ES3036954T3 - Method and device for cutting into a workpiece using a laser beam - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para cortar una pieza de trabajo utilizando un rayo láser, que tiene el paso de: emitir un rayo láser pulsado (10) sobre una pieza de trabajo (1) para formar un corte (9), en donde la potencia de pulso emitida promedio (Pmittel) del rayo láser pulsado (10) disminuye durante el proceso de corte. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método y dispositivo para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser

Campo técnico

La presente divulgación se refiere a un método y un dispositivo para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser, y en particular a un método y un dispositivo para controlar un proceso de perforación en el mecanizado de materiales por láser.

Estado de la técnica

En un dispositivo para el mecanizado de materiales por láser, por ejemplo, en un cabezal de mecanizado por láser para corte por láser, el haz láser que emerge de una fuente de luz láser o de un extremo de una fibra láser se enfoca o se colima sobre la pieza de trabajo que se va a mecanizar con la ayuda de una óptica de guía y enfoque del haz. Normalmente, se usa un cabezal de mecanizado por láser con óptica de colimación y óptica de enfoque, en donde la luz láser se suministra a través de una fibra óptica, también conocida como fuente láser.

En el marco del mecanizado de materiales por láser, en particular en el corte por láser, se puede realizar un proceso de perforación mediante el haz láser en la pieza de trabajo. En el corte por láser, el proceso de perforación precede al proceso de corte propiamente dicho. En este proceso se crea un agujero o un orificio de penetración inicial en la pieza de trabajo, que sirve como punto de partida para el proceso de corte. Por lo tanto, el proceso de perforación o la perforación en la pieza de trabajo también se puede denominar proceso de penetración o penetración a través de la pieza de trabajo. Dado que, por ejemplo, un proceso de corte por láser posterior no puede iniciarse sin la perforación, la perforación exitosa de la pieza de trabajo juega un papel importante para el corte por láser. La duración, la calidad y la estabilidad del proceso de perforación dependen de una variedad de parámetros del proceso. Especialmente importante es la duración del proceso de perforación, es decir, el período de tiempo entre la activación del haz de mecanizado y la perforación a través del material o de la pieza de trabajo (también llamada tiempo de penetración tiempo de penetración), factor crítico para la eficiencia del proceso de mecanizado. La duración del proceso de perforación depende de la velocidad de cambio de la profundidad de perforación a lo largo el tiempo. La velocidad de cambio de la profundidad de perforación a lo largo del tiempo se denomina a continuación velocidad de perforación y también refleja la eficiencia del proceso.

El estado de la técnica describe diferentes procesos de perforación en los que se aumenta la frecuencia de pulso o la potencia media del láser dentro de un proceso de perforación hasta la penetración con el fin de minimizar el tiempo de perforación o el tiempo de penetración para un grosor de material determinado. El documento US 5434383 A describe un método de perforación de duración acortada en donde la frecuencia de pulso y el ciclo de trabajo del pulso relativo se incrementan por etapas durante la perforación. Asimismo, el documento D<e>112009001200 B4 describe un método de mecanizado por láser para taladrar y cortar posteriormente, en donde se inicia la perforación con una primera frecuencia y se continúa con una segunda frecuencia más alta que la primera. Sin embargo, en el documento US 6693 256 B2, la potencia máxima del láser se incrementa por etapas durante la perforación.

Tendencias hacia una mayor potencia del láser y mayores grosores de chapa o grosores de pieza de trabajo complican el proceso de perforación y no solo dan lugar a tiempos de penetración más largos, sino también con mayor frecuencia a una parada de perforación, cuando la velocidad de perforación se aproxima a cero y, por lo tanto, no es posible realizar ningún orificio de penetración.

El documento WO 2016/143521 A1 describe un método para fabricar una estructura de unión, que comprende utilizar una fuente de haz láser capaz de oscilar repetidamente un grupo de pulsos láser con un período constante para formar una pluralidad de perforaciones en una porción de superficie de un elemento de metal que constituye una superficie de unión que se va a unir a un elemento de resina, y una etapa de unión de unir el elemento de metal y el elemento de resina entre sí rellenando la pluralidad de perforaciones con el elemento de resina. El grupo de pulsos láser se configura combinando una pluralidad de secuencias de subpulsos en la dirección del eje del tiempo, cuya potencia máxima de los subpulsos es diferente entre sí.

El documento US 2002/0185474 A1 describe un método para micromecanizar sustratos en capas, en particular para perforar agujeros en placas de circuitos impresos, por medio de una pluralidad de pulsos láser.

El documento US 8816246 B2 describe un método para formar agujeros en materiales, en particular en placas de circuitos impresos, mediante una serie de secuencias de pulsos láser.

Resumen de la invención

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método y un dispositivo para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser (también llamado haz de mecanizado), mediante los cuales se puede optimizar un proceso de perforación, en particular para perforar grosores de material más gruesos o piezas de trabajo gruesas, por ejemplo, con un grosor mayor de 10 mm o incluso mayor de 20 mm.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un método y un dispositivo para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser, mediante los cuales se puede minimizar un tiempo de perforación o se puede maximizar una velocidad de perforación.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un método y un dispositivo para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser, mediante los cuales se puede garantizar una perforación segura y se puede evitar una parada de perforación.

Estos objetivos se logran mediante las características de las reivindicaciones independientes. Las características de realizaciones preferidas se especifican en las reivindicaciones subordinadas.

La presente invención se basa en el descubrimiento de que un proceso de perforación se puede optimizar mediante una entrada de energía dirigida o controlada del haz láser en la zona de mecanizado, y en particular mediante la reducción dirigida o controlada de una potencia de pulso media del haz láser irradiado en la zona de mecanizado durante el proceso de perforación. La entrada de energía se puede controlar dependiendo de al menos uno de los siguientes parámetros de proceso y condiciones límite: grosor de material, tipo de material, tiempo de perforación actual, profundidad de perforación actual, tipo de gas de proceso, presión del gas de proceso, posición focal, relación de obtención de imágenes del sistema óptico, tipo de boquilla, diámetro de la boquilla, distribución de intensidad del haz láser, diámetro focal y distancia de la boquilla a la parte superior de la pieza de trabajo. Basándose en los parámetros mencionados, la entrada de energía en el agujero de perforación o en la zona de mecanizado se puede ajustar mediante el tiempo de encendido del pulso, el tiempo de apagado del pulso y/o la potencia máxima del pulso dependiendo del tiempo de perforación actual y/o la profundidad de perforación.

