ES2856900T3 - Boquilla de corte por láser para una instalación de mecanizado por láser con una sección de convergencia y una sección de divergencia; instalación de mecanizado por láser con una boquilla semejante; procedimiento para el funcionamiento de una instalación de mecanizado por láser - Google Patents

Abstract

Boquilla de corte por láser (1) para una instalación de mecanizado por láser (20) con un pasaje (2) para el rayo láser y el gas de corte, que discurre entre una entrada de boquilla (4) y una desembocadura de boquilla (5) a lo largo de un eje longitudinal de pasaje (6), donde el pasaje (2) converge continuamente en la dirección de su desembocadura (5) en una sección de convergencia (8) hasta un estrangulamiento (10) del pasaje (2) a menos del 40% de la superficie de sección transversal (12) en la entrada (13) de la sección de convergencia (8), donde el pasaje (2) diverge continuamente partiendo del estrangulamiento (10) en una sección de divergencia (9) hasta la desembocadura (5) del pasaje (2) a más del 130% de la superficie de sección transversal (11) en el estrangulamiento (10), caracterizada por que en toda la sección de divergencia (9), la pared del pasaje (2) presenta como máximo un ángulo de inclinación respecto al eje longitudinal de pasaje (6) de 5°, y la longitud (LD) de la sección de divergencia (9) es menor de 5 veces el diámetro (dmin) del estrangulamiento (10), y donde no está prevista una sección de estrangulamiento cilíndrica con una longitud entre la sección de convergencia (8) y la sección de divergencia (9), de modo que la sección de convergencia (8) se convierte directamente en la sección de divergencia (9) en el estrangulamiento (10).

Description

DESCRIPCIÓN

Boquilla de corte por láser para una instalación de mecanizado por láser con una sección de convergencia y una sección de divergencia; instalación de mecanizado por láser con una boquilla semejante; procedimiento para el funcionamiento de una instalación de mecanizado por láser

La invención se refiere a una boquilla de corte por láser para una instalación de mecanizado por láser según el preámbulo de la reivindicación 1 (véase, por ejemplo, el documento US4031 351 A).

Además, la invención se refiere a una instalación de mecanizado por láser con una boquilla de corte por láser semejante (véase la reivindicación 15), y un procedimiento para el funcionamiento de la instalación de mecanizado por láser (véase la reivindicación 18).

Estado de la técnica

Las modernas instalaciones de mecanizado por láser generalmente son capaces ofrecer resultados de corte impecables a altas velocidades de mecanizado. Sin embargo, alcanzan sus límites al mecanizar piezas complejas tridimensionales. Por ejemplo, los parámetros que determinan el proceso de corte, como la distancia de boquilla -pieza de trabajo, la posición de la boquilla láser, etc., no se pueden mantener lo suficientemente constantes o no se pueden configurar con suficiente precisión debido a constelaciones espaciales desfavorables. En el caso de trabajos de corte en esquinas o en ángulos de una pieza de trabajo se pueden producir pérdidas de calidad, que p. ej. conducen a una mayor aparición de estrías o (micro)rebabas. Además, al aumentar la velocidad de mecanizado y con una pequeña distancia de boquilla a la pieza de trabajo, aumenta el riesgo de colisiones de componentes, por ejemplo, debido a que las piezas de trabajo se desvían de la forma predeterminada.

Se conoce por la bibliografía que las propiedades del chorro de gas de corte que sale de la boquilla tienen una influencia decisiva en la calidad de los resultados de corte. Por este motivo, para la conformación del chorro de gas se han propuesto boquillas con un contorno interior o pasaje que, a diferencia de las boquillas de un pasaje cónico simple, están provistas de un pasaje cónico-cilíndrico, cónico-divergente o en general con un pasaje convergentedivergente. A modo de ejemplo, se remite al artículo especializado "Design and Characteristic Analysis of Supersonic Nozzles for High Gas Pressure Laser Cutting" de H. C. Man et al., Journal of Materials Processing Technology, volumen 63 (1997), páginas 217-222.

Por ejemplo, por el documento US 6.423.928 se conoce una boquilla de corte por láser del tipo mencionado al inicio con un pasaje convergente-divergente. Partiendo de una sección de estrangulamiento cilíndrica, la boquilla conocida anteriormente presenta un ensanchamiento de sección transversal cónico pronunciado en la zona de la desembocadura. Como resultado de esto, la boquilla presenta además solo una superficie frontal muy estrecha en el extremo dirigido hacia la pieza de trabajo, por lo tanto, la sensibilidad de la boquilla para una regulación de distancia capacitiva solo es adecuada para distancias de mecanizado pequeñas.

