Công suất laser là một trong những yếu tố cốt lõi quyết định tốc độ cắt. Công suất càng cao, năng lượng truyền đến vật liệu trong một đơn vị thời gian càng lớn, dẫn đến tốc độ nóng chảy hoặc bay hơi của vật liệu càng nhanh, do đó cho phép tốc độ cắt cao hơn. Ví dụ, khi cắt các tấm acrylic dày, máy cắt laser CO₂ 100W có thể tăng tốc độ cắt gần gấp đôi so với thiết bị 50W. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng công suất quá mức có thể gây ra hiện tượng nóng chảy và bào mòn vật liệu, ảnh hưởng đến chất lượng cắt.
Các vật liệu khác nhau có sự khác biệt đáng kể về khả năng hấp thụ, phản xạ và dẫn nhiệt laser, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ cắt. Các vật liệu có khả năng hấp thụ laser tốt, chẳng hạn như plexiglass và gỗ, có thể được cắt tương đối nhanh; trong khi các vật liệu như gốm và thạch anh, có khả năng hấp thụ laser kém, được cắt với tốc độ chậm hơn. Độ dày của vật liệu cũng rất quan trọng. Khi độ dày tăng lên, cần nhiều năng lượng hơn để cắt và tốc độ cắt giảm tương ứng. Ví dụ, cắt một tấm gỗ dày 1 mm nhanh hơn nhiều so với cắt một tấm dày 10 mm.
Khí cắt đóng một vai trò quan trọng trong việc cắt laser. Một mặt, nó có thể thổi bay xỉ sinh ra trong quá trình cắt; mặt khác, nó có thể làm mát vùng cắt để ngăn ngừa quá nhiệt của vật liệu. Loại và áp suất phù hợp của khí có tác động lớn đến tốc độ cắt. Ví dụ, khi cắt thép carbon, sử dụng oxy làm khí cắt, dưới áp suất thích hợp, nó có thể phản ứng với kim loại ở nhiệt độ cao thông qua quá trình oxy hóa, giải phóng thêm năng lượng và tăng tốc độ cắt. Khi cắt thép không gỉ, nitơ có thể ngăn ngừa quá trình oxy hóa và đảm bảo chất lượng cắt, nhưng áp suất nitơ quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và chất lượng cắt.
Tiêu cự và chất lượng của thấu kính tiêu cự xác định hiệu ứng hội tụ của chùm tia laser. Một thấu kính có tiêu cự phù hợp có thể làm cho chùm tia laser tạo thành một điểm nhỏ trên bề mặt vật liệu, tập trung năng lượng cao và cải thiện hiệu quả và tốc độ cắt. Nếu chất lượng thấu kính kém, nó sẽ khiến chùm tia laser phân kỳ và năng lượng phân bố không đều, làm giảm tốc độ cắt. Ví dụ, sử dụng thấu kính tiêu cự chất lượng cao với tiêu cự chính xác có thể tăng tốc độ cắt lên 20% - 30% khi cắt các tấm kim loại mỏng.
Một hệ thống điều khiển tiên tiến có thể kiểm soát chính xác thời gian phát laser, thay đổi công suất, cũng như quỹ đạo và tốc độ di chuyển của đầu cắt. Tốc độ phản hồi và độ chính xác của hệ thống điều khiển ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ cắt. Một hệ thống điều khiển được trang bị các thuật toán điều khiển chuyển động tốc độ cao và độ chính xác cao có thể nhanh chóng điều chỉnh chuyển động của đầu cắt trong quá trình cắt các mẫu phức tạp, giảm thời gian di chuyển không tải và tăng tốc độ cắt tổng thể. Ví dụ, khi cắt các thiết kế mẫu phức tạp, một hệ thống điều khiển tiên tiến có thể tăng tốc độ cắt lên hơn 30% so với hệ thống điều khiển thông thường.