De acuerdo con un aspecto, se proporciona un método para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser (también llamado haz de mecanizado). El método comprende: irradiar un haz láser pulsado sobre una pieza de trabajo para formar un orificio de penetración, en donde una potencia de pulso media irradiada del haz láser pulsado durante la perforación o durante un tiempo de penetración, por ejemplo, se reduce al menos una vez. El tiempo de penetración puede referirse a la duración de la perforación o del proceso de perforación, es decir, al período de tiempo desde el encendido o la primera irradiación del haz láser hasta que penetra en la pieza de trabajo. En otras palabras, un método para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser pulsado comprende: una primera etapa de perforación en la que un haz láser pulsado con una primera potencia de pulso media se dirige o irradia sobre una pieza de trabajo; y una segunda etapa de perforación en la que el haz láser pulsado con una segunda potencia de pulso media se dirige o irradia sobre la pieza de trabajo, en donde la primera potencia de pulso media es mayor que la segunda potencia de pulso media. Preferentemente, la potencia de pulso media irradiada se reduce al menos una vez durante la perforación o durante el tiempo de penetración. La potencia de pulso media irradiada se puede reducir de forma discreta, es decir, por etapas, o de forma continua, o en cualquier combinación de cambios discretos y continuos. La potencia de pulso media irradiada se puede reducir varias veces durante la perforación o durante el tiempo de penetración. De esta manera, se pueden realizar más de dos etapas de perforación, cada uno con potencias de pulso medias diferentes, cada una de las cuales es menor que una potencia de pulso media en una etapa de perforación anterior. La potencia de pulso media irradiada puede ser constante durante una etapa de perforación. La potencia de pulso media irradiada del haz láser pulsado se puede reducir de forma monótona o estrictamente monótona durante la perforación. La potencia de pulso media irradiada del haz láser pulsado al comienzo de la perforación o durante el tiempo de penetración puede ser mayor que la potencia de pulso media irradiada durante la perforación, es decir, al final de la perforación o del tiempo de penetración. Preferentemente, una línea de mejor ajuste o de regresión de la potencia de pulso media irradiada durante el tiempo de penetración, es decir desde el inicio de la perforación hasta la penetración, tiene una pendiente negativa. La potencia de pulso media irradiada del haz láser pulsado se puede ajustar mediante al menos uno de los siguientes ajustes o cambios: ampliar el tiempo de apagado de un pulso, reducir la potencia pico de un pulso, acortar el tiempo de encendido de un pulso, reducir la frecuencia de un pulso y reducir el tiempo de encendido relativo de un pulso. En particular, la reducción de la potencia de pulso media irradiada se puede lograr variando el tiempo de encendido del pulso y el tiempo de apagado del pulso: por ejemplo, el tiempo de apagado del pulso y el tiempo de encendido del pulso se pueden prolongar si el tiempo de encendido del pulso se prolonga menos que el tiempo de apagado del pulso. En otro ejemplo, el tiempo de apagado del pulso y el tiempo de encendido del pulso se pueden acortar si el tiempo de encendido del pulso se acorta más que el tiempo de apagado del pulso. En otro ejemplo, el tiempo de apagado del pulso puede permanecer constante si se acorta el tiempo de encendido del pulso. Si se reduce la potencia de pulso media irradiada prolongando el tiempo de apagado del pulso, la potencia pico del pulso y/o el tiempo de encendido del pulso y/o la energía del pulso se pueden mantener constantes durante la perforación o durante el tiempo de penetración. En una realización, el método puede tener al menos dos etapas de perforación, en donde la primera potencia de pulso media en la primera etapa de perforación es mayor o igual que una potencia de pulso límite media y la segunda potencia de pulso media en la segunda etapa de perforación es menor que la primera potencia de pulso media y/o la potencia de pulso límite media. Opcionalmente, el método puede comprender una tercera etapa de perforación en la que una tercera potencia de pulso media es menor que la segunda potencia de pulso media. La potencia de pulso límite media puede referirse a una potencia de pulso media por encima de la cual la velocidad de perforación se aproxima a cero o por encima de la cual se produce una parada de perforación o por encima de la cual se produce una saturación durante la perforación. La potencia de pulso media límite se puede especificar dependiendo del material y/o el grosor de la pieza de trabajo.

De acuerdo con un aspecto adicional, se proporciona un método para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser (también llamado haz de mecanizado). El método comprende: irradiar un haz láser pulsado sobre una pieza de trabajo para formar un orificio de penetración, en donde un tiempo de apagado del pulso del haz láser pulsado durante la perforación o durante un tiempo de penetración, por ejemplo, se prolonga al menos una vez. El tiempo de penetración puede referirse a la duración de la perforación o proceso de perforación, es decir, un período de tiempo desde el primer encendido del haz láser hasta que penetra en la pieza de trabajo. En otras palabras, un método para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser pulsado comprende: una primera etapa de perforación en la que un haz láser pulsado se dirige o irradia sobre una pieza de trabajo con un primer tiempo de apagado del pulso; y una segunda etapa de perforación en la que el haz láser pulsado se dirige o irradia sobre la pieza de trabajo con un segundo tiempo de apagado del pulso, en donde el primer tiempo de apagado del pulso es más corto que el segundo tiempo de apagado del pulso. Preferentemente, el tiempo de apagado del pulso se prolonga al menos una vez durante la perforación o durante el tiempo de penetración. El tiempo de apagado del pulso del haz láser pulsado se puede prolongar de manera discreta, es decir, por etapas, o de manera continua, o en cualquier combinación de cambios discretos y continuos. El tiempo de apagado del pulso se puede reducir varias veces durante la perforación o durante el tiempo de perforación. Esto significa que se pueden realizar más de dos etapas de perforación, cada una con diferentes tiempos de apagado de pulso, cada uno de los cuales es más largo que el tiempo de apagado del pulso en una etapa de perforación anterior. El tiempo de apagado del pulso puede ser constante durante una etapa de perforación. El tiempo de apagado del pulso se puede aumentar de forma monótona o estrictamente monótona durante la perforación. El tiempo de apagado del pulso del haz láser pulsado al comienzo de la perforación o del tiempo de penetración puede ser menor que el tiempo de apagado del pulso durante la penetración, es decir, al final de la perforación o del tiempo de penetración. Preferentemente, una línea de mejor ajuste o de regresión del tiempo de apagado del pulso durante el tiempo de perforación, es decir desde el inicio de la perforación hasta la penetración, tiene una pendiente positiva. El tiempo de apagado del pulso del haz láser pulsado se puede prolongar reduciendo una frecuencia de pulso y/o reduciendo un ciclo de trabajo del pulso relativo. Se puede mantener constante una potencia pico de pulso y/o un tiempo de encendido del pulso y/o una energía de pulso durante la perforación o durante el tiempo de penetración. En una realización, el método puede tener al menos dos etapas de perforación, en donde el primer tiempo de apagado del pulso en la primera etapa de perforación es menor o igual que un tiempo de apagado del pulso límite y el segundo tiempo de apagado del pulso en la segunda etapa de perforación es mayor que el primer tiempo de apagado del pulso y/o el tiempo de apagado del pulso límite. Opcionalmente, el método puede comprender una tercera etapa de perforación en la que un tercer tiempo de apagado del pulso es mayor que el segundo tiempo de apagado del pulso. El tiempo de apagado del pulso límite puede referirse a un tiempo de apagado del pulso por debajo del cual la velocidad de perforación se aproxima a cero o se produce una parada de perforación o se produce una saturación durante la perforación. El tiempo de apagado del pulso límite se puede especificar dependiendo del material y/o el grosor de la pieza de trabajo.

