1. Coupe vaporisée.
Dans le processus de découpe par gazéification laser, la vitesse de la température de surface du matériau s'élevant à la température du point d'ébullition est si rapide qu'il suffit d'éviter la fusion causée par la conduction thermique, de sorte qu'une partie du matériau se vaporise en vapeur et disparaît, et une partie du la matière est pulvérisée par le fond de la fente par un gaz auxiliaire. Le flux s'envole. Dans ce cas, une puissance laser très élevée est requise.
Afin d'éviter que la vapeur de matériau ne se condense sur la paroi fendue, l'épaisseur du matériau ne doit pas dépasser largement le diamètre du faisceau laser. Ce procédé n'est donc adapté qu'aux applications où l'élimination de matière en fusion doit être évitée. Ce traitement n'est en fait utilisé que dans les zones où les alliages à base de fer sont très petits.
Ce procédé ne peut pas être utilisé pour des matériaux tels que le bois et certaines céramiques qui ne sont pas à l'état fondu et sont donc peu susceptibles de permettre à la vapeur de matériau de se recondenser. De plus, ces matériaux nécessitent généralement des coupes plus épaisses. Dans la découpe par gazéification laser, la focalisation optimale du faisceau dépend de l'épaisseur du matériau et de la qualité du faisceau. La puissance laser et la chaleur de vaporisation n'ont qu'une certaine influence sur la position de mise au point optimale. Dans le cas d'une certaine épaisseur de tôle, la vitesse maximale de découpe est inversement proportionnelle à la température de vaporisation de la matière. La densité de puissance laser requise est supérieure à 108 W/cm2 et dépend du matériau, de la profondeur de coupe et de la position de focalisation du faisceau. Dans le cas d'une certaine épaisseur de tôle, en supposant une puissance laser suffisante, la vitesse de découpe maximale est limitée par la vitesse du jet de gaz.
2. Fusion et découpage.
Lors de la fusion et de la découpe au laser, la pièce est partiellement fondue et le matériau en fusion est pulvérisé à l'aide d'un flux d'air. Parce que le transfert du matériau ne se produit qu'à l'état liquide, le processus est appelé fusion et découpe au laser.
Le faisceau laser est associé à un gaz de coupe inerte de haute pureté pour éloigner le matériau fondu de la saignée, et le gaz lui-même ne participe pas à la coupe. La coupe par fusion laser peut obtenir une vitesse de coupe plus élevée que la coupe par gazéification. L'énergie requise pour la gazéification est généralement supérieure à l'énergie requise pour faire fondre le matériau. Lors de la fusion et de la découpe laser, le faisceau laser n'est que partiellement absorbé. La vitesse de découpe maximale augmente avec l'augmentation de la puissance laser, et diminue presque inversement avec l'augmentation de l'épaisseur de la tôle et l'augmentation de la température de fusion du matériau. Dans le cas d'une certaine puissance laser, le facteur limitant est la pression de l'air au niveau de la fente et la conductivité thermique du matériau. La fusion et la découpe au laser permettent d'obtenir des incisions sans oxydation pour les matériaux en fer et les métaux en titane. La densité de puissance laser qui produit la fusion mais pas la gazéification est comprise entre 104W/cm2 et 105W/cm2 pour les matériaux en acier.
3. Coupe par fusion par oxydation (coupe à la flamme laser).
La coupe par fusion utilise généralement du gaz inerte. S'il est remplacé par de l'oxygène ou d'autres gaz actifs, le matériau s'enflamme sous l'irradiation du faisceau laser et une réaction chimique violente se produit avec l'oxygène pour générer une autre source de chaleur pour chauffer davantage le matériau, ce qu'on appelle la coupe par fusion oxydative.
De ce fait, pour des aciers de charpente de même épaisseur, la vitesse de coupe pouvant être obtenue par ce procédé est supérieure à celle de la coupe par fusion. D'un autre côté, cette méthode peut avoir une qualité de coupe inférieure à celle de la coupe par fusion. En fait, il produira une saignée plus large, une rugosité évidente, une zone affectée thermiquement accrue et une qualité de bord moins bonne. La découpe au laser n'est pas bonne lors du traitement de modèles de précision et d'angles pointus (il existe un risque de brûler les angles vifs). Un laser pulsé peut être utilisé pour limiter l'influence thermique, et la puissance du laser détermine la vitesse de coupe. Dans le cas d'une certaine puissance laser, le facteur limitant est l'apport d'oxygène et la conductivité thermique du matériau.
4. Contrôler la coupe des fractures.
Pour les matériaux fragiles qui sont facilement endommagés par la chaleur, une coupe à grande vitesse et contrôlable est effectuée par chauffage par faisceau laser, ce qu'on appelle la coupe à fracture contrôlée. Le contenu principal de ce processus de découpe est le suivant : le faisceau laser chauffe une petite zone du matériau cassant, provoquant un gradient thermique important et une déformation mécanique sévère dans cette zone, entraînant la formation de fissures dans le matériau. Tant qu'un gradient de chauffage uniforme est maintenu, le faisceau laser peut guider les fissures dans n'importe quelle direction souhaitée.
