Sublimasi atau Penguapan
Sublimasi adalah jenis perubahan fase dari keadaan padat ke keadaan gas, tanpa fase cair antara. Ini adalah proses yang sama dengan bagaimana es kering berubah menjadi uap tanpa menjadi cair. Material tersebut dengan cepat menyerap energi sehingga tidak ada peluang untuk mencair. Prinsip yang sama diterapkan pada pemotongan laser, di mana sejumlah besar energi diberikan ke dalam material dalam waktu yang relatif singkat yang menyebabkan perubahan fase material secara langsung dari keadaan padat ke gas, dengan pencairan sesedikit mungkin.
Pemotongan dimulai dengan membuat lubang kunci atau kerf awal. Di kerf, ada lebih banyak daya serap yang menyebabkan material menguap lebih cepat. Penguapan tiba-tiba ini menciptakan uap material dengan tekanan tinggi yang selanjutnya mengikis dinding kerf sambil mengeluarkan material dari potongan. Ini memperdalam dan memperbesar lubang atau potongan yang dibuat.
Proses ini cocok untuk memotong plastik, tekstil, kayu, kertas, dan busa, yang hanya memerlukan sedikit energi untuk diuapkan.
Meleleh
Dibandingkan dengan sublimasi, peleburan membutuhkan lebih sedikit energi untuk mencapainya. Energi yang dibutuhkan sekitar sepersepuluh dari pemotongan laser sublimasi. Dalam proses ini, sinar laser memanaskan material, yang menyebabkannya meleleh. Saat material meleleh, semburan gas dari nosel koaksial dengan sinar laser mengeluarkan material dari potongan. Gas pembantu yang digunakan bersifat inert atau tidak bereaksi (misalnya, helium, argon, dan nitrogen), yang hanya membantu pemotongan melalui cara mekanis.
Karena kebutuhan energinya rendah digunakan untuk memotong logam yang tidak mengoksidasi atau aktif seperti baja tahan karat, titanium, dan paduan aluminium.
Pemotongan Laser Reaktif
Dalam proses ini, gas reaktif digunakan untuk menghasilkan lebih banyak panas dengan bereaksi dengan material. Proses ini dimulai dengan melelehkan material menggunakan sinar laser. Saat material meleleh, aliran gas oksigen keluar dari nosel koaksial, bereaksi dengan logam cair. Reaksi antara logam dan oksigen merupakan proses eksotermik yang berarti panas dilepaskan. Panas ini membantu melelehkan material, yang merupakan sekitar 60% dari total energi yang dibutuhkan untuk memotong material. Oksida logam cair dikeluarkan oleh tekanan semburan oksigen.
Selain energi yang lebih rendah yang dibutuhkan dari sinar laser, kecepatan pemotongan menggunakan gas reaktif lebih cepat daripada pemotongan laser dengan gas inert. Namun, karena proses ini bergantung pada reaksi kimia, oksida logam cair yang tidak dikeluarkan oleh semburan oksigen terbentuk di sepanjang tepi potongan. Hal ini menghasilkan potongan berkualitas rendah daripada menggunakan gas inert.
Proses ini digunakan untuk memotong baja karbon tebal, baja titanium, dan logam lain yang mudah teroksidasi.
Fraktur Tekanan Termal
Proses ini melibatkan pengenalan kerf kecil pada kedalaman sekitar sepertiga ketebalan material menggunakan laser. Laser kemudian digunakan untuk menimbulkan tekanan lokal. Hal ini dicapai dengan memanaskan titik kecil yang menciptakan gaya tekan di sekitarnya. Setelah melewati sinar laser, area tersebut sedikit mendingin, yang menciptakan tekanan termal. Dalam beberapa desain, pendingin digunakan untuk membantu menghasilkan tekanan termal. Ketika tekanan yang ditimbulkan ini mencapai tingkat kegagalan, retakan menyebar dan menyebabkan pemisahan.
Pergerakan sinar laser mengarahkan pemisahan ini secara terkendali. Metode ini biasanya membutuhkan daya yang lebih sedikit daripada penguapan laser dengan kecepatan pemotongan yang lebih baik. Pemanasan lokal biasanya dilakukan di bawah suhu transisi kaca.
Laser CO₂ banyak digunakan untuk aplikasi ini karena cahaya inframerah dengan panjang gelombang 10,6 µm ideal untuk memotong sebagian besar nonlogam. Namun, tidak semua material dapat dipotong oleh satu jenis laser karena material yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Fraktur tegangan termal banyak digunakan untuk memotong material rapuh seperti keramik dan kaca.
Metode baru lainnya yang memanfaatkan prinsip fraktur tegangan termal adalah Stealth Dicing. Ini adalah teknologi pemotongan laser yang awalnya dikembangkan oleh Hamamatsu Photonics yang digunakan dalam pemotongan wafer semikonduktor dan komponen sistem mikroelektromekanis atau MEMS. Dalam jenis pemotongan ini, kerf awal dibuat pada titik internal di dalam material. Stealth dicing adalah proses pemotongan kering di mana potongan yang dihasilkan bersih tanpa endapan cair.