De acuerdo con otro aspecto adicional, se proporciona un método para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser (también llamado haz de mecanizado). El método comprende: irradiar un haz láser pulsado sobre una pieza de trabajo para formar un orificio de penetración, en donde una frecuencia de pulso del haz láser pulsado durante la perforación o durante un tiempo de penetración, por ejemplo, se reduce al menos una vez. El tiempo de penetración puede referirse a la duración de la perforación o proceso de perforación, es decir, un período de tiempo desde el primer encendido del haz láser hasta que penetra en la pieza de trabajo. En otras palabras, un método para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser pulsado comprende: una primera etapa de perforación en la que un haz láser pulsado con una primera frecuencia de pulso se dirige o irradia sobre una pieza de trabajo; y una segunda etapa de perforación en la que el haz láser pulsado con una segunda frecuencia de pulso se dirige o irradia sobre la pieza de trabajo, en donde la primera frecuencia de pulso es mayor que la segunda frecuencia de pulso. Preferentemente, la frecuencia de pulso se reduce al menos una vez durante la perforación o durante el tiempo de penetración. La frecuencia de pulso del haz láser pulsado se puede ampliar de forma discreta, es decir, por etapas, o de forma continua, o en cualquier combinación de cambios discretos y continuos. La frecuencia de pulso se puede reducir varias veces durante la perforación o durante el tiempo de penetración. De esta forma se pueden realizar más de dos etapas de perforación, cada una con frecuencias de pulso diferentes, cada una de las cuales es inferior a la frecuencia de pulso de una etapa de perforación anterior. La frecuencia de pulso puede ser constante durante una etapa de perforación. La frecuencia de pulso se puede reducir de forma monótona o estrictamente monótona durante la perforación. La frecuencia de pulso del haz láser pulsado al comienzo de la perforación o del tiempo de penetración puede ser mayor que la frecuencia de pulso durante la penetración, es decir, al final de la perforación o del tiempo de penetración. Preferentemente, una línea de mejor ajuste o de regresión de la frecuencia de pulso durante el tiempo de penetración, es decir desde el inicio de la perforación hasta la penetración, tiene una pendiente negativa. La frecuencia de pulso del haz láser pulsado se puede reducir prolongando un tiempo de apagado del pulso. Se puede mantener constante una potencia pico de pulso y/o un tiempo de encendido del pulso y/o una energía de pulso durante la perforación o durante el tiempo de penetración. En una realización, el método puede tener al menos dos etapas de perforación, en donde la primera frecuencia de pulso en la primera etapa de perforación es mayor o igual que una frecuencia de pulso límite y la segunda frecuencia de pulso en la segunda etapa de perforación es menor que la primera frecuencia de pulso y/o la frecuencia de pulso límite. Opcionalmente, el método puede comprender una tercera etapa de perforación en la que una tercera frecuencia de pulso es menor que la segunda frecuencia de pulso. La frecuencia de pulso límite puede referirse a una frecuencia de pulso a partir de la cual la velocidad de perforación se aproxima a cero o a partir de la cual se produce una parada de perforación o a partir de la cual se produce una saturación durante la perforación. La frecuencia de pulso límite se puede especificar dependiendo del material y/o el grosor de la pieza de trabajo.

Cada uno de estos aspectos puede tener una o más de las siguientes características:

Los parámetros del pulso pueden incluir la potencia de pulso media irradiada, el tiempo de apagado del pulso, el tiempo de encendido del pulso, la frecuencia de pulso, el período del pulso, el ciclo de trabajo del pulso relativo y/o la potencia pico del pulso. Al menos uno de los parámetros de pulso, seleccionado del grupo que comprende la potencia de pulso media irradiada, el tiempo de apagado del pulso, el tiempo de encendido del pulso, la frecuencia de pulso, el ciclo de trabajo del pulso relativo y la potencia pico del pulso, se puede ajustar dependiendo de un material y/o un grosor de la pieza de trabajo (también llamado grosor del material) y/o de un tiempo de perforación actual y/o de una profundidad de perforación actual. En particular, se puede seleccionar una primera frecuencia de pulso, una primera potencia de pulso media y/o un primer tiempo de apagado del pulso dependiendo del material y/o del grosor de la pieza de trabajo. En función de un tiempo de perforación actual y/o de una profundidad de perforación actual, se puede ajustar una frecuencia de pulso, una potencia de pulso media y/o un tiempo de apagado del pulso, en particular en una etapa de perforación posterior a la primera etapa de perforación. En particular, al menos uno de los parámetros de pulso seleccionados del grupo que comprende la potencia de pulso media irradiada, el tiempo de apagado del pulso, el tiempo de encendido del pulso, la frecuencia de pulso, el ciclo de trabajo del pulso relativo y la potencia pico del pulso se pueden cambiar en función de al menos uno del grosor de la pieza de trabajo, el material de la pieza de trabajo, un tipo de gas de proceso, una presión de gas de proceso, una posición focal, una relación de obtención de imágenes del sistema óptico o el cabezal de mecanizado por láser, un diámetro focal y una distancia de la boquilla a la parte superior de la pieza de trabajo, y dependiendo del tiempo de perforación actual y/o la profundidad de perforación.

Preferentemente, el tiempo de encendido del pulso es constante durante la perforación o durante el tiempo de penetración. El tiempo de encendido del pulso se puede configurar dependiendo de un material o de un grosor de la pieza de trabajo.

Preferentemente, la potencia pico del pulso es constante durante la perforación o durante el tiempo de penetración. La potencia pico del pulso se puede ajustar dependiendo de un material o de un grosor de la pieza de trabajo.

Preferentemente, una energía del pulso es constante durante la perforación o durante el tiempo de penetración. En otras palabras, el producto de la potencia pico del pulso y el tiempo de encendido del pulso se puede ajustar como constante. La energía del pulso se puede ajustar dependiendo del material o el grosor de la pieza de trabajo. Opcionalmente, se puede ajustar un valor mínimo para la energía del pulso dependiendo del material o el grosor de la pieza de trabajo.

Preferentemente, la duración de las etapas de perforación individuales es diferente. Por ejemplo, una duración de una primera etapa de perforación puede ser más larga que la de una posterior, por ejemplo, segunda o tercera etapa de perforación. En el caso de un cambio discreto o por etapas en la potencia de pulso media, el tiempo de apagado del pulso y/o la frecuencia de pulso, un primer cambio, es decir, un cambio de la primera a la segunda etapa de perforación, también puede ser mayor que un segundo cambio, es decir, un cambio de la segunda etapa de perforación a una tercera etapa de perforación.