Objetivo de la invención

La invención se ha propuesto el objetivo de proporcionar una boquilla de corte por láser que permita un mecanizado de corte por láser tridimensional con mejores resultados de corte.

Descripción de la invención

El objetivo se consigue mediante una boquilla de corte por láser con las características de la reivindicación 1.

En el sentido de la invención, la pared del pasaje convergente-divergente en toda la sección de divergencia presenta como máximo un ángulo de inclinación respecto al eje longitudinal de pasaje de 5° y la longitud de la sección de divergencia es menor de 5 veces el diámetro del estrechamiento.

El ángulo de inclinación medio de la pared del pasaje respecto al eje longitudinal de pasaje en la sección de divergencia es preferentemente menor de 4,0°. En el caso de formas constructivas especialmente preferentes de la boquilla, el ángulo de inclinación es incluso menor de 3,0° o menor de 2,0°. Pero en particular el ángulo de inclinación medio es mayor de 1,0°.

Debido a la limitación del ángulo de inclinación a como máximo 5° en la sección de divergencia se garantiza una conformación efectiva del chorro de gas que sale en toda la sección de divergencia. Se evita un "desprendimiento" o "arranque" del flujo de gas en el borde, lo que conlleva una falta de homogeneidad indeseable del flujo de gas. A pesar del ángulo de inclinación máximo relativamente bajo, la sección de divergencia no es más larga de 5 veces el diámetro del estrangulamiento. Sorprendentemente, se ha mostrado que esta longitud es suficiente para la formación eficaz de un chorro de gas. En particular, es suficiente una longitud de la sección de divergencia menor de 4 veces o 3 veces el diámetro del estrangulamiento. Para garantizar un efecto suficiente, la sección de diferencia debe ser preferentemente al menos mayor de dos veces el diámetro del estrangulamiento.

La forma del pasaje según la invención provoca relaciones dinámicas de flujo constantes sobre una gran distancia, en particular sobre un rango de 1,5 a 6 mm, en el flujo de gas después de abandonar la boquilla, es decir, en particular al mecanizar la superficie de la pieza de trabajo y en el intersticio de corte. A este respecto, la formación según la invención logra que el gas de corte alcance al menos la velocidad del sonido y esta se mantenga a lo largo de un gran recorrido efectivo. En particular, la boquilla presenta una forma tal que el gas de corte ya alcanza la velocidad del sonido en el estrangulamiento y a continuación se acelera a velocidad supersónica en la parte divergente de la boquilla.

En el caso de un ejemplo de realización preferido de la invención, el ángulo de inclinación medio de la pared en la sección de convergencia es mayor de 5°. La sección de convergencia puede estar configurada más cota debido al mayor ángulo de inclinación, de modo que la boquilla se construya más compacta en conjunto. En especial, la sección de divergencia presenta ventajosamente una longitud que es más de 1,4 veces y/o menos de 1,7 veces la longitud de la sección de convergencia.

Preferentemente, el ángulo de inclinación medio de la pared en la sección de convergencia es incluso mayor de 7°. Pero para evitar influencias indeseables sobre el flujo de gas, el ángulo de inclinación medio es, en particular, menor de 15°, preferentemente incluso menor de 13°.

Según la invención, la sección de convergencia se convierte directamente en la sección de divergencia en el estrangulamiento. Debido a la sucesión directa de las secciones de convergencia y divergencia, el efecto deseado de aumentar la velocidad del flujo (preferentemente a una velocidad supersónica) es especialmente pronunciado. Según la invención, no está prevista ninguna sección de estrangulamiento cilindrica con una longitud entre la sección de convergencia y la de divergencia.

En este sentido, también es ventajoso un ejemplo de realización preferido en el que la sección de convergencia en el estrangulamiento se convierte en la sección de divergencia sin bordes y/o gradualmente. Por tanto, no hay ningún cambio brusco en el ángulo de inclinación de la pared en la transición de la sección de convergencia a la de divergencia. Se evita la configuración, por ejemplo, de un borde desventajoso que puede tener una influencia indeseada en el flujo de gas.

En conjunto es preferible una forma constructiva de la boquilla en el que la pared presente un desarrollo continuo sin bordes a lo largo de todo el pasaje. En el caso de un ejemplo de realización especialmente preferido, la sección de convergencia presenta, al menos en secciones, una pared curvada respecto al eje longitudinal de pasaje, preferentemente con un radio de curvatura entre 4 y 8 mm.

