ES2249633T3 - Proceso e instalacion de corte por haz de laser utilizando un objetivo multifocal y una tobera convergente/divergente. - Google Patents

Proceso e instalacion de corte por haz de laser utilizando un objetivo multifocal y una tobera convergente/divergente.

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ES2249633T3 ES02796288T ES02796288T ES2249633T3 ES 2249633 T3 ES2249633 T3 ES 2249633T3 ES 02796288 T ES02796288 T ES 02796288T ES 02796288 T ES02796288 T ES 02796288T ES 2249633 T3 ES2249633 T3 ES 2249633T3
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Abstract

Proceso de corte de un material por haz (3, 13, 23) de láser que pone en práctica al menos un medio óptico multifocal (1) para focalizar el haz (3, 13, 23) de láser en varios puntos (PF1, PF2) de focalización distintos, en combinación con una tobera (2) a través de la que se dirige dicho haz (3, 13, 23) de láser y circula un flujo de gas de asistencia del haz de láser, en el que: - el medio óptico divide el haz (13) de láser en un haz secundario central (13) y en un haz secundario periférico (23), estando focalizado el haz secundario central (13) en un segundo punto (PF2) de focalización y estando focalizado el haz secundario periférico (23) en un primer punto (PF1) de focalización, y - el medio óptico se dispone de tal modo que se obtiene el primer punto (PF1) de focalización situado en coincidencia con la superficie superior de la pieza o en el espesor de la pieza que se va a cortar en una región próxima a dicha superficie superior, y el segundo punto (PF2) de focalización se posiciona cerca de la superficie inferior de la pieza que se va a cortar y en el espesor de la misma; caracterizado porque la tobera es una tobera convergente/divergente.

Description

Proceso e instalación de corte por haz de láser utilizando un objetivo multifocal y una tobera convergente/diver-
gente.
La presente invención se refiere a un proceso de corte por haz de láser según el preámbulo de la reivindicación 1. Dicho proceso se describe en el documento EP-A-929376.
De manera tradicional, cuando se pone en práctica un proceso de corte de un material por haz de láser, el gas de asistencia, cuyo papel principal es favorecer la expulsión por efecto cinético del material fundido por el haz de láser, es transportado por una tobera cuya geometría interna, en asociación con la presión de alimentación de gas de dicha tobera, determina las características de flujo gaseoso por encima y por dentro de la sangría de corte y, en particular, de la presión dinámica en la entrada de la sangría de corte, es decir, al nivel de la superficie superior del material con respecto a la boquilla de soldadura.
Por otra parte, cuando se desea canalizar de manera eficaz el gas de asistencia hacia la pieza de trabajo que se va a cortar, se conoce la utilización de una tobera con un perfil interno asimétrico de tipo convergente/divergente, también denominada tobera de Laval, ya que tal tobera permite acelerar considerablemente el gas que emite gracias a una expansión supersónica que se produce en el divergente de la boquilla y que genera de este modo una presión dinámica superior a la que se obtiene con una boquilla cilíndrica para una misma presión de alimentación y un mismo caudal de gas.
Sin embargo, hasta hoy, teniendo en cuenta la geometría particular de este tipo de tobera, particularmente su mayor longitud con respecto a una boquilla clásica de tipo cilíndrico, y la posición necesariamente alejada de la sangría con respecto a la sección más débil de la boquilla (sección del cuello), es difícil, o incluso imposible, alojar la cáustica, es decir, la cubierta exterior de un haz tradicional emitido por un láser de potencia (modo TEM 00 o bien TEM 01*), en el diámetro interior de dicha tobera, sin contacto haz/pared de la tobera, mientras se mantiene una posición correcta del punto de focalización con respecto a la pieza que se va a cortar.
Se debe apreciar que un contacto entre el haz de láser y la pared de la boquilla generaría un calentamiento de esta pared que podría llevar a una alteración acelerada de ésta, llevando incluso a su degradación casi total en ciertos casos, necesitando por tanto su sustitución frecuente o anticipada.
Por este motivo, este tipo de tobera sólo puede utilizarse para el corte con láser al precio de grandes dificultades técnicas o de un funcionamiento no óptimo.