En una realización, una frecuencia de pulso utilizada al comienzo de la perforación y/o en la primera etapa de perforación puede ser mayor o igual que una frecuencia de pulso límite. La frecuencia de pulso límite se puede especificar dependiendo del material y/o del grosor de la pieza de trabajo.

En una realización, un tiempo de apagado del pulso utilizado al comienzo de la perforación y/o en la primera etapa de perforación puede ser mayor o igual que un tiempo de apagado del pulso límite. El tiempo de apagado del pulso límite se puede especificar dependiendo del material y/o del grosor de la pieza de trabajo.

Preferentemente, el tiempo de encendido del pulso está, por ejemplo, durante la duración de penetración, en un intervalo entre 0,01 ms y 100 ms (0,01 ms < ton < 100 ms), en particular entre 0,1 ms y 10 ms (0,1 ms < ton < 10 ms). Preferentemente, el tiempo de apagado del pulso está, por ejemplo, durante la duración de penetración, en un intervalo entre 0,01 ms y 100 ms (0,01 ms < t f < 100 ms), en particular entre 0,1 ms y 10 ms (0,1 ms < toff < 10 ms).

Preferentemente, un tiempo de encendido del pulso o un período de pulso del haz láser pulsado, por ejemplo, durante la duración de penetración, en un intervalo de microsegundos o milisegundos. En este caso, la perforación se puede lograr principalmente fundiendo la pieza de trabajo. Se puede utilizar un láser de fibra, de disco o de diodo directo. La longitud de onda del haz láser pulsado está preferentemente en el intervalo de 800 nm a 1300 nm. Preferentemente, la frecuencia de pulso se ajusta dependiendo del grosor de la pieza de trabajo. Para un grosor de pieza de trabajo de 10 mm a 15 mm, la frecuencia de pulso puede estar, por ejemplo, durante la duración de penetración, en un intervalo entre 400 Hz y 3000 Hz (400 Hz < f < 3000 Hz), en particular entre 600 Hz y 1500 Hz (600 Hz < f < 1500 Hz). Aquí la frecuencia de pulso se puede cambiar al menos una vez durante la perforación. Si el grosor de la pieza de trabajo es mayor de 15 mm a 20 mm, se puede aumentar la frecuencia de pulso, por ejemplo, durante la duración de penetración, en un intervalo entre 300 Hz y 2000 Hz (300 Hz < f < 2000 Hz), en particular entre 400 Hz y 900 Hz (400 Hz < f < 900 Hz). Aquí la frecuencia de pulso se puede cambiar al menos una vez durante la perforación. Si el grosor de la pieza de trabajo es mayor de 20 mm a 25 mm, se puede aumentar la frecuencia de pulso, por ejemplo, durante la duración de penetración, en un intervalo entre 300 Hz y 1500 Hz (300 Hz < f < 1500 Hz), en particular entre 400 Hz y 800 Hz (400 Hz < f < 800 Hz). Aquí la frecuencia de pulso se puede cambiar al menos dos veces durante la perforación. Si el grosor de la pieza de trabajo es mayor de 25 mm, se puede aumentar la frecuencia de pulso, por ejemplo, durante la duración de penetración, en un intervalo entre 200 Hz y 1000 Hz (200 Hz < f < 1000 Hz), en particular entre 400 Hz y 700 Hz (400 Hz < f < 700 Hz). Aquí la frecuencia de pulso se puede cambiar al menos dos veces durante la perforación.

El método se utilizará para perforar piezas de trabajo con un grosor de al menos 10 mm, en particular con un grosor de al menos 20 mm, por ejemplo, con un grosor de 30 mm. Una potencia pico del pulso del haz láser pulsado durante la perforación es preferentemente de al menos 4 kW, y en particular puede ser mayor o igual que 6 kW.

El material es una pieza de trabajo metálica. La pieza de trabajo puede estar hecha de metal o contener metal. La pieza de trabajo puede estar formada por o ser una chapa metálica. Además, un material de la pieza de trabajo o la chapa puede comprender o ser al menos una de una aleación de acero estructural, una aleación de acero inoxidable, una aleación de aluminio, una aleación de cobre, una aleación de latón, acero estructural, acero inoxidable, aluminio, cobre y latón.

Preferentemente, un gas de proceso inerte, por ejemplo, nitrógeno, argón o similar, es dirigido a la pieza de trabajo. El gas de proceso puede golpear la pieza de trabajo coaxialmente con el haz láser.

El método de perforación se puede utilizar para preparar un proceso de corte por láser. En otras palabras, el método puede comprender, además: cortar la pieza de trabajo mediante el láser a partir del orificio de penetración. En consecuencia, de acuerdo con una realización de la presente invención, también se proporciona un método para corte por láser, que comprende el método para perforar de acuerdo con una de las realizaciones descritas en esta divulgación; y cortar mediante el haz láser a partir del orificio de penetración. Durante el método de perforación (en su totalidad) o durante la perforación (en su totalidad) el haz láser (también llamado haz de mecanizado) puede ser pulsado. Durante el corte por láser, el haz láser se utiliza preferentemente de forma continua. Por supuesto, el mismo haz láser se puede utilizar para cortar y perforar con láser, posiblemente con diferentes parámetros. En otras palabras, el haz láser para perforar y el haz láser para cortar pueden provenir de la misma fuente láser.

De acuerdo con un aspecto adicional, se especifica un dispositivo para el mecanizado de material por láser de una pieza de trabajo. El dispositivo comprende una fuente láser para generar un haz láser; un cabezal de mecanizado por láser para irradiar el haz láser sobre una pieza de trabajo; y un dispositivo de control configurado para controlar el dispositivo para realizar un método de perforación y corte por láser con las etapas de: irradiar el haz láser pulsado sobre una pieza de trabajo metálica para formar un orificio de penetración, en donde una potencia de pulso media irradiada del haz láser pulsado se reduce durante la perforación, y cortar mediante el haz láser a partir del orificio de penetración formado.

En el contexto de esta divulgación, el tiempo de apagado del pulso puede definirse como el tiempo de un período de pulso en el que la potencia irradiada está por debajo de un valor umbral predeterminado, por ejemplo, por debajo del 30 %, o 20 %, o 10 % de una potencia máxima del láser o una potencia pico del pulso. En otras palabras, dentro del alcance de esta divulgación, el tiempo de encendido del pulso puede definirse como el tiempo de un período de pulso en el que la potencia irradiada está por encima de un valor umbral predeterminado, por ejemplo, por encima del 30 %, o 20 %, o 10 % de una potencia máxima del láser o una potencia pico del pulso.

