Sublimering eller fordampning
Sublimering er en type faseændring fra en fast tilstand til en gasformig tilstand uden mellemliggende flydende fase. Dette er den samme proces, hvordan tøris bliver til en damp uden at blive en væske. Materialet absorberer hurtigt energi, hvor der ikke er nogen chance for, at smeltning sker. Samme princip anvendes ved laserskæring, hvor en høj mængde energi tilføres materialet på relativt kort tid, hvilket medfører direkte faseskift af materialet fra fast til gasformig tilstand med så lidt smeltning som muligt.
Snittet begynder med at skabe et indledende nøglehul eller skær. I snittet er der mere sugeevne, hvilket får materialet til at fordampe hurtigere. Denne pludselige fordampning skaber en materialedamp med højt tryk, der yderligere eroderer skærets vægge, mens materialer skydes ud af snittet. Dette uddyber og forstørrer hullet eller snittet.
Denne proces er velegnet til skæring af plast, tekstiler, træ, papir og skum, som kun kræver små mængder energi for at blive fordampet.
Smeltning
I sammenligning med sublimering kræver smeltning mindre energi at opnå. Den nødvendige energi er omkring en tiendedel af de sublimerende laserskæringer. I denne proces opvarmer laserstrålen materialet, hvilket får det til at smelte. Når materialet smelter, udstøder en gasstråle fra koaksialdysen med laserstrålen materialet fra snittet. De anvendte hjælpegasser er inerte eller ikke-reagerende (f.eks. helium, argon og nitrogen), hvilket kun hjælper med at skære gennem mekaniske midler.
På grund af dets lave energibehov bruges det til at skære ikke-oxiderende eller aktive metaller såsom rustfrit stål, titanium og aluminiumslegeringer.
Reaktiv laserskæring
I denne proces bruges en reaktiv gas til at generere mere varme ved at reagere med materialet. Processen begynder med at smelte materialet med en laserstråle. Når materialet smelter, kommer der en strøm af oxygengas ud af den koaksiale dyse, som reagerer med det smeltede metal. Reaktionen mellem metallet og oxygen er en eksoterm proces, som betyder, at der frigives varme. Denne varme hjælper med smeltningen af materialet, hvilket er omkring 60% af den samlede energi, der kræves for at skære materialet. De smeltede metaloxider udstødes af iltstrålens tryk.
Bortset fra den lavere energi, der kræves fra laserstrålen, er skærehastigheder ved hjælp af reaktive gasser hurtigere end laserskæring med inaktive gasser. Men da denne proces er afhængig af en kemisk reaktion, dannes det smeltede metaloxid, der ikke udstødes af iltstrålen langs kanten af snittet. Dette giver snit af lav kvalitet end ved brug af inaktive gasser.
Denne proces bruges til at skære tykt kulstofstål, titaniumstål og andre let oxiderede metaller.
Termisk stressbrud
Denne proces involverer indføring af en lille skæring i dybder på omkring en tredjedel af materialets tykkelse ved hjælp af en laser. Laseren bruges derefter til at inducere lokaliserede spændinger. Dette opnås ved at opvarme en lille plet, som skaber trykkræfter omkring den. Efter at have passeret laserstrålen afkøles området let, hvilket skaber termiske spændinger. I nogle designs bruges kølemidler til at hjælpe med generering af termisk stress. Når disse inducerede spændinger når fejlniveauer, udbredes en revne, der forårsager adskillelse.
Laserstrålens bevægelse styrer denne adskillelse på en kontrolleret måde. Denne metode kræver normalt mindre strøm end laserfordampning med bedre skærehastigheder. Lokal opvarmning udføres normalt under glasovergangstemperaturen.
CO₂-lasere er meget udbredt til denne applikation, da infrarødt lys med en bølgelængde på 10,6 µm er ideelt til at skære de fleste ikke-metaller. Men ikke alle materialer kan skæres af én type laser, da forskellige materialer absorberer lys ved forskellige bølgelængder. Termiske spændingsbrud er meget brugt til at skære skøre materialer som keramik og glas.
En anden nyere metode, der udnytter principperne for termisk spændingsbrud, er Stealth Dicing. Dette er en laserskæringsteknologi, der oprindeligt er udviklet af Hamamatsu Photonics, som bruges til at skære halvlederskiver og dele af mikroelektromekaniske systemer eller MEMS. Ved denne type skæring skabes den indledende skæring på et indre punkt i materialet. Stealth-terninger er en tør skæreproces, hvor det producerede snit er rent uden smeltede aflejringer.