Taglio per vaporizzazione
Sotto il riscaldamento del raggio laser ad alta densità di potenza, la velocità con cui la temperatura superficiale del materiale sale al punto di ebollizione è così rapida che è sufficiente a evitare la fusione causata dalla conduzione del calore, quindi parte del materiale si vaporizza in vapore e scompare, e parte del materiale viene soffiata via dal fondo della fessura come ejecta dal flusso di gas ausiliario. Alcuni materiali che non possono essere fusi, come il legno, i materiali di carbonio e alcune plastiche, vengono tagliati e formati da questo metodo di taglio per vaporizzazione.
Durante il processo di taglio per vaporizzazione, il vapore rimuove le particelle fuse e lava via i detriti per formare dei fori. Durante il processo di vaporizzazione, circa il 40% del materiale si trasforma in vapore e scompare, mentre il 60% del materiale viene allontanato dal flusso d'aria sotto forma di goccioline fuse.
Taglio di fusione
Quando la densità di potenza del raggio laser incidente supera un certo valore, il materiale all'interno del punto di irradiazione del raggio inizia a evaporare e a formare un foro. Una volta formato questo piccolo foro, assorbirà tutta l'energia del raggio incidente come un corpo nero. Il piccolo foro è circondato dalla parete di metallo fuso, quindi il flusso d'aria ausiliario coassiale con il raggio porta via il materiale fuso attorno al foro. Mentre il pezzo si muove, il piccolo foro si muove in modo sincrono nella direzione di taglio per formare una fessura. Il raggio laser continua a irradiare lungo il bordo anteriore della fessura e il materiale fuso viene soffiato via dalla fessura in modo continuo o pulsante.
Fusione per ossidazione
Il taglio per fusione generalmente utilizza gas inerte. Se viene sostituito da ossigeno o altri gas attivi, il materiale viene incendiato sotto l'irradiazione del raggio laser e si verifica una violenta reazione chimica con l'ossigeno per produrre un'altra fonte di calore, che è chiamata taglio per fusione per ossidazione. La descrizione specifica è la seguente:
⑴ La superficie del materiale viene rapidamente riscaldata alla temperatura di accensione sotto l'irradiazione del raggio laser, quindi si verifica una violenta reazione di combustione con l'ossigeno, rilasciando una grande quantità di calore. Sotto l'azione di questo calore, si formano piccoli fori riempiti di vapore all'interno del materiale e i piccoli fori sono circondati da pareti di metallo fuso.
⑵ Il trasferimento del materiale in combustione in scorie controlla la velocità di combustione di ossigeno e metallo. Allo stesso tempo, anche la velocità con cui l'ossigeno si diffonde attraverso le scorie verso il fronte di accensione ha una grande influenza sulla velocità di combustione. Maggiore è la portata di ossigeno, più rapida è la reazione chimica di combustione e la rimozione delle scorie. Naturalmente, maggiore è la portata di ossigeno, meglio è, perché una portata troppo rapida porterà a un rapido raffreddamento del prodotto di reazione, ovvero l'ossido di metallo, all'uscita della fessura, il che è anche dannoso per la qualità del taglio.
⑶ Ovviamente, ci sono due fonti di calore nel processo di taglio per fusione ossidativa, vale a dire l'energia di irradiazione laser e l'energia termica generata dalla reazione chimica di ossigeno e metallo. Si stima che durante il taglio dell'acciaio, il calore rilasciato dalla reazione di ossidazione rappresenti circa il 60% dell'energia totale richiesta per il taglio.
Ovviamente, rispetto al gas inerte, l'utilizzo dell'ossigeno come gas ausiliario consente di ottenere una velocità di taglio più elevata.
⑷ Nel processo di taglio per fusione ossidativa con due fonti di calore, se la velocità di combustione dell'ossigeno è superiore alla velocità di movimento del raggio laser, la fessura appare ampia e ruvida. Se la velocità di movimento del raggio laser è superiore alla velocità di combustione dell'ossigeno, la fessura risultante è stretta e liscia.
Frattura controllata
Per materiali fragili che vengono facilmente danneggiati dal calore, il taglio ad alta velocità e controllabile mediante riscaldamento del raggio laser è chiamato taglio a frattura controllata. Il contenuto principale di questo processo di taglio è: il raggio laser riscalda una piccola area di materiale fragile, causando un ampio gradiente termico e una grave deformazione meccanica nell'area, con conseguenti crepe nel materiale. Finché il gradiente di riscaldamento è bilanciato, il raggio laser può guidare la crepa per formarsi in qualsiasi direzione desiderata.
Si noti che questo taglio di frattura controllato non è adatto per tagliare angoli acuti e fessure angolari. Inoltre, non è facile riuscire a tagliare forme chiuse extra-large. Controllare rapidamente la velocità di taglio della frattura e non utilizzare una potenza troppo elevata, altrimenti la superficie del pezzo in lavorazione si scioglierà e il bordo della fessura verrà danneggiato. I suoi principali parametri di controllo sono la potenza del laser e la dimensione dello spot.