Además, dentro del alcance de esta divulgación, un parámetro de pulso, por ejemplo, la potencia de pulso media irradiada, una potencia pico de pulso, una frecuencia de pulso, un período de pulso, un tiempo de apagado del pulso, un tiempo de encendido del pulso, un ciclo de trabajo de pulso relativo y/o una energía de pulso, puede estar en un intervalo de ±0,2 o ±0,1 veces el valor medio de este parámetro de pulso, en lugar de ser constante.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones de ejemplo de la divulgación se ilustran en las figuras y se describen con más detalle a continuación. Estas muestran:

La figura 1 muestra una estructura esquemática de un dispositivo para el mecanizado de materiales por láser de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

La figura 2 una representación esquemática de los parámetros de pulso,

La figura 3A muestra una representación gráfica de valores medidos del tiempo de penetración dependiendo de la frecuencia de pulso para diferentes grosores de pieza de trabajo.

La figura 3B microfotografías de un proceso de perforación en una chapa de acero inoxidable de 30 mm de grosor con diferentes frecuencias de pulso,

La figura 4A una representación esquemática de un proceso de perforación con una frecuencia de pulso límite en un primer momento,

La figura 4B una representación esquemática del proceso de perforación de la figura 4A en un segundo momento después de que se produzca una parada de perforación,

La figura 5 una representación esquemática de la frecuencia de pulso dependiendo del tiempo de perforación durante un método de perforación con disminución gradual de la frecuencia de pulso de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

La figura 6 una representación esquemática de la potencia del láser irradiada o la secuencia de pulsos irradiados dependiendo del tiempo de perforación durante un método de perforación con una reducción por etapas de la frecuencia de pulso a un tiempo de pulso constante de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

Las figuras 7A a D representaciones esquemáticas de la relación entre la frecuencia de pulso y la profundidad de perforación durante el método de perforación de la figura 6,

La figura 8 una representación esquemática de la frecuencia de pulso dependiendo del tiempo de perforación durante un método de perforación con reducción por etapas de las bandas de frecuencia de pulso de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación, y

La figura 9 una representación esquemática de la frecuencia de pulso dependiendo del tiempo de perforación durante un método de perforación con reducción de una línea de mejor ajuste de la frecuencia de pulso de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.

Descripción detallada de la invención

En lo sucesivo, a menos que se indique lo contrario, se usarán los mismos símbolos de referencia para elementos idénticos y equivalentes.

La figura 1 muestra una representación esquemática de un dispositivo para el mecanizado de materiales por láser de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. El dispositivo para el mecanizado de materiales por láser puede comprender un cabezal de mecanizado por láser 100, en particular un cabezal de corte por láser, para irradiar un haz láser 10 sobre una pieza de trabajo 1, una fuente láser 200 para generar el haz láser 10 y un dispositivo de control 300. El dispositivo de control 300 está dispuesto o configurado para controlar el dispositivo, en particular para controlar el dispositivo de acuerdo con un método de acuerdo con una de las realizaciones descritas en esta divulgación.

La fuente láser 200 emite un haz láser 10, también llamado haz de mecanizado, que es guiado y enfocado sobre la pieza de trabajo 1 mediante una óptica de mecanizado. La óptica de mecanizado y/o la fuente láser 200 están conectadas al dispositivo de control 300. Además de la función de control, el dispositivo de control 300 también puede tener una función de evaluación y/o cálculo. La óptica de mecanizado puede tener elementos ópticos transmisores y/o reflectores para la guía y conformación del haz. Además, el dispositivo para el mecanizado de materiales por láser puede tener un suministro de gas para suministrar un gas de proceso a una zona de mecanizado en la pieza de trabajo 1.

Durante la perforación, el haz láser 10 se dirige en forma pulsada sobre la pieza de trabajo 1. En la figura 2 se representa una descripción general esquemática de los parámetros de pulso. El período de pulso o período de pulso T resulta del tiempo de encendido del pulso ton y del tiempo de apagado del pulso toff:

T _ ton toff.

El tiempo de encendido del pulso ton se refiere al período de tiempo del pulso láser durante el cual se irradia energía sobre la pieza de trabajo 1. En consecuencia, el tiempo de apagado del pulso toff indica el período de tiempo durante el cual no se irradia energía o prácticamente no se irradia energía sobre la pieza de trabajo 1. La inversa del período de pulso T se denomina frecuencia de pulso: f = 1/T. Por lo tanto, la frecuencia de pulso depende tanto del tiempo de encendido como del tiempo de apagado del pulso. La relación entre el tiempo de encendido del pulso y el período de pulso se denomina ciclo de trabajo relativo del pulso R: R = ton/T. La potencia pico del pulso Ppico puede corresponder a la potencia máxima del láser proporcionada por la fuente láser 200, en adelante denominada potencia máxima del láser, Pmáx. La energía irradiada durante un pulso, es decir, la llamada energía de pulso, se calcula a partir del producto de la potencia pico del pulso y el tiempo de encendido del pulso:

Epulso = P pico ton.

En consecuencia, la potencia de pulso media irradiada se calcula a partir del producto del ciclo de trabajo relativo y la potencia pico del pulso o del producto de la potencia pico del pulso y el tiempo de encendido del pulso y la frecuencia de pulso:

Pmedia = Pp R = Ppico * ton * f = Ppico * (1 toff / ton toff)).

Para los fines de la presente divulgación, no solo se puede considerar como tiempo de apagado del pulso el tiempo del período de pulso durante el cual no se irradia energía, sino también un tiempo del período de pulso durante el cual la energía irradiada o la potencia irradiada permanece por debajo de un valor umbral. En la figura 2 se muestra un valor umbral para la potencia radiada como Pvu,off. Esto significa que tan pronto como la potencia actual irradiada hacia la pieza de trabajo esté por debajo de este valor umbral Pvu,off, se produce un tiempo de apagado del pulso. El valor umbral puede ser, por ejemplo, el 30 % de la potencia máxima del láser (Pvu,off = 0,3 * Pmáx) o el 20 % de la potencia máxima del láser o incluso el 10 % de la potencia máxima del láser.

De acuerdo con la presente divulgación, el dispositivo de control 300 está configurado para controlar una entrada de energía en la zona de mecanizado o en la pieza de trabajo 1 dependiendo de uno o más de los siguientes parámetros de proceso y condiciones límite: grosor del material o grosor de la pieza de trabajo, material de la pieza de trabajo, tiempo de perforación actual, profundidad de perforación actual, tipo de gas de proceso, presión del gas de proceso, posición focal, relación de obtención imágenes del sistema óptico, diámetro focal y distancia de la boquilla a la parte superior de la pieza de trabajo. Basándose en al menos uno de los parámetros mencionados, la entrada de energía se puede controlar mediante el tiempo de encendido del pulso (ton), el tiempo de apagado del pulso (toff) y/o la potencia pico del pulso (Ppico) dependiendo del tiempo de perforación actual o de la profundidad de perforación. Al conocer las relaciones causales en la zona de proceso, es posible ajustar específicamente los parámetros de proceso y así aumentar la eficiencia del proceso.

