1. Bedampftes Schneiden.
Beim Laservergasungs-Schneidprozess ist die Geschwindigkeit des Anstiegs der Materialoberflächentemperatur auf die Siedetemperatur so schnell, dass es ausreicht, um ein Schmelzen durch Wärmeleitung zu vermeiden, so dass ein Teil des Materials zu Dampf verdampft und verschwindet, und ein Teil der Material wird von der Unterseite des Schlitzes durch Hilfsgas gesprüht Die Strömung bläst weg. In diesem Fall ist eine sehr hohe Laserleistung erforderlich.
Um zu verhindern, dass Materialdampf an der Spaltwand kondensiert, darf die Materialstärke den Durchmesser des Laserstrahls nicht wesentlich überschreiten. Dieses Verfahren ist daher nur für Anwendungen geeignet, bei denen der Abtrag von geschmolzenem Material vermieden werden muss. Diese Verarbeitung wird eigentlich nur in Bereichen eingesetzt, in denen Eisenbasislegierungen sehr klein sind.
Dieses Verfahren kann nicht für Materialien wie Holz und bestimmte Keramiken verwendet werden, die nicht in geschmolzenem Zustand sind und daher eine Rückkondensation des Materialdampfes unwahrscheinlich ist. Außerdem erfordern diese Materialien in der Regel dickere Schnitte. Beim Laservergasungsschneiden hängt der optimale Strahlfokus von der Materialstärke und Strahlqualität ab. Die Laserleistung und die Verdampfungswärme haben nur einen gewissen Einfluss auf die optimale Fokuslage. Bei einer bestimmten Blechdicke ist die maximale Schnittgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Verdampfungstemperatur des Materials. Die erforderliche Laserleistungsdichte liegt über 108W/cm2 und ist abhängig von Material, Schnitttiefe und Strahlfokusposition. Bei einer bestimmten Blechdicke wird bei ausreichender Laserleistung die maximale Schnittgeschwindigkeit durch die Gasstrahlgeschwindigkeit begrenzt.
2. Schmelzen und Schneiden.
Beim Laserschmelzen und -schneiden wird das Werkstück angeschmolzen und die Schmelze mit Hilfe des Luftstroms ausgespritzt. Da die Übertragung des Materials nur im flüssigen Zustand erfolgt, wird der Vorgang als Laserschmelzen und -schneiden bezeichnet.
Der Laserstrahl wird mit einem hochreinen inerten Schneidgas abgestimmt, um das geschmolzene Material von der Schnittfuge wegzutreiben, und das Gas selbst nimmt nicht am Schneiden teil. Laserschmelzschneiden kann eine höhere Schnittgeschwindigkeit erreichen als Vergasungsschneiden. Die für die Vergasung benötigte Energie ist in der Regel höher als die Energie, die zum Aufschmelzen des Materials benötigt wird. Beim Laserschmelzen und -schneiden wird der Laserstrahl nur teilweise absorbiert. Die maximale Schnittgeschwindigkeit steigt mit steigender Laserleistung und sinkt fast umgekehrt mit steigender Blechdicke und steigender Schmelztemperatur des Materials. Bei einer bestimmten Laserleistung ist der limitierende Faktor der Luftdruck am Spalt und die Wärmeleitfähigkeit des Materials. Durch Laserschmelzen und -schneiden können oxidationsfreie Einschnitte für Eisenwerkstoffe und Titanmetalle erzielt werden. Die Laserleistungsdichte, die zum Schmelzen, aber nicht zur Vergasung führt, liegt zwischen 104 W/cm2～105W/cm2 für Stahlmaterialien.
3. Oxidationsschmelzschneiden (Laserbrennschneiden).
Beim Schmelzschneiden wird im Allgemeinen Inertgas verwendet. Wenn es durch Sauerstoff oder andere aktive Gase ersetzt wird, entzündet sich das Material unter der Bestrahlung des Laserstrahls und es findet eine heftige chemische Reaktion mit Sauerstoff statt, um eine weitere Wärmequelle zu erzeugen, um das Material weiter zu erhitzen, das als oxidatives Schmelzschneiden bezeichnet wird.
Aufgrund dieses Effekts ist bei Baustahl gleicher Dicke die mit diesem Verfahren erreichbare Schnittgeschwindigkeit höher als beim Schmelzschneiden. Andererseits kann dieses Verfahren im Vergleich zum Schmelzschneiden eine schlechtere Schnittqualität aufweisen. Tatsächlich erzeugt es eine breitere Schnittfuge, offensichtliche Rauheit, eine erhöhte Wärmeeinflusszone und eine schlechtere Kantenqualität. Laserbrennschneiden ist nicht gut bei der Bearbeitung von Präzisionsmodellen und scharfen Ecken (es besteht die Gefahr des Abbrennens der scharfen Ecken). Zur Begrenzung des thermischen Einflusses kann ein gepulster Laser verwendet werden, die Leistung des Lasers bestimmt die Schnittgeschwindigkeit. Bei einer bestimmten Laserleistung ist der limitierende Faktor die Sauerstoffzufuhr und die Wärmeleitfähigkeit des Materials.
4. Frakturschneiden kontrollieren.
Bei spröden Materialien, die leicht durch Hitze beschädigt werden können, wird ein kontrollierbares Hochgeschwindigkeitsschneiden durch Laserstrahlerwärmung durchgeführt, das als kontrolliertes Bruchschneiden bezeichnet wird. Der Hauptinhalt dieses Schneidprozesses ist: Der Laserstrahl erhitzt einen kleinen Bereich des spröden Materials, wodurch ein großer Temperaturgradient und eine starke mechanische Verformung in diesem Bereich verursacht werden, die zur Bildung von Rissen im Material führt. Solange ein gleichmäßiger Erwärmungsgradient aufrechterhalten wird, kann der Laserstrahl Risse in jede gewünschte Richtung führen.