Así, el uso de una tobera convergente/divergente con un haz de láser tradicional lleva a:
- o bien al uso de ópticas con una longitud focal muy elevada para permitir que la cáustica del haz se inserte en la tobera sin contacto con las paredes, lo que lleva a no disponer más que de una débil densidad de potencia en el punto de focalización,
- o bien a colocar el punto de focalización a una distancia no óptima de la pieza que se va a cortar y particularmente demasiado alto, es decir, demasiado cerca de la superficie superior de la pieza que se va a cortar, que es la superficie que está enfrente de la boquilla que emite el haz de láser,
- o bien al uso de una tobera convergente/divergente con una sección muy grande al nivel del cuello, lo que lleva a aumentar considerablemente el consumo de gas de asistencia.
El objetivo de la presente invención es proponer un proceso de corte por haz de láser con gas de asistencia que permita aprovecharse de las ventajas del uso de una tobera de Laval pero que no tenga sus inconvenientes y para poder aumentar la velocidad de corte con respecto a un proceso tradicional.
La solución de la invención es por tanto un proceso de corte de un material (una pieza que se va a cortar) por haz (3, 13, 23) de láser que dispone al menos un medio óptico multifocal (1) para focalizar el haz (3, 13, 23) de láser en múltiples puntos (PF1, PF2) de focalización distintos, en combinación con una tobera convergente/divergente (2) a través de la que se dirige dicho haz (3, 13, 23) de láser y circula un flujo de gas de asistencia del haz de
láser.
Según el caso, el proceso de la invención puede comprender una o varias de las características técnicas siguientes:
- el medio óptico se dispone de tal modo que se obtiene al menos un primer punto (PF1) de focalización que se sitúa cerca de la superficie superior de la pieza que se va a cortar, preferiblemente coincidiendo con dicha superficie superior, o en el espesor de la pieza que se va a cortar en una región cercana a dicha superficie superior, y situándose un segundo punto (PF2) de focalización cerca de la superficie inferior de la pieza que se va a cortar y en el espesor de la misma o fuera de la misma,
\newpage
- el medio óptico divide el haz de láser en un haz secundario central y en un haz secundario periférico, estando focalizado el haz secundario central en el segundo punto (PF2) de focalización y estando focalizado el haz secundario periférico en el primer punto (PF1) de focalización,
- el gas de asistencia se escoge entre oxígeno, nitrógeno, argón, helio, hidrógeno, dióxido de carbono y sus mezclas,
- el material es una pieza de acero no aleado o débilmente aleado, acero inoxidable, acero revestido, aluminio o aleación de aluminio,
- el medio óptico multifocal se escoge entre lentes, espejos y combinaciones de los mismos, preferiblemente una lente bifocal o una combinación de varias lentes,
- el espesor de la pieza que se va a cortar está comprendido entre 0,8 mm y 20 mm, preferiblemente de 2 a 12 mm,
- la pieza que se va a cortar se escoge entre placas, chapas y tubos,
- el gas está a una presión de 0,5 a 30 bares, preferiblemente de 1 a 28 bares.
La invención se refiere también a una instalación de corte por haz de láser asistido por un gas de asistencia susceptible de poner en práctica un proceso según la invención, que comprende:
- al menos un generador de láser para generar al menos un haz de láser,
- al menos un medio óptico multifocal para dividir dicho haz de láser en al menos dos haces de láser secundarios, estando focalizados dichos haces de láser secundarios en al menos un primer punto (PF1) de focalización y un segundo punto (PF2) de focalización distintos uno del otro,
- al menos una tobera convergente/divergente atravesada por dichos haces de láser secundarios, y
- al menos una fuente de gas de asistencia para alimentar dicha tobera convergente/divergente con gas de asistencia.
Como se deduce de lo anterior, la invención se basa en el uso combinado de una tobera convergente/divergente y una lente o un objetivo multifocal, es decir, con múltiples longitudes focales, lo que permite combinar ventajosamente las ventajas de estos dos dispositivos, particularmente por un mejor reparto del flujo térmico generado por el impacto del haz que sale de una lente, de una óptica o de un objetivo multifocal y por un efecto cinético mejorado que resulta del uso de la tobera con un perfil interno convergente/divergente.
La cáustica puede, en el caso de la invención, inscribirse perfectamente en el diámetro interior de la tobera sin riesgo de entrar en contacto con las paredes ya que el reparto del haz de láser en el espacio se encuentra cambiado por el uso de una lente, un espejo, una óptica o un objetivo multifocal.
Por lente, espejo, óptica u objetivo multifocal se entiende uno o varios dispositivos ópticos que permiten focalizar en sincronía varios puntos de focalización, generalmente dos puntos distintos situados sobre el eje del orificio de la tobera, por fraccionamiento del haz principal de láser, emitido por la fuente de láser de potencia, por ejemplo un láser de CO_{2} o de Nd:YAG, en múltiples (normalmente dos) haces secundarios que se cruzan, como se describe en el documento EP-A-929376, es decir que el haz secundario central está focalizado por debajo del haz secundario periférico en el espesor de la pieza que se va a cortar.