Por regla general, la velocidad de perforación (cambio de la profundidad de perforación a lo largo del tiempo) disminuye al aumentar la profundidad de perforación, y el tiempo de penetración, es decir, el período de tiempo desde la primera irradiación del haz láser sobre la pieza de trabajo hasta la penetración, aumenta al aumentar la profundidad de perforación s. En la figura 3A se representa el tiempo de penetración (en segundos) dependiendo de una frecuencia de pulso seleccionada (en hercios) para diferentes grosores de material o grosores de la pieza de trabajo (en milímetros). En este caso, la frecuencia de pulso permanece constante durante todo el proceso de perforación. A medida que la frecuencia de pulso disminuye, el tiempo de penetración aumenta desproporcionadamente. La causa es, entre otras cosas, la creciente resolidificación de la masa fundida en la pared del agujero de perforación. Como resultado, la velocidad de perforación disminuye y la eficiencia del proceso disminuye. Además, se muestra de forma sombreada una región de saturación en la que se detiene la eliminación de profundidad, así como una denominada frecuencia de pulso límite dependiendo del grosor del material. La frecuencia de pulso límite describe un umbral de frecuencia de pulso por encima del cual ya no es posible realizar una penetración segura bajo determinados parámetros de proceso y condiciones límite. La frecuencia de pulso límite se desplaza hacia frecuencias de pulso más bajas a medida que aumenta el grosor del material.

En la figura 3B se muestran microfotografías de orificios de penetración en una pieza de trabajo de acero inoxidable de 30 mm de grosor con una potencia pico de pulso de 6 kW (véase la curva superior en la figura 3A). A una frecuencia de pulso de 350 Hz (constante), el tiempo de penetración es de 3,6 s (primera imagen desde la izquierda en la figura 3B), a una frecuencia de pulso de 400 Hz (constante) el tiempo de penetración es de 2,5 s (segunda imagen desde la izquierda en la figura 3B), y a una frecuencia de pulso de 500 Hz (constante), el tiempo de penetración es de 1,7 s (tercera imagen desde la izquierda en la figura 3B). A una frecuencia de pulso de 588 Hz (constante) hay una parada de perforación (no hay penetración, a la derecha en la figura 3B).

En las figuras 4A y 4B se representa esquemáticamente el orificio de penetración 3 durante la perforación con una frecuencia de pulso límite durante dos momentos diferentes. A partir de una determinada profundidad de perforación s, el tiempo entre los pulsos individuales (tiempo de apagado del pulso) es demasiado corto o la frecuencia de pulso es demasiado alta para expulsar el material fundido en cantidad suficiente del orificio de penetración 3, de modo que se produce una parada de perforación. Otra razón para la parada de perforación es la disminución de la energía acoplada del haz láser 10 en la base de perforación 5 a medida que aumenta la profundidad de perforación s y la distancia cada vez mayor que debe recorrer el material fundido hasta salir del orificio de penetración 3 (véase la figura 4A). A medida que aumenta la profundidad de penetración, la energía irradiada también calienta cada vez más los lados del orificio de penetración 3, de modo que puede producirse una fusión similar a una cueva. Para grosores de material elevados, por ejemplo, mayores de 20 mm, puede producirse una saturación del proceso de perforación (véase la figura 4B), en el que la velocidad de perforación se acerca a 0 (parada de perforación) cuando la frecuencia de pulso es arbitrariamente alta o superior a una frecuencia de pulso límite respectiva. La masa fundida residual en el orificio de penetración 3 y los pulsos subsiguientes provocan un calentamiento creciente de la zona de mecanizado de pulso a pulso. Esto crea una acumulación de calor en el agujero de perforación (mecanismo de pulso a pulso), lo que hace que una determinada región de material se funda transversalmente a la dirección de perforación y llene repetidamente la base de perforación 5 con material. La profundidad de penetración s alcanzada previamente disminuye y como resultado se establece una profundidad de penetración límite sumite (véase la figura 4B y la figura 3B derecha). No es posible realizar una penetración segura (parada de perforación en la dirección de perforación).

Para evitar una parada de perforación y al mismo tiempo acortar el tiempo de penetración, de acuerdo con la invención se reduce la potencia de pulso media irradiada sobre la pieza de trabajo durante la perforación. Esto permite maximizar la velocidad de perforación a lo largo de la profundidad de penetración mientras se garantiza una penetración. A continuación se describen varias realizaciones del método de perforación de acuerdo con la presente divulgación.

A continuación, de acuerdo con las realizaciones, se proporciona un método para perforar una pieza de trabajo, así como un dispositivo para el mecanizado de materiales por láser con un dispositivo de control configurado para llevar a cabo este método. De acuerdo con algunas realizaciones, la potencia de pulso media irradiada se reduce bajando la frecuencia de pulso durante la perforación. Sin embargo, la presente invención no se limita a esto. Como alternativa, la potencia de pulso media irradiada se puede reducir, por ejemplo, prolongando el tiempo de apagado del pulso y/o acortando el tiempo de encendido del pulso y/o reduciendo un ciclo de trabajo relativo.

En la realización representada en la figura 5, la frecuencia de pulso se reduce por fases o por etapas o discreta. Por ejemplo, la frecuencia de pulso se reduce al menos una vez, preferentemente al menos dos veces, durante el tiempo de penetración. En este caso, el método de perforación puede tener al menos una primera etapa de perforación, etapa 1, con una primera frecuencia de pulso f y una segunda etapa de perforación, etapa 2, con una segunda frecuencia de pulso f<2>, en donde la primera frecuencia de pulso fi es mayor que la segunda frecuencia de pulso f<2>. La primera etapa de perforación, etapa 1, tiene lugar por lo tanto al comienzo de la perforación y la segunda etapa de perforación, etapa 2, tiene lugar después de la primera etapa de perforación, etapa 1. Sin embargo, el método también se puede utilizar para cualquier número, por ejemplo, n, de etapas de perforación, en donde la frecuencia de pulso de cada etapa de perforación es menor que la de una etapa de perforación anterior. La frecuencia de pulso puede ser constante durante una etapa de perforación. Como alternativa, como se describe a continuación para la figura 9, la frecuencia de pulso durante una etapa de perforación puede estar en un intervalo del 80 % y el 120 %, preferentemente el 90 % y el 110 %, de la frecuencia de pulso media fn de esta n-ésima etapa de perforación (es decir, fn ± 0,2* fn o fn ± 0,1* fn). El cambio en la frecuencia de pulso entre las etapas de perforación, es decir, Af-i<,2>, puede ser igual o diferente. Preferentemente, un primer cambio, es decir, Af-i<,2>, es mayor que un segundo cambio, es decir Af<2,3>. Asimismo, la duración de las etapas de perforación individuales puede ser la misma o diferente. Preferentemente, la duración de la primera etapa de perforación es la más larga.

