1. Taglio di vaporizzazione
Durante il processo di taglio con gassificazione laser, la temperatura superficiale del materiale sale alla temperatura del punto di ebollizione così velocemente che è sufficiente per evitare la fusione causata dalla conduzione del calore, quindi parte del materiale viene vaporizzato in vapore e scompare, e parte del materiale viene espulso dal fondo della fenditura dal gas ausiliario Il flusso viene soffiato via. In questo caso sono necessarie potenze laser molto elevate.
Per evitare che il vapore del materiale si condensi sulle pareti del taglio, lo spessore del materiale non deve superare di molto il diametro del raggio laser. Questo processo è quindi adatto solo per applicazioni in cui è necessario evitare uno scarico di materiale fuso. Questa lavorazione è praticamente utilizzata solo in piccoli ambiti di utilizzo per le leghe a base di ferro.
Questo processo non può essere utilizzato per materiali, come il legno e alcune ceramiche, che non hanno uno stato fuso e quindi hanno meno probabilità di consentire la ricondensazione del vapore del materiale. Inoltre, questi materiali in genere ottengono tagli più spessi. Nel taglio laser a vapore, la focalizzazione ottimale del raggio dipende dallo spessore del materiale e dalla qualità del raggio. La potenza del laser e il calore di vaporizzazione hanno solo una certa influenza sulla posizione di messa a fuoco ottimale. Quando lo spessore della lamiera è costante, la velocità massima di taglio è inversamente proporzionale alla temperatura di gassificazione del materiale. La densità di potenza del laser richiesta è superiore a 108 W/cm2 e dipende dal materiale, dalla profondità di taglio e dalla posizione del fuoco del raggio. Nel caso di un certo spessore della lamiera, supponendo che vi sia sufficiente potenza laser, la velocità massima di taglio è limitata dalla velocità del getto di gas.
2. Fusione e taglio
Nel taglio laser fusion, il pezzo in lavorazione viene parzialmente fuso e il materiale fuso viene espulso mediante flusso d'aria. Poiché il trasferimento del materiale avviene solo allo stato liquido, il processo è chiamato taglio laser fusion.
Il raggio laser accoppiato con gas di taglio inerte di elevata purezza spinge il materiale fuso fuori dal taglio, ma il gas stesso non partecipa al taglio. Il taglio di fusione laser può raggiungere una velocità di taglio maggiore rispetto al taglio di gassificazione. L'energia richiesta per la gassificazione è generalmente superiore a quella necessaria per fondere il materiale. Nel taglio laser fusion, il raggio laser viene assorbito solo parzialmente. La velocità massima di taglio aumenta con l'aumentare della potenza del laser, e diminuisce quasi inversamente proporzionale all'aumentare dello spessore della lamiera e della temperatura di fusione del materiale. Nel caso di una certa potenza laser, il fattore limitante è la pressione dell'aria al taglio e la conducibilità termica del materiale. Il taglio laser melting può ottenere tagli privi di ossidazione per materiali ferrosi e metalli titanio. La densità di potenza del laser che produce la fusione ma meno della gassificazione è compresa tra 104 W/cm2e 105W/cm2per materiali in acciaio.
3. Taglio di fusione per ossidazione (taglio a fiamma laser)
Il taglio per fusione utilizza generalmente gas inerte. Se viene sostituito da ossigeno o altro gas attivo, il materiale si accende sotto l'irradiazione del raggio laser e si verifica una violenta reazione chimica con l'ossigeno per generare un'altra fonte di calore, che riscalda ulteriormente il materiale, che si chiama ossidazione fusione taglio. .
A causa di questo effetto, con questo metodo è possibile ottenere velocità di taglio più elevate rispetto al taglio per fusione per lo stesso spessore di acciaio strutturale. D'altra parte, questo metodo può avere una qualità di taglio inferiore rispetto al taglio per fusione. In realtà produce tagli più ampi, ruvidità evidenti, una maggiore zona interessata dal calore e una qualità del bordo inferiore. Il taglio a fiamma laser è dannoso per i modelli di precisione e gli angoli acuti (pericolo di bruciare gli angoli acuti). I laser in modalità pulsata possono essere utilizzati per limitare gli effetti termici e la potenza del laser determina la velocità di taglio. Nel caso di una certa potenza laser, i fattori limitanti sono l'apporto di ossigeno e la conducibilità termica del materiale.
4. Controllare il taglio della frattura
Per i materiali fragili che possono essere facilmente danneggiati dal calore, il taglio ad alta velocità e controllabile viene eseguito mediante il riscaldamento del raggio laser, che è chiamato taglio a frattura controllata. Il contenuto principale di questo processo di taglio è che il raggio laser riscalda una piccola area di materiale fragile, provocando un grande gradiente termico e una grave deformazione meccanica in quest'area, con conseguente formazione di crepe nel materiale. Finché viene mantenuto un gradiente di riscaldamento uniforme, il raggio laser può dirigere le crepe in qualsiasi direzione desiderata.