El principio de funcionamiento de un dispositivo o medio óptico multifocal es esquemáticamente el siguiente; no obstante, para una mayor precisión se podrá hacer referencia al documento EP-A-929376 (=WO98/14302).
El haz principal de láser emitido por un generador de haz de láser se divide normalmente en dos haces secundarios por medio de un medio óptico bifocal de modo que se obtienen un primer punto PF1 de focalización y un segundo punto PF2 de focalización situados sobre el eje longitudinal de la boquilla del láser.
El primer punto PF1 de focalización que sale del ángulo de convergencia más grande (haz secundario periférico) obtenido con el medio óptico bifocal se sitúa cerca de la superficie superior de la pieza que se va a cortar, preferiblemente coincidiendo con dicha superficie superior o en el espesor del material en una región próxima a dicha superficie superior.
Por otro lado, el segundo punto PF2 de focalización que sale del ángulo de convergencia más pequeño (haz secundario central) obtenido con dicho medio óptico bifocal se sitúa cerca de la superficie inferior de la pieza en el espesor del material o fuera del mismo.
En otras palabras, el haz secundario periférico y el haz secundario central son coaxiales pero con ángulos de convergencia distintos.
\newpage
Los ángulos de convergencia que se seleccionan para cada uno de los haces secundarios pueden ser escogidos empíricamente por el experto en la técnica particularmente en función de la longitud y la geometría de la boquilla (tobera) que equipa el dispositivo de corte por láser, del espesor del material que se va a cortar, de la elección del lugar de focalización de cada uno de los puntos...
Ejemplos comparativos
A modo de ejemplo, las tablas I y II siguientes permiten comparar los resultados obtenidos con distintos combinaciones de ópticas (mono o multifocales) y de boquillas (tobera cilíndrica o tobera convergente/divergente), durante la puesta en práctica de un proceso de corte por haz de láser con gas de asistencia utilizando estas diversas asociaciones lente/tobera.
Durante estos ensayos, se cortó una placa de acero inoxidable de 3 mm de espesor con un haz de láser emitido por un generador de láser del tipo CO_{2} de 1500 W de potencia utilizando nitrógeno como gas de asistencia del haz de láser y con distintos combinaciones de lente/tobera, tal como se detalla en las tablas I y II.
Los ensayos A a D de la tabla I se realizan conservando la presión y el caudal de gas de corte constantes (caudal = 15 m^{3}/h), mientras que los mostrados en la tabla II (ensayos E a H) se realizan conservando la velocidad de corte constante (= 2,2 m/min).
Todas las restantes condiciones (tales como: distancias boquilla/pieza, posiciones de los puntos de focalización, duración previa al gas y posterior al gas...) operativas son, por lo demás, iguales.
El gas utilizado es nitrógeno disponible por la sociedad L'AIR LIQUIDE bajo la referencia comercial LASAL 2001.
TABLA I Corte a presión y caudal de gas constantes
Ensayo A Ensayo B Ensayo C Ensayo D
Técnica anterior Técnica anterior Técnica anterior Invención
Tipo de lente Lente Lente Lente Lente
monofocal clásica monofocal clásica bifocal bifocal
Tipo de tobera Convergente Convergente/ Convergente Convergente/
Divergente Divergente
Gas de corte Nitrógeno Nitrógeno Nitrógeno Nitrógeno
Velocidad de corte 2,2 m/min No se pudo realizar 2,7 m/min 3,0 m/min
Consumo de gas 15 m^{3}/h No se pudo realizar 15 m^{3}/h 15 m^{3}/h
TABLA II Corte a velocidad de corte constante
Ensayo E Ensayo F Ensayo G Ensayo H
Técnica anterior Técnica anterior Técnica anterior Invención
Tipo de lente Lente Lente Lente Lente
monofocal clásica monofocal clásica bifocal bifocal
Tipo de tobera Convergente Convergente/ Convergente Convergente/
Divergente Divergente
Gas de corte Nitrógeno Nitrógeno Nitrógeno Nitrógeno
Velocidad de corte 2,2 m/min No se pudo realizar 2,2 m/min 2,2 m/min
Consumo de gas 15 m^{3}/h No se pudo realizar 14 m^{3}/h 10 m^{3}/h
Estos ensayos muestran claramente que, utilizando una combinación según la invención (óptica bifocal/tobera de Laval) en el corte por haz de láser, se obtiene o bien un aumento de la velocidad de corte, cuando se disponen caudales idénticos a los utilizados con un dispositivo tradicional, o bien una reducción del consumo de gas de asistencia necesario, para una velocidad de corte idéntica a la utilizada con un dispositivo tradicional.