Como alternativa a una reducción por etapas o discreta, la frecuencia de pulso se puede reducir en cualquier combinación de reducciones discretas y continuas durante el tiempo de penetración (ver también la figura 8).

Con respecto a la figura 5, se describe al menos un cambio o reducción de la frecuencia de pulso (f<2>< f-i). La frecuencia de pulso al inicio de la perforación o al inicio del tiempo de penetración f y/o las frecuencias de pulso f<2>a fn de las etapas de perforación posteriores se pueden ajustar en función del grosor de la pieza de trabajo y/o del tiempo de perforación actual y/o de la profundidad de perforación actual.

En una realización, la perforación se puede realizar con una frecuencia de pulso variable con dos cambios en la frecuencia de pulso. Preferentemente, la frecuencia de pulso al inicio de la perforación y/o en la primera etapa de perforación es mayor o igual que la frecuencia de pulso límite para esta pieza de trabajo, que puede depender del grosor de la pieza de trabajo y del material de la pieza de trabajo.

En la figura 6 se representa esquemáticamente una realización adicional. Como en la figura 5, la frecuencia de pulso se reduce en n etapas de perforación hasta la penetración. Además, en la realización mostrada en la figura 6, el pulso en el tiempo ton permanece constante o casi constante durante todo el proceso de perforación. En el último caso, el tiempo de encendido del pulso puede desviarse en ±20 % o ±10 % del tiempo de encendido del pulso medio durante el tiempo de penetración. En otras palabras, un pulso casi constante puede estar dentro de una banda de 0,8 * ton a 1,2 * ton o de 0,9 * ton a 1,1 * ton.

Preferentemente, el valor para el tiempo de encendido del pulso ton se selecciona dependiendo del grosor de la pieza de trabajo. En este caso, la potencia de pulso media o la frecuencia de pulso se reduce aumentando el tiempo de apagado del pulso toff, por ejemplo, dependiendo del tiempo de perforación (figura 6) o dependiendo de la profundidad de perforación (figura 7). Esto garantiza que la masa fundida tenga tiempo suficiente entre pulsos a medida que aumenta la profundidad de penetración, por ejemplo, para ser expulsada del agujero de perforación mediante gas de proceso inyectado.

En la realización mostrada en la figura 6, en lugar de un tiempo de encendido del pulso constante, la energía de pulso irradiada E<puiso>, es decir, el producto de la potencia pico del pulso y el tiempo de encendido del pulso, se puede mantener constante, los otros parámetros del pulso se pueden seleccionar de la misma manera que en la realización mostrada en la figura 6. Opcionalmente, la energía del pulso se puede ajustar a un valor mínimo dependiendo del material y el grosor.

En otra realización ilustrada en la figura 7, el grosor de la pieza de trabajo es de al menos 20 mm y la potencia pico del pulso pico es de al menos 4 kW. El método de perforación tiene al menos tres etapas con diferentes frecuencias de pulso. El proceso de perforación se inicia con una primera frecuencia de pulso mayor o igual que una frecuencia de pulso límite dependiendo del grosor de la pieza de trabajo (figura 7A: fumite ^ f-0. Esto puede corresponder a la etapa 1 de la figura 5. Después de un tiempo de penetración y/o una profundidad de perforación predeterminados, la frecuencia de pulso se reduce a una segunda frecuencia de pulso f<2>, que es menor que la primera frecuencia de pulso o que la frecuencia de pulso límite (figura 7B: f<2>< f o f<2>< fumite ^ f-0. Esto puede corresponder a la etapa 2 de la figura 5. Después de un tiempo de perforación y/o una profundidad de perforación predeterminados adicionales, la frecuencia de pulso se reduce a una tercera frecuencia de pulso f<3>, que es menor que la segunda frecuencia de pulso (figura 7C: f<3>< f<2>) y se mantiene hasta la penetración 9 (véase 7D). En el ejemplo de perforación de una pieza de trabajo de acero inoxidable de 30 mm de grosor con una potencia pico del pulso de 6 kW de la figura 3, con este método se pudo reducir el tiempo de perforación en más del 50 %, es decir, de 1,7 s a una frecuencia de pulso constante de 500 Hz a 0,8 s. La frecuencia de pulso se cambió dos veces durante la perforación: desde una primera frecuencia de pulso al inicio de la perforación de f = 588 Hz a una segunda frecuencia de pulso de f<2>= 400 Hz y a continuación a una tercera frecuencia de pulso de f<3>= 350 Hz. La primera frecuencia de pulso f<1>de 588 Hz fue más alta que la frecuencia de pulso límite (véase la figura 3A). Esto dio como resultado un proceso de perforación optimizado en términos de tiempo de penetración corto y una penetración segura.

Como se mencionó anteriormente, la potencia de pulso media o la frecuencia de pulso no tienen que reducirse de manera monótona o estrictamente monótona. En lugar de ello, la potencia de pulso media o la frecuencia de pulso se pueden reducir por etapas o por fases, en donde la potencia de pulso media o la frecuencia de pulso pueden moverse en cada etapa dentro de una banda de potencia o banda de frecuencia de pulso. Esto significa que durante cada etapa, la potencia de pulso media o la frecuencia de pulso está dentro de una banda con un valor mínimo predeterminado y un valor máximo predeterminado. La banda de potencia se puede definir mediante una desviación de ±20 %, en particular de ±10%de la potencia de pulso media durante la etapa de perforación, etapa n. De forma análoga, la banda de frecuencia de pulso se puede definir mediante una desviación de ±20 %, en particular de ±10 % de la frecuencia de pulso media fn durante la etapa de perforación, etapa n. En la figura 8 se representan bandas de frecuencia de pulso a modo de ejemplo, en las que la frecuencia de pulso puede moverse durante las etapas individuales 1, ... n. Las bandas de frecuencia de pulso cambian a valores más pequeños con cada etapa. Por ejemplo, las bandas de frecuencia de pulso pueden disminuir por etapas o por fases. En la figura 8, las bandas de frecuencia de pulso se definen de la siguiente manera: f-i,mm = 0,8 * f (o 0,9 * f-i); f-i,máx = 1,2 * f (o 1,1 * f-i); f<2>,mín = 0,8 * f<2>(o 0,9 * f<2>); f<2>,máx = 1,2 * f<2>(o 1,1 * f<2>); fn,mín = 0,8 * fn (o 0,9 * fn); y fn,máx = 1,2 * fn (o 1,1 * fn). En otras palabras, los aumentos leves en la frecuencia de pulso se pueden despreciar siempre que la frecuencia de pulso se reduzca en promedio hasta la penetración. Si se reduce la potencia de pulso media modificando otro parámetro del pulso, por ejemplo, prolongando el tiempo de apagado del pulso, este cambio también se puede realizar por etapas, de modo que este parámetro del pulso puede estar en cada etapa dentro de una banda de ±20 %, en particular de ±10 % del valor medio de este parámetro del pulso en esta etapa.

