm sôi của vật liệu trong thời gian rất ngắn, đủ để tránh sự nóng chảy do dẫn nhiệt. Vật liệu bắt đầu bốc hơi và một phần vật liệu bốc hơi thành hơi nước và biến mất. Tốc độ phun ra của những hơi này rất nhanh. Trong khi hơi thoát ra, một phần vật liệu bị dòng khí phụ thổi bay ra khỏi đáy khe, tạo thành một khe trên vật liệu. Trong quá trình cắt bay hơi, hơi nước sẽ lấy đi các hạt tan chảy và mảnh vụn bị rửa trôi, tạo thành các lỗ. Trong quá trình hóa hơi, khoảng 40% vật liệu biến mất dưới dạng hơi, trong khi 60% vật liệu bị loại bỏ bởi luồng không khí dưới dạng giọt nóng chảy. Nhiệt hóa hơi của vật liệu nói chung là rất lớn, do đó việc cắt hóa hơi bằng laser đòi hỏi công suất và mật độ năng lượng lớn. Một số vật liệu không thể nóng chảy, chẳng hạn như gỗ, vật liệu cacbon và một số loại nhựa nhất định, được cắt thành hình bằng phương pháp này. Cắt hơi laser chủ yếu được sử dụng để cắt các vật liệu kim loại cực mỏng và vật liệu phi kim loại (như giấy, vải, gỗ). , nhựa và cao su, v.v.).

 

(2) Cắt nóng chảy

Vật liệu kim loại bị nóng chảy bằng cách đốt nóng bằng chùm tia laze. Khi mật độ năng lượng của chùm tia laser tới vượt quá một giá trị nhất định, phần bên trong vật liệu nơi chùm tia được chiếu xạ bắt đầu bay hơi, tạo thành các lỗ. Khi một lỗ như vậy được hình thành, nó hoạt động như một vật đen và hấp thụ toàn bộ năng lượng của chùm tia tới. Lỗ nhỏ được bao quanh bởi một bức tường kim loại nóng chảy, sau đó khí không oxy hóa (Ar, He, N, v.v.) được phun qua một vòi phun đồng trục với chùm tia. Áp suất mạnh của khí làm cho kim loại lỏng xung quanh lỗ thoát ra. Khi phôi di chuyển, Lỗ nhỏ di chuyển đồng bộ theo hướng cắt để tạo thành vết cắt. Chùm tia laser tiếp tục dọc theo mép trước của vết mổ và vật liệu nóng chảy được thổi ra khỏi vết mổ một cách liên tục hoặc theo nhịp đập. Cắt nóng chảy bằng laser không yêu cầu hóa hơi hoàn toàn kim loại và năng lượng cần thiết chỉ bằng 1/10 so với cắt hóa hơi. Cắt nóng chảy bằng laser chủ yếu được sử dụng để cắt một số vật liệu không dễ bị oxy hóa hoặc kim loại hoạt động, chẳng hạn như thép không gỉ, titan, nhôm và hợp kim của chúng.

 

(3) Cắt bằng dòng oxy hóa

Nguyên lý tương tự như cắt oxy-axetylen. Nó sử dụng tia laser làm nguồn nhiệt làm nóng sơ bộ và oxy hoặc khí hoạt động khác làm khí cắt. Một mặt, khí thổi trải qua phản ứng oxy hóa với kim loại cắt và giải phóng một lượng lớn nhiệt oxy hóa; mặt khác, oxit nóng chảy và tan chảy được thổi ra khỏi vùng phản ứng để tạo thành vết cắt trên kim loại. Do phản ứng oxy hóa trong quá trình cắt tạo ra một lượng nhiệt lớn nên năng lượng cần thiết để cắt oxy bằng laser chỉ bằng 1/2 so với cắt nóng chảy và tốc độ cắt lớn hơn nhiều so vớicắt hơi laser và cắt nóng chảy.

 

(4) Cắt đứt gãy có kiểm soát

Đối với các vật liệu giòn, dễ bị hư hỏng do nhiệt, chùm tia laser mật độ năng lượng cao được sử dụng để quét bề mặt vật liệu giòn để làm bay hơi một rãnh nhỏ khi vật liệu được nung nóng, sau đó áp dụng một áp suất nhất định để thực hiện hiệu suất cao. tốc độ, kiểm soát cắt thông qua hệ thống sưởi chùm tia laser. Vật liệu sẽ phân chia theo các rãnh nhỏ. Nguyên lý của quá trình cắt này là chùm tia laser làm nóng một vùng cục bộ​vật liệu giòn, gây ra gradient nhiệt lớn và biến dạng cơ học nghiêm trọng trong khu vực, dẫn đến hình thành các vết nứt trong vật liệu. Miễn là duy trì gradient gia nhiệt đồng đều, chùm tia laser có thể hướng dẫn việc tạo và lan truyền vết nứt theo bất kỳ hướng mong muốn nào. Vết nứt có kiểm soát sử dụng sự phân bố nhiệt độ dốc được tạo ra trong quá trình khắc laser để tạo ra ứng suất nhiệt cục bộ trong vật liệu giòn khiến vật liệu bị vỡ dọc theo các rãnh nhỏ. Cần lưu ý rằng việc cắt đứt có kiểm soát này không phù hợp để cắt các góc nhọn và các đường nối ở góc. Việc cắt các hình dạng khép kín cực lớn cũng không dễ đạt được thành công. Tốc độ cắt của vết nứt được kiểm soát nhanh và không cần công suất quá cao, nếu không sẽ làm cho bề mặt phôi bị nóng chảy và làm hỏng mép của đường cắt. Các thông số điều khiển chính là công suất laser và kích thước điểm.