En la figura adjunta, se ha esquematizado el cabezal de corte de una instalación de corte de láser según la invención que comprende, en combinación, uno o más medios ópticos 1, transparentes o reflectantes, por ejemplo una lente bifocal que permite obtener en sincronía dos puntos PF1, PF2 de focalización distintos a partir de un haz principal 3 de láser dividido en dos haces secundarios por dicha lente 1, y una tobera 2 de Laval con perfil interno convergente/divergente para permitir cortar una pieza 4.
Dicha instalación comprende al menos un generador de láser de tipo CO_{2} o de tipo Nd:YAG para generar el haz 3 de láser, una boquilla convergente/divergente 2 que proyecta el gas de asistencia y es atravesada por los dos haces secundarios 13, 23 de láser salidos de la escisión del haz principal 3 de láser, al menos un medio óptico 1 para dividir el haz 3 de láser en un primer haz secundario 13 de láser y en un segundo haz secundario 23 de láser, de modo que se focalizan en dos puntos PF1, PF2 de focalización, y al menos una fuente de gas de asistencia del haz de láser que alimenta la boquilla 2 con gas de asistencia, realizándose la introducción del gas de asistencia en la boquilla 2 de la forma habitual por uno o más orificios de entrada de gas.
Medios ópticos 1 del tipo de lentes con varios puntos de focalización que se pueden utilizar en el marco de la presente invención se describen en el documento WO-A-98/14302 y están disponibles comercialmente por la sociedad V&S.
No obstante, pueden utilizarse también otros medios ópticos pero con la condición de que estos medios ópticos permitan focalizar dos puntos PF1, PF2 de focalización de tal modo que el primer punto PF1 de focalización que sale del ángulo de convergencia más grande, en el presente caso el ángulo \alpha del haz secundario 23, se sitúa cerca de la superficie superior de la pieza 4 que se va a cortar, preferiblemente coincidiendo con dicha superficie superior o en el espesor del material en una región próxima a dicha superficie superior, mientras que el segundo punto PF2 de focalización que sale del ángulo de convergencia más pequeño, en el presente caso el ángulo \beta del haz secundario 13, se sitúa cerca de la superficie inferior de la pieza 14 en el espesor del material o fuera del mismo.
Este tipo de focalización se denomina también focalización cruzada porque los dos haces secundarios se cruzan.
Tal como se ha explicado anteriormente, la tobera 2 es una tobera de Laval con un perfil interno convergente/divergente que tiene por ejemplo un diámetro en el cuello de 0,5 mm a 3 mm y una longitud convergente/divergente de 1 mm a 6 mm. Tales toberas, con un perfil interno adaptado a la geometría de un haz con múltiples puntos de focalización y con las condiciones de presión/flujo deseadas, se pueden realizar industrialmente con medios de fabricación convencionales.
La presente invención se puede aplicar al corte de aceros no aleados y débilmente aleados, aceros inoxidables, aceros revestidos, aluminio y aleaciones de aluminio.

Claims (10)

1. Proceso de corte de un material por haz (3, 13, 23) de láser que pone en práctica al menos un medio óptico multifocal (1) para focalizar el haz (3, 13, 23) de láser en varios puntos (PF1, PF2) de focalización distintos, en combinación con una tobera (2) a través de la que se dirige dicho haz (3, 13, 23) de láser y circula un flujo de gas de asistencia del haz de láser, en el que:
- el medio óptico divide el haz (13) de láser en un haz secundario central (13) y en un haz secundario periférico (23), estando focalizado el haz secundario central (13) en un segundo punto (PF2) de focalización y estando focalizado el haz secundario periférico (23) en un primer punto (PF1) de focalización, y
- el medio óptico se dispone de tal modo que se obtiene el primer punto (PF1) de focalización situado en coincidencia con la superficie superior de la pieza o en el espesor de la pieza que se va a cortar en una región próxima a dicha superficie superior, y el segundo punto (PF2) de focalización se posiciona cerca de la superficie inferior de la pieza que se va a cortar y en el espesor de la misma;
caracterizado porque la tobera es una tobera convergente/divergente.
2. Proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio óptico multifocal se escoge entre lentes, espejos y combinaciones de los mismos.
3. Proceso según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el medio óptico es una lente bifocal o una combinación de varias lentes.
4. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el gas de asistencia se escoge entre oxígeno, nitrógeno, argón, helio, hidrógeno, dióxido de carbono y sus mezclas.
5. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material es una pieza de acero no aleado o ligeramente aleado, acero inoxidable, acero revestido, aluminio o aleación de aluminio.
6. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el espesor de la pieza que se va a cortar está comprendido entre 0,8 mm y 20 mm.
7. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el espesor de la pieza que se va a cortar está comprendido entre 2 y 12 mm.
8. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la pieza que se va a cortar se escoge entre placas, chapas y tubos.
9. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el gas está a una presión de 0,5 a 30 bares.
10. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el gas está a una presión de 1 a 28 bares.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2402230B (en) * 2003-05-30 2006-05-03 Xsil Technology Ltd Focusing an optical beam to two foci
DE102004041273A1 (de) * 2004-08-23 2006-03-02 Alstom Technology Ltd Bohrvorrichtung
FR2880567B1 (fr) * 2005-01-12 2007-02-23 Air Liquide Coupage laser avec lentille a double focale de pieces metalliques de faible epaisseur
FR2880568B1 (fr) * 2005-01-12 2007-03-30 Air Liquide Coupage laser avec lentille a double focale de pieces metalliques de forte epaisseur
FR2893872B1 (fr) * 2005-11-25 2008-10-17 Air Liquide Procede de coupage avec un laser a fibre d'acier c-mn
FR2893873B1 (fr) * 2005-11-25 2008-12-12 Air Liquide Procede de coupage avec un laser a fibre d'acier inoxydable
DE102007024700A1 (de) * 2007-05-25 2008-12-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Materialbearbeitung mit Laserstrahlung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102010029385A1 (de) * 2010-05-27 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Laserinduzierte Fremdzündung für eine Brennkraftmaschine
DE102013214551B4 (de) 2013-07-25 2024-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Drahtdüse und Verfahren zum Laserfügen mit Zusatzdraht mit taktiler Drahtführung
JP2017109238A (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 Ｊｆｅスチール株式会社 レーザ切断方法
JP2017109237A (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 Ｊｆｅスチール株式会社 レーザ切断方法
KR101946898B1 (ko) * 2016-02-25 2019-02-11 주식회사 에이치케이 레이저 가공용 노즐
DE102020205948A1 (de) 2020-05-12 2021-11-18 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Laserschneidverfahren und Laserschneidanlage
DE102021112833A1 (de) 2021-05-18 2022-11-24 Precitec Gmbh & Co. Kg Blende für einen Laserbearbeitungskopf
CN117283140A (zh) * 2022-12-14 2023-12-26 江苏乐希激光装备有限公司 一种火焰辅助多焦点激光切割方法及装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1272661A (en) * 1985-05-11 1990-08-14 Yuji Chiba Reaction apparatus
DE4016199A1 (de) * 1990-05-19 1991-11-21 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zum laserstrahlschneiden
US5521352A (en) * 1993-09-23 1996-05-28 Laser Machining, Inc. Laser cutting apparatus
JPH08108289A (ja) * 1994-10-07 1996-04-30 Sumitomo Electric Ind Ltd レーザ加工用光学装置
GB9516099D0 (en) * 1995-08-05 1995-10-04 Boc Group Plc Laser cutting of materials
DK109197A (da) * 1996-09-30 1998-03-31 Force Instituttet Fremgangsmåde til bearbejdning af et materiale ved hjælp af en laserstråle
JP3346374B2 (ja) * 1999-06-23 2002-11-18 住友電気工業株式会社 レーザ穴開け加工装置
FR2803549B1 (fr) * 2000-01-10 2002-03-29 Air Liquide Procede et installation de coupage laser d'acier doux ou de construction avec optique multifocale
FR2803550B1 (fr) * 2000-01-10 2002-03-29 Air Liquide Procede et installation de coupage laser d'acier inoxydable ou revetu, ou d'aluminium et d'alliages avec optique bifocale
US6376797B1 (en) * 2000-07-26 2002-04-23 Ase Americas, Inc. Laser cutting of semiconductor materials
US6423928B1 (en) * 2000-10-12 2002-07-23 Ase Americas, Inc. Gas assisted laser cutting of thin and fragile materials

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