【现象与原理】

A 金属切割

切缝宽度会因加工材料表面对激光束的聚光特性和焦点的设定精度而变化。图1.6一l显示了加工透镜的焦点距离与坡度之间的关系，所显示的数据分别为：以CW条件及脉冲条件进行加工时的切缝上部宽度(U)、底部宽度(L)、坡度（T）。透镜的焦点距离越短，聚光点的直径就越小，上部缝宽和坡度也就越小。

图1.6.2显示了焦点位置与坡度的关系。焦点位置Z在加工材料的表面时为Z =O，移动距离(h)用毫米(mm)单位来表示，向上为正(+)、向下为负（一）。焦点位置设定在加工材料表面(Z=0)时，上部切缝宽度和坡度都为最小；焦点位置向上或向下移动，坡度都会扩大。此坡度扩大的原理如图1.6—3所示，当焦点位置偏离材料表面时，照射到材料表面的光束直径就会扩大，熔融范围也会相应变大，坡度就因此而变大。

B 非金属切割

图1.6-3显示了金属与非金属激光切割时切缝内激光束不同的传输特性。非金属切割时，切缝的内壁基本上是不会发生激光束的反射的。切缝宽度将随着光束从焦点位置向下的扩散角而扩大，再随着激光功率沿厚度方向的逐渐减弱而变窄。要减小坡度，就需要对焦点位置进行调节，要让光束的扩敖角与能量密度保持平衡。

图1. 6-4所示为加工30mm厚压克力板时，切缝的上部宽度(U)、中央部宽度(M)及底部宽度(L)与焦点位置的关系。焦点位置为Z=+4~8mm时的坡度为最小。图1.6—5显示了当光束的扩散角接近于平行时的加工特性。在20mm厚的压克力板上放一张有1.2mm宽狭缝的金属板，让光束在狭缝的内壁上进行反射。激光束的扩散角小时，将只有输出功率的衰减起作用，切缝将按上部、中部、下部的顺序沿厚度方向逐渐变窄，呈现为“楔子”状。可以看出，要减小坡度，就需要光束的扩散角适宜。