Como alternativa o adicionalmente, la sección de divergencia presenta, al menos por secciones, una pared curvada con respecto al eje longitudinal del paso, preferentemente con un radio de curvatura entre 20 y 30 mm.

Para garantizar un flujo de entrada definido, una variante preferida de la boquilla presenta adicionalmente una sección de entrada que está dispuesta en el lado de entrada delante de la sección de convergencia. La sección de entrada es preferentemente cilindrica.

Para garantizar las propiedades de corte, que son independientes de la dirección de corte, la sección de entrada y/o la de divergencia y/o convergencia presentan preferentemente una sección transversal circular.

Una boquilla lo más compacta posible da como resultado que el pasaje esté formado exclusivamente por una sección de entrada cilindrica, la sección de convergencia y la de divergencia. Desde este aspecto, también se prefiere un ejemplo de realización en la que la boquilla sea una boquilla de un solo orificio.

Distintas medidas constructivas han resultado ser especialmente ventajosas para la configuración de un flujo de gas homogéneo incluso a distancias de varios milimetros desde la desembocadura de la boquilla. Por lo tanto, la superficie de sección transversal de la desembocadura debe ser más pequeña que la superficie de sección transversal de la entrada. Preferentemente es más del 15% y/o menos del 75% de la superficie de sección transversal de la entrada. La superficie de sección transversal del estrangulamiento es preferentemente más del 20% y/o menos del 40% de la superficie de sección transversal de la entrada. La superficie de sección transversal de la desembocadura es más del 140%, preferentemente más del 180% y/o menos del 250%, preferentemente menos del 220%, de la superficie de sección transversal del estrangulamiento.

En particular para el mecanizado por corte por láser tridimensional de componentes, preferentemente componentes de perfiles metálicos, es ventajosa una forma constructiva de la boquilla con los siguientes tamaños de diámetro. Preferentemente, el diámetro de la desembocadura está entre 1,8 y 3,5 mm, el diámetro del estrangulamiento entre 1,3 y 3,0 mm y/o el diámetro de la entrada entre 4,0 y 5,0 mm.

En el caso de un ejemplo de realización preferido, la sección de convergencia presenta una longitud entre 3,5 y 4,5 mm, la sección de divergencia presenta una longitud entre 5,0 y 7,0 mm y/o la sección de entrada presenta una longitud entre 1,0 y 1,5 mm.

El contorno exterior de la boquilla de corte por láser desempeña un papel especial ante todo en dos aspectos. Por un lado, la boquilla de corte por láser debe ser lo más pequeña posible para el uso en un mecanizado de piezas de trabajo tridimensionales, para que se pueda garantizar un mecanizado sin colisiones incluso en el caso de relaciones espaciales muy reducidas. Además, la boquilla de corte por láser se usa preferiblemente junto con una regulación de distancia de boquilla - pieza de trabajo capacitiva. El contorno exterior, en particular la superficie de la boquilla cerca de la pieza de trabajo, presenta una influencia decisiva sobre el valor informativo de la señal de medición de capacitancia para la regulación de distancia. Por tanto, las realizaciones explicadas a continuación se caracterizan por ventajas particulares con respecto al uso de la boquilla con regulación de distancia capacitiva.

El diámetro exterior de la boquilla en el lado de la desembocadura está preferentemente entre 3,0 y 4,6 mm. Además, una superficie periférica cónica en el lado de la desembocadura presenta una longitud entre 4,0 y 5,0 mm y/o posee un ángulo de inclinación respecto al eje longitudinal de pasaje entre 20 y 30°.

Un ejemplo de realización especialmente preferido es constructivamente ventajoso, en el que la boquilla presenta la mayor circunferencia exterior en la dirección longitudinal aproximadamente a la altura del estrangulamiento.

Resultan ventajas técnicas de manejo en tanto que la superficie periférica cónica de la boquilla en el lado de la desembocadura se convierte en una superficie periférica cilíndrica en la zona con el diámetro exterior más grande de la boquilla, que preferentemente está provista de un moleteado.

Para fijar la boquilla a un cabezal de mecanizado de una instalación de mecanizado por láser se introduce una rosca externa en el lado de entrada en la superficie periférica de la boquilla. Alternativamente, el dispositivo de fijación puede estar configurado a voluntad de manera diferente, p. ej. por medio de elementos de sujeción anulares.

Técnicamente para la fabricación y para el uso con una regulación de distancia capacitiva, es ventajoso que la boquilla presente un cuerpo base en una pieza de metal, preferentemente de cobre, donde el cuerpo base al menos forma al menos la sección de divergencia del paso. En especial, la boquilla está fabricada en una pieza de metal, preferentemente cobre.

