Sublimação ou Vaporização
Sublimação é um tipo de mudança de fase de um estado sólido para um estado gasoso, sem fase líquida intermediária. Este é o mesmo processo de como o gelo seco se transforma em vapor sem se tornar líquido. O material absorve energia rapidamente, sem chance de ocorrer derretimento. O mesmo princípio é aplicado ao corte a laser, em que uma grande quantidade de energia é transmitida ao material em um tempo relativamente curto, o que causa mudança de fase direta do material do estado sólido para o gasoso, com o mínimo de derretimento possível.
O corte começa criando um buraco de fechadura ou entalhe inicial. No entalhe, há mais absortividade, o que faz com que o material vaporize mais rapidamente. Essa vaporização repentina cria um vapor de material com alta pressão que corrói ainda mais as paredes do entalhe enquanto ejeta materiais do corte. Isso aprofunda e amplia o buraco ou corte feito.
Este processo é adequado para cortar plásticos, tecidos, madeira, papel e espuma, o que requer apenas pequenas quantidades de energia para ser vaporizado.
Derretendo
Em comparação com a sublimação, a fusão requer menos energia para ser alcançada. A energia necessária é cerca de um décimo dos cortes a laser de sublimação. Neste processo, o feixe de laser aquece o material, o que faz com que ele derreta. À medida que o material derrete, um jato de gás do bico coaxial com o feixe de laser expele o material do corte. Os gases auxiliares usados são inertes ou não reativos (por exemplo, hélio, argônio e nitrogênio), o que apenas auxilia o corte por meios mecânicos.
Devido ao seu baixo consumo de energia, é usado para cortar metais não oxidantes ou ativos, como aço inoxidável, titânio e ligas de alumínio.
Corte a Laser Reativo
Neste processo, um gás reativo é usado para gerar mais calor reagindo com o material. O processo começa derretendo o material com um feixe de laser. Conforme o material derrete, um fluxo de gás oxigênio sai do bico coaxial, reagindo com o metal fundido. A reação entre o metal e o oxigênio é um processo exotérmico, o que significa que o calor é liberado. Este calor auxilia na fusão do material, que é cerca de 60% da energia total necessária para cortar o material. Os óxidos de metal fundido são expelidos pela pressão do jato de oxigênio.
Além da menor energia necessária do feixe de laser, as velocidades de corte usando gases reativos são mais rápidas do que o corte a laser com gases inertes. No entanto, como esse processo depende de uma reação química, o óxido de metal fundido que não é expelido pelo jato de oxigênio se forma ao longo da borda do corte. Isso produz cortes de baixa qualidade do que o uso de gases inertes.
Este processo é usado para cortar aços carbono espessos, aços titânio e outros metais facilmente oxidados.
Fratura por estresse térmico
Este processo envolve a introdução de um pequeno corte em profundidades de cerca de um terço da espessura do material usando um laser. O laser é então usado para induzir tensões localizadas. Isso é obtido aquecendo um pequeno ponto que cria forças compressivas ao redor dele. Após passar o feixe de laser, a área esfria levemente, criando tensões térmicas. Em alguns projetos, refrigerantes são usados para auxiliar na geração de tensão térmica. Quando essas tensões induzidas atingem níveis de falha, uma rachadura é propagada, causando separação.
O movimento do feixe de laser direciona essa separação de forma controlada. Esse método geralmente requer menos energia do que a vaporização a laser com melhores velocidades de corte. O aquecimento localizado é normalmente realizado abaixo da temperatura de transição vítrea.
Os lasers de CO₂ são amplamente utilizados para esta aplicação, uma vez que a luz infravermelha com um comprimento de onda de 10,6 µm é ideal para cortar a maioria dos não metais. No entanto, nem todos os materiais podem ser cortados por um tipo de laser, uma vez que diferentes materiais absorvem luz em diferentes comprimentos de onda. Fraturas por estresse térmico são amplamente utilizadas para cortar materiais quebradiços, como cerâmica e vidro.
Outro método mais novo que utiliza princípios de fratura por estresse térmico é o Stealth Dicing. Esta é uma tecnologia de corte a laser desenvolvida originalmente pela Hamamatsu Photonics que é usada no corte de wafers semicondutores e partes de sistemas microeletromecânicos ou MEMS. Neste tipo de corte, o corte inicial é criado em um ponto interno dentro do material. O Stealth Dicing é um processo de corte a seco onde o corte produzido é limpo, sem depósitos fundidos.