1. Cięcie waporyzacyjne
Podczas procesu cięcia zgazowaniem laserowym temperatura powierzchni materiału wzrasta do temperatury wrzenia tak szybko, że wystarczy uniknąć stopienia spowodowanego przewodzeniem ciepła, dzięki czemu część materiału odparowuje do postaci pary wodnej i znika, a część materiału jest wyrzucany z dna szczeliny przez gaz pomocniczy. Strumień zdmuchuje. W tym przypadku wymagane są bardzo duże moce lasera.
Aby zapobiec skraplaniu się oparów materiału na ściankach szczeliny, grubość materiału nie może znacznie przekraczać średnicy wiązki laserowej. Proces ten nadaje się zatem tylko do zastosowań, w których należy unikać wypływu stopionego materiału. Ta obróbka jest praktycznie stosowana tylko w małych obszarach zastosowań stopów na bazie żelaza.
Tego procesu nie można stosować w przypadku materiałów, takich jak drewno i niektóre materiały ceramiczne, które nie mają stanu stopionego i dlatego jest mniej prawdopodobne, że pozwolą na ponowną kondensację oparów materiału. Ponadto materiały te zazwyczaj zapewniają grubsze cięcia. W cięciu laserowym parą optymalne skupienie wiązki zależy od grubości materiału i jakości wiązki. Moc lasera i ciepło parowania mają tylko pewien wpływ na optymalną pozycję ogniska. Gdy grubość blachy jest stała, maksymalna prędkość cięcia jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury zgazowania materiału. Wymagana gęstość mocy lasera jest większa niż 108 W/cm2 i zależy od materiału, głębokości cięcia i położenia ogniska wiązki. W przypadku określonej grubości blachy, przy założeniu wystarczającej mocy lasera, maksymalna prędkość cięcia jest ograniczona przez prędkość strumienia gazu.
2. Topienie i cięcie
W cięciu laserowym obrabiany przedmiot jest częściowo topiony, a stopiony materiał jest wyrzucany za pomocą strumienia powietrza. Ponieważ przenoszenie materiału odbywa się tylko w stanie ciekłym, proces ten nazywany jest cięciem laserowym.
Wiązka laserowa w połączeniu z obojętnym gazem tnącym o wysokiej czystości wypycha stopiony materiał ze szczeliny, ale sam gaz nie bierze udziału w cięciu. Cięcie laserowe może osiągnąć wyższą prędkość cięcia niż cięcie gazyfikacyjne. Energia wymagana do zgazowania jest na ogół wyższa niż energia wymagana do stopienia materiału. W cięciu laserowym wiązka laserowa jest tylko częściowo pochłaniana. Maksymalna prędkość cięcia wzrasta wraz ze wzrostem mocy lasera i maleje prawie odwrotnie proporcjonalnie do wzrostu grubości blachy i temperatury topnienia materiału. W przypadku określonej mocy lasera czynnikiem ograniczającym jest ciśnienie powietrza na rzazie oraz przewodność cieplna materiału. Cięcie topiące laserem pozwala uzyskać wolne od utleniania cięcie materiałów żelaznych i metali tytanowych. Gęstość mocy lasera, która powoduje topienie, ale mniej niż zgazowanie, wynosi od 104 W/cm2i 105 W/cm2dla materiałów stalowych.
3. Cięcie utleniające (laserowe cięcie płomieniowe)
Cięcie termojądrowe zazwyczaj wykorzystuje gaz obojętny. Jeśli zostanie zastąpiony tlenem lub innym aktywnym gazem, materiał zapala się pod wpływem napromieniowania wiązką laserową i zachodzi gwałtowna reakcja chemiczna z tlenem w celu wytworzenia kolejnego źródła ciepła, które dodatkowo ogrzewa materiał, co nazywa się cięciem oksydacyjnym. .
Dzięki temu przy tej samej grubości stali konstrukcyjnej można uzyskać większe szybkości skrawania niż przy cięciu stapianym. Z drugiej strony ta metoda może mieć gorszą jakość cięcia niż cięcie stapiane. W rzeczywistości powoduje to szersze rzazy, zauważalną chropowatość, zwiększoną strefę wpływu ciepła i gorszą jakość krawędzi. Laserowe cięcie płomieniem jest niekorzystne dla precyzyjnych modeli i ostrych rogów (niebezpieczeństwo wypalenia ostrych rogów). Lasery w trybie pulsacyjnym mogą być wykorzystywane do ograniczania efektów termicznych, a moc lasera decyduje o szybkości cięcia. W przypadku określonej mocy lasera czynnikami ograniczającymi są dopływ tlenu oraz przewodność cieplna materiału.
4. Kontroluj cięcie złamania
W przypadku kruchych materiałów, które łatwo ulegają uszkodzeniu pod wpływem ciepła, szybkie i kontrolowane cięcie odbywa się za pomocą ogrzewania wiązką laserową, co nazywa się kontrolowanym cięciem szczelinowym. Główną treścią tego procesu cięcia jest to, że wiązka lasera nagrzewa niewielki obszar kruchego materiału, powodując duży gradient termiczny i poważne odkształcenie mechaniczne w tym obszarze, co skutkuje powstawaniem pęknięć w materiale. Dopóki zachowany jest jednolity gradient ogrzewania, wiązka laserowa może kierować pęknięcia w dowolnym pożądanym kierunku.