Igualmente, para el uso con una regulación de distancia capacitiva es ventajoso un tipo constructivo de boquilla con una superficie frontal que discurre perpendicular al eje longitudinal de pasaje y que rodea la desembocadura. En la práctica ha probado su eficacia una configuración de la superficie frontal que rodea la desembocadura en forma anular con una anchura de 0,3 a 0,7 mm. De este modo se logra un comportamiento de respuesta suficientemente alto, que también permite una regulación de distancia para grandes distancias de trabajo (distancia de la superficie frontal hasta la pieza de trabajo) en el rango de más de 2 mm, en particular en el rango de hasta 6 mm. Gracias al mecanizado con una distancia de trabajo mayor se eleva la seguridad del proceso, por lo que también se puede llevar a cabo un mecanizado sin problemas a altas velocidades en el rango de más de 10 m/min, en particular incluso en el rango de velocidad de avance de 30 a 50 m/min.

Como invención se considera igualmente una instalación de mecanizado por láser con una boquilla de corte por láser descrita anteriormente y a continuación. En particular, las ventajas de la configuración de boquilla según la invención se producen cuando la boquilla se usa junto con una regulación de distancia capacitiva de la distancia boquilla - pieza de trabajo, que determina la capacitancia entre la boquilla y la pieza de trabajo para la regulación. La instalación presenta preferentemente un cabezal de mecanizado equipado con la boquilla de corte por láser para el mecanizado de corte por láser tridimensional.

Preferentemente, la instalación presenta un láser de CO2 o de estado sólido, en particular un láser de disco, con una potencia máxima de al menos 2 kW como fuente láser. Alternativamente, también se pueden usar láseres de fibra y láseres de diodo.

Para asegurar que el rayo láser no roce en la pared interior de la boquilla debido a un ángulo de divergencia excesivo, en un ejemplo de realización preferido por medio de la fuente láser de la instalación se puede generar un rayo láser con un producto de parámetros de rayo de < 8 mm* mrad, preferentemente < 4 mm* mrad, más preferentemente < 2 mm* mrad.

Además, se considera como invención un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de mecanizado por láser usando la boquilla de corte por láser descrita anteriormente y a continuación. En particular, se lleva a cabo un mecanizado de corte por láser tridimensional con la boquilla, en el que se alimenta un gas de corte con una presión entre 8 y 23 bares a la boquilla de corte por láser y se realiza al menos temporalmente un corte de un perfil metálico con un espesor de pieza de trabajo de 1 a 4 mm en el caso de una distancia entre la boquilla y la superficie de la pieza de trabajo en un rango de distancia entre 3 y 6 mm.

En general se corta con el ángulo de incidencia del rayo sobre la superficie de la pieza de 90°. Pero, los contornos pequeños solo se pueden cortar, por ejemplo, con los ejes de pivotación previstos para la inclinación del cabezal de corte, sin utilizar los ejes de traslación, a este respecto se pueden cortar los contornos con una inclinación de hasta 30°.

Como gas de corte se utiliza preferentemente nitrógeno y/o aire comprimido.

Otras configuraciones y aspectos de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes y de los ejemplos de realización de la invención descritos a continuación. Además, se explica la invención más en detalle mediante ejemplos de realización en referencia a las figuras adjuntas. Muestran en detalle:

Figura 1 una vista en sección central de una boquilla de corte por láser,

Figura 2 una vista lateral de la boquilla de corte por láser según la Figura 1, y

Figura 3 una instalación de mecanizado por láser que presenta una boquilla de corte por láser según la Figura 1 para el mecanizado de piezas de trabajo tridimensional.

La Figura 1 muestra una representación en sección de una boquilla de corte por láser 1 para una instalación de mecanizado por láser. En la boquilla 1 es una boquilla de un orificio que está fabricada en una pieza de cobre. De la Figura 1 se puede deducir una sección longitudinal central a lo largo del eje longitudinal de boquilla 3. La boquilla 1 está configurada esencialmente como un cuerpo simétrico en rotación respecto al eje longitudinal 2.

La boquilla 1 presenta un pasaje central 2 para un rayo láser y gas de corte, que se extiende desde una entrada de boquilla 4 hasta una desembocadura de boquilla 5 a lo largo de un eje longitudinal de pasaje 6. El eje longitudinal de pasaje 6 coincide con el eje longitudinal de boquilla 3.

El pasaje 2 se compone de una sección de entrada cilíndrica 7, una sección de convergencia 8 que converge de forma continua y una sección de divergencia 9. El pasaje 2 presenta en toda su longitud Ltot, d. h en todas las secciones 7, 8, 9, una sección transversal circular. La sección de convergencia 8 se convierte continuamente y sin bordes y gradualmente en un estrangulamiento 10 en la sección de divergencia 9.

