การตัดด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีการประมวลผลด้วยความร้อนโดยอาศัยการแยกที่แม่นยำซึ่งทำได้โดยการทำงานร่วมกันของลำแสงเลเซอร์พลังงานสูง-และวัสดุ หลักการสำคัญของการตัดด้วยเลเซอร์อยู่ที่การควบคุมการแปลงแสงและพลังงานความร้อน ส่งผลให้วัสดุเฉพาะที่ของชิ้นงานละลาย ระเหย หรือไปถึงจุดติดไฟอย่างรวดเร็ว ด้วยความช่วยเหลือของการไหลของก๊าซเสริม วัสดุที่หลอมละลายหรือกลายเป็นไอจะถูกกำจัดออก ทำให้เกิดรอยตัดที่ต่อเนื่องและสะอาด เทคโนโลยีนี้ผสมผสานความรู้จากหลากหลายสาขาวิชา เช่น ทัศนศาสตร์ อุณหพลศาสตร์ วัสดุศาสตร์ และการควบคุมอัตโนมัติ ซึ่งช่วยให้สามารถตัดวัสดุที่เป็นโลหะและอโลหะด้วยความเร็วสูง-ด้วยความเร็วสูง-ได้
การสร้างเลเซอร์เกิดขึ้นจากหลักการของการปล่อยก๊าซกระตุ้น ในเลเซอร์ ตัวกลางในการทำงาน (เช่น ใยแก้วนำแสง ก๊าซ CO₂ หรือโซลิดคริสตัล) ผ่านการผกผันของจำนวนประชากรภายใต้การกระตุ้นของแหล่งกำเนิดปั๊ม ทำให้เกิดบริเวณที่ได้รับ เมื่อโฟตอนแพร่กระจายกลับไปกลับมาภายในช่องเรโซแนนซ์และกระตุ้นให้เกิดการปล่อยโฟตอนจำนวนมากขึ้นในความถี่ เฟส และทิศทางเดียวกัน ลำแสงเลเซอร์ที่มีความสว่างสูง- มีทิศทางสูง และมีความสอดคล้องกันสูงจะถูกสร้างขึ้น หลังจากที่สร้างรูปร่างและโฟกัสด้วยระบบออพติคัลแล้ว ลำแสงเลเซอร์สามารถถูกบีบอัดให้เป็นจุดที่ละเอียดมากโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบถึงหลายร้อยไมโครเมตร จึงสร้างความหนาแน่นพลังงานที่สูงมากบนพื้นผิวชิ้นงาน
ในระหว่างกระบวนการตัด ลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสจะถูกฉายในแนวตั้งหรือแนวเฉียงบนพื้นผิวของวัสดุ พลังงานแสงจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนอย่างรวดเร็ว ทำให้อุณหภูมิของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบเพิ่มขึ้นถึงจุดหลอมเหลวของวัสดุหรือแม้แต่จุดเดือดในเวลาอันสั้น ภายใต้สภาวะเหล่านี้ วัสดุโลหะจะละลายหรือกลายเป็นไอ และวัสดุบางชนิดยังเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับก๊าซช่วยเหลือ (เช่น ปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบคายความร้อนของเหล็กกล้าคาร์บอนในบรรยากาศออกซิเจน) ซึ่งช่วยเพิ่มการป้อนพลังงาน ก๊าซช่วยเหลือ (โดยทั่วไปคือออกซิเจน ไนโตรเจน หรืออากาศอัด) จะถูกขับออกมาด้วยความเร็วสูงผ่านหัวฉีดโคแอกเซียล ซึ่งมีวัตถุประสงค์สองประการ: ประการแรก พัดวัสดุที่หลอมละลายหรือระเหยออกจากรอยตัด เพื่อป้องกันไม่ให้ตะกรัน-ควบแน่นที่รอยตัด; ประการที่สอง ให้พลังงานเคมีเพิ่มเติมในสภาพแวดล้อมของก๊าซออกซิไดซ์ ซึ่งจะทำให้อัตราการตัดเพิ่มขึ้น
คุณภาพและประสิทธิภาพของการตัดขึ้นอยู่กับการจับคู่ที่ประสานกันของกำลังเลเซอร์ คุณภาพของลำแสง ตำแหน่งจุดโฟกัส ความเร็วในการตัด และประเภทและความดันของก๊าซช่วย กำลังจะกำหนดพลังงานที่ป้อนเข้าทั้งหมดต่อหน่วยเวลา ในขณะที่ความเร็วจะส่งผลต่อระยะเวลาของการมีปฏิกิริยาระหว่างพลังงานกับวัสดุ ทั้งสองร่วมกันควบคุมการป้อนความร้อนไปที่รอยตัด ตำแหน่งจุดโฟกัสมีอิทธิพลต่อขนาดจุดและการกระจายความหนาแน่นของพลังงาน จึงกำหนดการเจาะตัดและ-สัณฐานวิทยาของภาคตัดขวาง โมเมนตัมของก๊าซเสริมจะขจัดตะกรันและสร้างบรรยากาศป้องกัน ป้องกันการเกิดออกซิเดชัน การเปลี่ยนสี หรือการปนเปื้อน
การประมวลผลทั้งหมดได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำโดยระบบ CNC ซึ่งจะควบคุมวิถีการเคลื่อนที่และพารามิเตอร์กระบวนการของหัวเลเซอร์อย่างแม่นยำ ทำให้ได้การติดตามที่มีความแม่นยำสูง-ของรูปทรงสอง-มิติหรือสามมิติ-ที่ซับซ้อน อุปกรณ์ตัดด้วยเลเซอร์สมัยใหม่ยังสามารถรวมเซ็นเซอร์เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงจุดโฟกัส ความผันผวนของพลังงาน และการเปลี่ยนแปลงแรงดันก๊าซแบบเรียลไทม์ โดยใช้การควบคุม-วงปิดเพื่อการแก้ไขในเวลาที่เหมาะสม และรับประกันความสม่ำเสมอในการประมวลผลเป็นชุด
โดยสรุป หลักการทำงานของการตัดด้วยเลเซอร์จะขึ้นอยู่กับลำแสงเลเซอร์ความหนาแน่นสูง-พลังงาน-เป็นแรงผลักดันหลัก ด้วยการผสมผสานระหว่างแสง ความร้อน และแรงหลายสนาม- ทำให้สามารถขจัดวัสดุออกได้อย่างรวดเร็วและอยู่ในตำแหน่งเฉพาะ และกำหนดรูปร่างที่มีความแม่นยำสูง-ภายใต้การควบคุมที่ชาญฉลาด หลักการนี้ทำให้การตัดด้วยเลเซอร์มีความสามารถในการปรับเปลี่ยนวัสดุได้กว้างและมีความยืดหยุ่นในการประมวลผลที่ดีเยี่ยม ทำให้ไม่สามารถทดแทนได้ในการผลิต-ระดับสูง เครื่องมือที่มีความแม่นยำ และ-การผลิตแบบกำหนดเองในขนาดใหญ่
