Η κοπή με λέιζερ χρησιμοποιεί μια δέσμη λέιζερ υψηλής πυκνότητας ισχύος για να φωτίζει το υλικό που κόβεται έτσι ώστε το υλικό να θερμαίνεται γρήγορα στη θερμοκρασία εξάτμισης και εξατμίζεται για να σχηματίσει μια τρύπα. Καθώς η δέσμη κινείται προς το υλικό, η οπή διαμορφώνεται συνεχώς σε στενό πλάτος (π.χ. περίπου 0,1 mm). Ράψτε, ολοκληρώστε την κοπή του υλικού.
Η κοπή με λέιζερ μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις τύπους: κοπή με εξάτμιση με λέιζερ, κοπή με τήξη λέιζερ, κοπή με οξυγόνο με λέιζερ, χάραξη με λέιζερ και ελεγχόμενο κάταγμα.
1. κοπή με εξάτμιση με λέιζερ
Το τεμάχιο εργασίας θερμαίνεται με δέσμη λέιζερ υψηλής πυκνότητας ενέργειας, η θερμοκρασία αυξάνεται γρήγορα, το σημείο βρασμού του υλικού επιτυγχάνεται σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, και το υλικό αρχίζει να εξατμίζεται για να σχηματίσει ατμό. Αυτοί οι ατμοί εκτοξεύονται με μεγάλη ταχύτητα και σχηματίζεται σχισμή στο υλικό ενώ ο ατμός εκβάλλεται. Η θερμότητα της εξάτμισης του υλικού είναι γενικά μεγάλη, επομένως απαιτείται μεγάλη ισχύς και πυκνότητα ισχύος για κοπή με εξάτμιση με λέιζερ.
Η κοπή με εξάτμιση με λέιζερ χρησιμοποιείται κυρίως για την κοπή πολύ λεπτών μεταλλικών υλικών και μη μεταλλικών υλικών (όπως χαρτί, ύφασμα, ξύλο, πλαστικό, καουτσούκ, αφρός κ.λπ.). Τα λέιζερ παλμών Ultrashort επιτρέπουν την εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας σε άλλα υλικά. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στο μέταλλο απορροφούν το λέιζερ και θερμαίνονται απότομα. Ο παλμός λέιζερ δεν αντιδρά με τα τετηγμένα σωματίδια και πλάσμα, το υλικό εξαφανίζεται άμεσα και δεν υπάρχει χρόνος για μεταφορά της ενέργειας στο περιβάλλον υλικό με τη μορφή θερμότητας. Ο παλμός του picosecond αφαιρεί το υλικό χωρίς σημαντικά θερμικά αποτελέσματα, χωρίς τήξη και θόρυβο.
2. τήξη και κοπή λέιζερ
Όταν το λέιζερ λειώνει και κόβεται, το μεταλλικό υλικό λιώνεται με θέρμανση με λέιζερ και στη συνέχεια ένα μη οξειδωτικό αέριο (Ar, He, N, κ.λπ.) διοχετεύεται μέσω ενός ομοαξονικού ακροφυσίου με τη δέσμη και το υγρό μέταλλο αποβάλλεται από μια ισχυρή πίεση του αερίου για να σχηματίσει μια σχισμή. Η κοπή τήγματος με λέιζερ δεν απαιτεί πλήρη εξάτμιση του μετάλλου και η απαιτούμενη ενέργεια είναι μόνο το 1/10 της κοπής εξάτμισης.
Η κοπή τήγματος λέιζερ χρησιμοποιείται κυρίως για την κοπή ορισμένων μη οξειδώσιμων υλικών ή ενεργών μετάλλων, όπως ανοξείδωτο χάλυβα, τιτάνιο, αλουμίνιο και τα κράματά τους, καθώς και για την κοπή άλλων εύτηκτων υλικών, όπως κεραμικά.
3. Κοπή οξυγόνου με λέιζερ (κοπή φλόγας)
Η αρχή της κοπής οξυγόνου με λέιζερ είναι παρόμοια με την κοπή οξυακετυλενίου. Χρησιμοποιεί ένα λέιζερ ως πηγή θερμότητας προθέρμανσης και χρησιμοποιεί ένα ενεργό αέριο όπως το οξυγόνο ως αέριο κοπής. Από τη μία πλευρά, το εγχυόμενο αέριο δρα στο μέταλλο κοπής προκαλώντας μια αντίδραση οξείδωσης να απελευθερώσει μεγάλη ποσότητα θερμότητας οξείδωσης. από την άλλη πλευρά, το λειωμένο οξείδιο και το τήγμα διοχετεύονται από τη ζώνη αντίδρασης για να σχηματίσουν σχισμή στο μέταλλο. Δεδομένου ότι η αντίδραση οξείδωσης κατά τη διαδικασία κοπής παράγει μεγάλη ποσότητα θερμότητας, η ενέργεια που απαιτείται για την κοπή οξυγόνου με λέιζερ είναι μόνο το 1/2 της κοπής τήγματος και η ταχύτητα κοπής είναι πολύ μεγαλύτερη από την κοπή με εξάτμιση με λέιζερ και την κοπή τήξης. Η κοπή με οξυγόνο με λέιζερ χρησιμοποιείται κυρίως για εύκολα οξειδωμένα μεταλλικά υλικά όπως χάλυβας άνθρακα, χάλυβας τιτανίου και χάλυβας με θερμική επεξεργασία.
4. τεμαχισμός λέιζερ και κάταγμα ελέγχου
Η κοπή με λέιζερ είναι η σάρωση της επιφάνειας του εύθραυστου υλικού με λέιζερ υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, έτσι ώστε το υλικό να εξατμίζεται σε μια μικρή αυλάκωση με θερμότητα, και στη συνέχεια εφαρμόζεται μια συγκεκριμένη πίεση και το εύθραυστο υλικό σπάει κατά μήκος της μικρής αύλακας. Τα λέιζερ για λέιζερ είναι γενικά λέιζερ Q-switched και λέιζερ CO2.
Ο έλεγχος του σπασίματος είναι μια απότομη κατανομή θερμοκρασίας που δημιουργείται με χάραξη με λέιζερ, δημιουργώντας τοπικές θερμικές τάσεις στο εύθραυστο υλικό που προκαλούν το υλικό να σπάσει κατά μήκος των μικρών αυλακώσεων.