השוואה בין ארבעה עקרונות ומאפיינים עיקריים של תהליך חיתוך בלייזר

חיתוך נמס

חיתוך התכה הוא לחמם את החומר עם קרן לייזר פוגעת. כאשר צפיפות ההספק של קרן הלייזר עולה על ערך מסוים, החלק המוקרן של החומר יתחיל להתאדות פנימית, וכך יווצרו חורים קטנים. חורים כאלה יספגו עוד יותר את האנרגיה של קרן הלייזר וימיסו את דופן המתכת שמגינה עליהם. במקביל, זרימת האוויר העזרית הקואקסית עם הקורה לוקחת את החומר המותך מסביב לחור. עם התנועה של חומר העבודה, ניתן לחתוך חריץ על משטח המתכת.

חיתוך אידוי

חיתוך אידוי דורש כוח קרן לייזר גבוה יותר מחיתוך נמס. תחת הקרנה של קרן כזו, החומר החתוך יכול להגיע ישירות לנקודת הרתיחה מבלי להימס. בדרך זו החומר יכול להיעלם במצב של קיטור, והקיטור סוחף את החלקיקים המותכים ופסולת המגרה, וכך נוצרים חורים. בתהליך האידוי, כ-40 אחוז מהחומרים נעלמים כקיטור, בעוד ש-60 אחוז נוספים מהחומרים נסחפים על ידי זרימת האוויר בצורה של טיפות, שיועפו מתחתית החריץ כפליטה. בתהליך העיבוד עלולים להיתקל בחומרים רבים שאינם ניתנים להמסה, כמו חומרי עץ ופחמן, אותם ניתן לעבד בתהליך חיתוך זה.

התכה חמצונית

חיתוך התכה משתמש בגזים פעילים כגון חמצן כזרימת גז עזר. במהלך החיתוך, פני השטח של החומר מחוממים לטמפרטורת ההצתה תחת הקרנת קרן הלייזר, ואז מתרחשת תגובת בעירה עזה עם חמצן, ומשתחררת כמות גדולה של חום. חום זה יחמם את החומר ליצירת חור קטן מלא באדים בתוכו, וימיס את קיר המתכת המקיף את החור הקטן.

קצב הבעירה של מתכת בחמצן נשלט על ידי העברת חומרי בעירה לסיגים, מכיוון שמהירות פיזור החמצן דרך סיגים לקדמת ההצתה תקבע ישירות את קצב הבעירה. ככל שקצב זרימת החמצן גבוה יותר, כך תגובת הבעירה עזה יותר. יחד עם זאת, ככל שהסיגים מוסרים מהר יותר, וניתן להגיע למהירות חיתוך גבוהה יותר. כמובן שככל שקצב זרימת החמצן גבוה יותר כך ייטב, מכיוון שקצב הזרימה מהיר מדי עלול להוביל לקירור מהיר של תוצר התגובה בפתח החריץ, כלומר תחמוצת מתכת, הפוגעת מאוד באיכות החיתוך.

בתהליך חיתוך זה קיימים שני מקורות חום להתכת מתכת, האחד הוא החום הנוצר מקרינת לייזר, והשני הוא החום הנוצר מהתגובה הכימית בין חמצן למתכת. ההערכה היא כי בעת חיתוך חומרי פלדה, החום המשתחרר בתגובת החמצון מהווה כ-60 אחוז מסך האנרגיה הנדרשת לחיתוך. לכן, יש לחשב במדויק את מהירות הבעירה של חמצן ומהירות התנועה של קרן הלייזר כדי להשיג התאמה מושלמת. אם מהירות הבעירה של חמצן גבוהה ממהירות התנועה של קרן הלייזר, החריץ נראה רחב ומחוספס. אם קרן הלייזר נעה מהר יותר ממהירות הבעירה של חמצן, החריץ המתקבל הוא צר וחלק.

שבר בקרה

בקרת שברים היא לחתוך את החומר במהירות גבוהה וניתנת לשליטה על ידי חימום בקרן לייזר. תהליך זה יעיל מאוד לחומרים שבירים שקל להינזק מחום. התהליך הספציפי הוא: חימום שטח קטן של חומר שביר בקרן לייזר, הגורם לשיפוע תרמי גדול ועיוות מכני רציני באזור, וכתוצאה מכך להיווצרות סדקים בחומר. כל עוד נשמר שיפוע החימום האחיד, קרן הלייזר יכולה להוביל את הסדק לכל כיוון רצוי.

ראוי לציין כי חיתוך שבר מבוקר זה אינו מתאים לחיתוך זוויות חדות וקצוות פינות. לא קל להצליח לחתוך צורות סגורות סופר גדולות. לשלוט על מהירות חיתוך השבר, ולא צריך כוח גבוה מדי, אחרת זה יגרום למשטח העבודה להימס ולפגוע בקצה החיתוך. פרמטרי הבקרה העיקריים הם כוח לייזר וגודל נקודה.