Điều chỉnh công suất laser chính xác theo loại và độ dày của vật liệu. Đối với vật liệu tấm mỏng, việc giảm công suất một cách thích hợp có thể tránh làm cháy xuyên vật liệu trong khi vẫn duy trì một tốc độ cắt nhất định; đối với vật liệu tấm dày, việc tăng công suất là cần thiết để đảm bảo độ xuyên cắt. Ví dụ, khi cắt một tấm acrylic dày 3 mm, công suất có thể được đặt ở mức 60 - 80W; khi cắt một tấm gỗ dày 10 mm, công suất nên được tăng lên 120 - 150W. Trong quá trình vận hành thực tế, sự cân bằng tối ưu giữa công suất và tốc độ cắt có thể được tìm thấy thông qua nhiều lần thử nghiệm.
Chọn quy trình và thông số cắt phù hợp cho các vật liệu khác nhau. Đối với các vật liệu có khả năng hấp thụ laser kém, có thể thử tiền xử lý bề mặt, chẳng hạn như phủ một lớp hấp thụ để cải thiện hiệu quả hấp thụ laser và tăng tốc độ cắt. Đối với vật liệu dày, có thể áp dụng phương pháp cắt từng lớp. Đầu tiên, bắt đầu cắt từ bề mặt và dần dần xuyên sâu hơn. Điều chỉnh công suất và tốc độ cho từng lớp để cải thiện tốc độ cắt tổng thể.
Chọn khí cắt và áp suất của nó một cách chính xác theo yêu cầu về vật liệu và cắt. Điều chỉnh tốc độ dòng chảy và áp suất khí một cách hợp lý trong quá trình cắt các vật liệu khác nhau để đảm bảo rằng xỉ có thể được thải ra kịp thời mà không gây ra tác động quá mức lên vùng cắt và ảnh hưởng đến chất lượng cắt. Ví dụ, khi cắt thép carbon, áp suất oxy thường được kiểm soát ở mức 0,5 - 1MPa; khi cắt thép không gỉ, áp suất nitơ được duy trì ở mức 0,8 - 1,2MPa. Thường xuyên kiểm tra hệ thống cung cấp khí để đảm bảo độ ổn định của độ tinh khiết và tốc độ dòng chảy của khí.
Thường xuyên làm sạch thấu kính tiêu cự để ngăn bụi, dầu và các chất gây ô nhiễm khác bám vào và ảnh hưởng đến hiệu ứng hội tụ. Thay thế thấu kính tiêu cự kịp thời theo vật liệu cắt và tần suất sử dụng để đảm bảo rằng tiêu cự của nó luôn ở trạng thái tốt nhất. Nói chung, thấu kính nên được kiểm tra và làm sạch sau mỗi 100 - 200 giờ cắt; sau 500 - 800 giờ sử dụng, hãy cân nhắc thay thế thấu kính.
Áp dụng một hệ thống điều khiển tiên tiến và sử dụng các thuật toán thông minh để đạt được sự tối ưu hóa phối hợp của công suất laser, tốc độ cắt và chuyển động của đầu cắt. Tối ưu hóa đường đi của các mẫu phức tạp thông qua lập trình phần mềm để giảm các lần khởi động, dừng và di chuyển không tải thường xuyên của đầu cắt và tăng tốc độ cắt. Thường xuyên nâng cấp phần mềm của hệ thống điều khiển để có được các chức năng và tối ưu hóa hiệu suất mới nhất.
Tốc độ cắt của máy cắt laser CO₂ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố chính như công suất laser, đặc tính vật liệu, khí cắt, thấu kính tiêu cự và hệ thống điều khiển. Bằng cách điều chỉnh hợp lý các yếu tố này và áp dụng các chiến lược tối ưu hóa có mục tiêu, chẳng hạn như điều chỉnh chính xác công suất laser, thích ứng với đặc tính vật liệu, tối ưu hóa khí cắt, bảo trì thấu kính tiêu cự và nâng cấp hệ thống điều khiển, không chỉ có thể tăng tốc độ cắt một cách hiệu quả mà còn có thể đảm bảo chất lượng cắt, đáp ứng nhu cầu xử lý đa dạng của các ngành công nghiệp khác nhau và nâng cao hiệu quả sản xuất và lợi ích kinh tế của doanh nghiệp. Trong các ứng dụng thực tế, người vận hành cần liên tục tích lũy kinh nghiệm và điều chỉnh linh hoạt các thông số theo các tình huống cụ thể để tận dụng tối đa các lợi thế về hiệu suất của máy cắt laser CO₂.