Del mismo modo, la potencia de pulso media o la frecuencia de pulso se pueden reducir de forma continua o casi continua. Para este fin, puede ser suficiente que la potencia de pulso media o la frecuencia de pulso estén en una banda que disminuye en promedio con el tiempo (véase la figura 9). Esto significa que la potencia de pulso media o la frecuencia de pulso disminuye con el tiempo. En otras palabras, la potencia de pulso media o la frecuencia de pulso se pueden considerar reducidas si una línea de mejor ajuste o de regresión (línea discontinua en la figura 9) tiene una pendiente negativa durante el tiempo de penetración, es decir, desde el inicio de la perforación hasta la penetración. Esto se debe a que un aumento muy corto en la potencia de pulso media o en la frecuencia de pulso puede ser insignificante para el método de perforación de acuerdo con esta divulgación. Si se reduce la potencia de pulso media cambiando otro parámetro del pulso, por ejemplo, prolongando el tiempo de apagado del pulso, este cambio también puede ser continuo o casi continuo, siempre que una línea de mejor ajuste o de regresión de este parámetro de pulso tenga una pendiente negativa durante el tiempo de penetración.

De acuerdo con las realizaciones de esta divulgación, se proporcionan un método y un dispositivo para perforar una pieza de trabajo mediante un haz láser, con lo que se puede minimizar una duración de la perforación o se puede maximizar una velocidad de perforación mientras se garantiza una penetración más segura y se evita una parada de perforación.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Método para perforar una pieza de trabajo metálica con un grosor de al menos 10 mm mediante un haz láser, que comprende:

irradiar un haz láser pulsado (10) sobre una pieza de trabajo metálica (1) con un grosor de al menos 10 mm para formar un orificio de penetración (9),

caracterizado por que

la potencia de pulso media irradiada (Pmedia) del haz láser pulsado (10) se reduce durante la perforación.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la potencia de pulso media irradiada (Pmedia) se reduce de forma discreta y/o por etapas y/o de forma continua.

3. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la línea de mejor ajuste de la potencia de pulso media irradiada (Pmedia) tiene una pendiente negativa durante la perforación.

4. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la potencia de pulso media irradiada (Pmedia) y/o la frecuencia de pulso (f) se reducen por etapas y, durante cada etapa, se mantienen dentro de una banda con un valor mínimo y un valor máximo predeterminados.

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la potencia de pulso media irradiada (Pmedia) se reduce mediante al menos uno de los siguientes cambios en los parámetros de pulso del haz láser pulsado (10): prolongación de un tiempo de apagado del pulso (toff), acortamiento de un tiempo de encendido del pulso (ton), reducción de una frecuencia de pulso (f) y reducción de un ciclo de trabajo relativo del pulso.

6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la potencia de pulso media irradiada (Pmedia) se reduce prolongando el tiempo de apagado del pulso (toff), y la potencia pico del pulso (Ppico) y/o el tiempo de encendido del pulso (ton) y/o la energía del pulso (Epulso) se mantienen constantes durante la perforación.

7. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera frecuencia de pulso (f-i) en una primera etapa de perforación al inicio de la perforación es mayor o igual que una frecuencia de pulso límite predeterminada.

8. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la potencia de pulso media irradiada (Pmedia) se reduce en al menos dos etapas, en donde una primera frecuencia de pulso (f-i) en una primera etapa de perforación es mayor o igual que una frecuencia de pulso límite predeterminada, y una segunda frecuencia de pulso (f<2>) en una segunda etapa de perforación es menor que la primera frecuencia de pulso (f-i) o que la frecuencia de pulso límite.

9. Método de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en donde la frecuencia de pulso límite predeterminada depende de un grosor y/o de un material de la pieza de trabajo (1), y/o en donde la frecuencia de pulso límite predeterminada indica una frecuencia de pulso por encima de la cual se produce una parada de perforación.

10. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos uno de los parámetros de pulso del haz láser pulsado (10), seleccionado del grupo que comprende la potencia de pulso media irradiada, el tiempo de apagado del pulso, el tiempo de encendido del pulso, la frecuencia de pulso, el ciclo de trabajo relativo del pulso y la potencia pico del pulso, se ajusta dependiendo del material y/o del grosor de la pieza de trabajo y/o del tiempo de perforación actual y/o de la profundidad de perforación actual.

11. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde un tiempo de apagado del pulso (toff) y/o un tiempo de encendido del pulso (ton) del haz láser pulsado (10) está en un intervalo de entre 0,01 ms y 100 ms o de entre 0,1 ms y 10 ms, y/o

en donde una frecuencia de pulso del haz láser pulsado (10) está en un intervalo de entre 200 Hz y 3000 Hz o de entre 400 Hz y 2000 Hz, y/o

en donde, al perforar una pieza de trabajo (1) con un grosor superior a 20 mm, la potencia de pulso media irradiada (Pmedia) se modifica en al menos dos etapas.

12. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la potencia de pulso media irradiada (Pmedia) se controla dependiendo de al menos uno de los siguientes parámetros: grosor de la pieza, material de la pieza, tiempo de perforación actual, profundidad de perforación actual, tipo de gas de proceso, presión del gas de proceso, relación de obtención de imágenes de un sistema óptico de un cabezal de mecanizado por láser (100), posición focal, diámetro focal, distribución de intensidad del haz láser (10), tipo de boquilla, diámetro de la boquilla y distancia de la boquilla a la pieza de trabajo.

13. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la perforación se realiza en una chapa metálica.

14. Método de corte por láser, que comprende:

un método de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores; y

cortar mediante el haz láser (10) a partir del orificio de penetración formado (9).

15. Dispositivo para el mecanizado de materiales por láser de una pieza de trabajo metálica (1) con un grosor de al menos 10 mm, que comprende:

una fuente láser (200) para generar un haz láser (10);

un cabezal de mecanizado por láser (100) para irradiar el haz láser (10) sobre la pieza de trabajo; ycaracterizado por

un dispositivo de control (300) configurado para controlar el dispositivo y realizar un método de perforación y corte por láser con las siguientes etapas:

irradiar el haz láser pulsado (10) sobre una pieza de trabajo metálica (1) para formar un orificio de penetración (9), en donde una potencia de pulso media irradiada (Pmedia) del haz láser pulsado (10) se reduce durante la perforación, y

cortar mediante el haz láser (10) a partir del orificio de penetración formado (9).