Sublimering eller förångning
Sublimering är en typ av fasförändring från ett fast tillstånd till ett gasformigt tillstånd, utan mellanliggande flytande fas. Detta är samma process för hur torris förvandlas till en ånga utan att bli en vätska. Materialet absorberar snabbt energi där det inte finns någon chans att smältning inträffar. Samma princip tillämpas för laserskärning, där en hög mängd energi tillförs materialet på relativt kort tid som orsakar direkt fasförändring av materialet från fast till gasformigt tillstånd, med så lite smältning som möjligt.
Snittet börjar med att skapa ett första nyckelhål eller snitt. I snittet finns mer absorptionsförmåga vilket gör att materialet förångas snabbare. Denna plötsliga förångning skapar en materialånga med högt tryck som ytterligare eroderar snittets väggar samtidigt som material stöter ut från snittet. Detta fördjupar och förstorar hålet eller skäret.
Denna process är lämplig för skärning av plast, textilier, trä, papper och skum, som endast kräver små mängder energi för att förångas.
Smältande
I jämförelse med sublimering kräver smältning mindre energi för att uppnå. Den energi som krävs är ungefär en tiondel av de sublimerande lasersnitten. I denna process värmer laserstrålen materialet, vilket gör att det smälter. När materialet smälter driver en gasstråle från koaxialmunstycket med laserstrålen ut materialet från snittet. Hjälpgaserna som används är inerta eller icke-reagerande (t.ex. helium, argon och kväve), vilket endast underlättar skärningen genom mekaniska medel.
På grund av dess låga energibehov används det för att skära icke-oxiderande eller aktiva metaller som rostfritt stål, titan och aluminiumlegeringar.
Reaktiv laserskärning
I denna process används en reaktiv gas för att generera mer värme genom att reagera med materialet. Processen börjar med att materialet smälts med en laserstråle. När materialet smälter kommer en ström av syrgas ut ur koaxialmunstycket och reagerar med den smälta metallen. Reaktionen mellan metallen och syre är en exoterm process som innebär att värme frigörs. Denna värme hjälper till att smälta materialet, vilket är cirka 60 % av den totala energi som krävs för att skära materialet. De smälta metalloxiderna stöts ut av trycket från syrgasstrålen.
Bortsett från den lägre energi som krävs från laserstrålen, är skärhastigheter med reaktiva gaser snabbare än laserskärning med inerta gaser. Men eftersom denna process är beroende av en kemisk reaktion, bildas den smälta metalloxiden som inte stöts ut av syrestrålen längs kanten av snittet. Detta ger snitt av låg kvalitet än att använda inerta gaser.
Denna process används för att skära tjocka kolstål, titanstål och andra lättoxiderade metaller.
Termisk stressfraktur
Denna process innebär att man introducerar ett litet skär på djup av ungefär en tredjedel av materialets tjocklek med hjälp av en laser. Lasern används sedan för att inducera lokala spänningar. Detta uppnås genom att värma upp en liten plats som skapar tryckkrafter runt den. Efter att ha passerat laserstrålen svalnar området något, vilket skapar termiska spänningar. I vissa konstruktioner används kylmedel för att hjälpa till att generera termisk stress. När dessa inducerade spänningar når brottnivåer sprids en spricka som orsakar separation.
Laserstrålens rörelse styr denna separation på ett kontrollerat sätt. Denna metod kräver vanligtvis mindre kraft än laserförångning med bättre skärhastigheter. Lokal uppvärmning utförs normalt under glasövergångstemperaturen.
CO₂-lasrar används ofta för denna applikation eftersom infrarött ljus med en våglängd på 10,6 µm är idealiskt för att skära de flesta icke-metaller. Alla material kan dock inte skäras med en typ av laser eftersom olika material absorberar ljus med olika våglängder. Termiska spänningsfrakturer används ofta för att skära sköra material som keramik och glas.
En annan nyare metod som använder principerna för termisk spänningsfraktur är Stealth Dicing. Detta är en laserskärningsteknik som ursprungligen utvecklades av Hamamatsu Photonics och som används för att skära halvledarskivor och delar av mikroelektromekaniska system eller MEMS. Vid denna typ av skärning skapas den initiala skärningen vid en inre punkt i materialet. Stealth-tärning är en torrskärningsprocess där snittet som produceras är rent utan smälta avlagringar.