レーザー切断では、高出力密度のレーザービームを使用して切断する材料を照射し、材料を蒸発温度まですばやく加熱して蒸発させ、穴を形成します。ビームが材料に向かって移動するにつれて、穴は連続的に狭い幅(例えば、約0.1mm)に形成される。縫い、素材のカットを完了します。
レーザー切断は、レーザー気化切断、レーザー溶融切断、レーザー酸素切断、レーザースクライビング、制御破壊の4つのタイプに分類できます。
1.レーザー気化切断
ワークピースは高エネルギー密度のレーザービームによって加熱され、温度が急速に上昇し、材料の沸点に非常に短時間で到達し、材料が気化して蒸気を形成し始めます。これらの蒸気は高速で放出され、蒸気が放出される間に材料にスリットが形成されます。材料の気化熱は一般に大きいので、レーザー気化切断には大きな出力と出力密度が必要です。
レーザー気化切断は、主に非常に薄い金属材料および非金属材料(紙、布、木材、プラスチック、ゴム、発泡体など)の切断に使用されます。超短パルスレーザーにより、この技術を他の材料に適用することができます。金属中の自由電子はレーザーを吸収し、急激に熱くなります。レーザーパルスは溶融粒子やプラズマと反応せず、材料が直接昇華し、エネルギーを熱の形で周囲の材料に伝達する時間がありません。ピコ秒パルスは、大きな熱効果なしに、溶融やバリなしで材料をアブレーションします。
2.レーザー溶融および切断
レーザーを溶かして切断すると、レーザー加熱により金属材料を溶かし、ビームと同軸のノズルから非酸化性ガス(Ar、He、Nなど)を吹き込み、液体金属を排出します。スリットを形成するためにガスの強い圧力によって。レーザー溶融切断では、金属を完全に気化させる必要はなく、必要なエネルギーは気化切断の1/10です。
レーザー溶融切断は、主に、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、およびそれらの合金などの一部の非酸化性材料または活性金属の切断、およびセラミックなどの他の可融性材料の切断に使用されます。
3.レーザー酸素切断(火炎切断)
レーザー酸素切断の原理は、オキシアセチレン切断に似ています。予熱熱源としてレーザーを使用し、切断ガスとして酸素などの活性ガスを使用します。一方では、注入されたガスが切削金属に作用して酸化反応を引き起こし、大量の酸化熱を放出します。一方、溶融酸化物と溶融物は反応ゾーンから吹き出され、金属にスリットを形成します。切断工程での酸化反応により大量の熱が発生するため、レーザー酸素切断に必要なエネルギーは溶融切断の1/2であり、切断速度はレーザー気化切断や溶融切断よりもはるかに高速です。レーザー酸素切断は、主に炭素鋼、チタン鋼、熱処理鋼などの酸化しやすい金属材料に使用されます。
4.レーザーダイシングと制御破壊
レーザーダイシングは、高エネルギー密度レーザーで脆性材料の表面をスキャンすることで、材料を熱によって小さな溝に蒸発させ、次に一定の圧力を加え、脆性材料を小さな溝に沿ってクラックします。レーザースクライビング用のレーザーは、一般的にQスイッチレーザーとCO2レーザーです。
破壊の制御は、レーザー彫刻によって作成された急な温度分布であり、脆性材料に局所的な熱応力を発生させ、材料を小さな溝に沿って破壊させます。