Para la configuración de un flujo de gas de salida que presente relaciones homogéneas y favorables para un corte de fusión por láser en un gran rango de distancias de hasta 6 mm, el pasaje 2 está conformado como sigue en el ejemplo de realización mostrado.

En la sección de entrada 7, el pasaje 2 presenta un diámetro dE de 4,4 mm. En el estrangulamiento, el diámetro dmin es 1,6 mm. La desembocadura dMI tiene un diámetro de 1,94 mm. En consecuencia, la superficie de sección transversal 11 en el estrangulamiento 10 es menos del 40% de la superficie de sección transversal 12 en la entrada 13 de la sección de convergencia 8 (corresponde a la superficie de sección transversal de toda la sección de entrada ya que esta es cilíndrica). En especial, la sección transversal de estrangulamiento 12 solo es el 13% de la superficie de sección transversal 12 en la entrada 13 de la sección de convergencia 8. Hasta la desembocadura 5, el pasaje 2 se ha ensanchado de nuevo continuamente hasta más del 130%, en particular hasta el 147%, de la superficie de sección transversal 11 en el estrangulamiento. La superficie de sección transversal 14 de la desembocadura 5 es solo el 19% de la superficie de sección transversal 12 en la entrada 4 del pasaje 2.

Para evitar un "desprendimiento" del flujo en la zona de borde, la pared del pasaje 2 presenta como máximo un ángulo de inclinación respecto al eje longitudinal de pasaje 6 de 5° en toda la sección de divergencia 9. El ángulo de inclinación medio aD de la pared del pasaje respecto al eje longitudinal de pasaje 6 en la sección de divergencia 9 es de 1,5°. Por el contrario, el ángulo de inclinación medio aK de la pared del pasaje respecto al eje longitudinal de pasaje 6 en la sección de convergencia 8 es esencialmente mayor con 12°.

La sección de entrada 7 presenta una longitud Le de 1,3 mm, la sección de convergencia 8 una longitud Lk de 4,0 mm y la sección de divergencia 9 una longitud Ld de 6,5 mm. La longitud total Ltot del pasaje 2 es en consecuencia de 11,8 mm. La longitud Ld de la sección de divergencia 9 es aproximadamente 1,63 veces la longitud Lk de la sección de convergencia 8.

También es determinante que la longitud Ld de la sección de divergencia 9 sea menor de 5 veces el diámetro dmin del estrangulamiento 10. En particular, la longitud Ld es 4,1 veces el diámetro del estrangulamiento dmin.

La sección de convergencia 8 y la sección de divergencia 9 no están configuradas estrictamente cónicas. Al menos por secciones, la pared está curvada respecto al eje longitudinal de pasaje 6 (sección de convergencia 8: radio de curvatura de p. ej. 6 mm; sección de divergencia 9: radio de curvatura de p. ej. 26 mm).

El diámetro exterior en el lado de la desembocadura dMA de la boquilla 1 es de 3,15 mm. La superficie frontal 15, que discurre perpendicular al eje longitudinal de pasaje 6 y que rodea anularmente la desembocadura 5, presenta una anchura de 0.605 mm. De este modo se logra un comportamiento de respuesta suficientemente alto para la regulación de distancia capacitiva, que también permite una regulación de distancia en el rango de hasta 6 mm. Gracias al mecanizado con una distancia de trabajo mayor se eleva la seguridad del proceso, por lo que también se puede llevar a cabo un mecanizado sin problemas a altas velocidades en el rango de velocidad de avance de 10 - 50 m/min.

Se explican más detalles del contorno exterior de la boquilla 1 con referencia a la Figura 2, que muestra la boquilla de corte por láser 1 en una vista lateral.

Una superficie periférica cónica 16 con una longitud Lkon de 4,5 mm y un ángulo de inclinación aKON respecto al eje longitudinal de pasaje 6 de 28° linda con la superficie frontal 15 en el lado de la desembocadura. Aproximadamente a la altura del estrangulamiento 10, la superficie periférica cónica 16 se convierte en una superficie periférica cilíndrica 17, que posee el mayor diámetro exterior dmax de 8,0 mm. La superficie periférica cilíndrica 17 está provista de un moleteado 18, que sirve como elemento de agarre durante la manipulación p. ej. el atornillado de la boquilla 1 en una recepción de boquilla de un cabezal de mecanizado. En el lado de entrada está incorporada una rosca externa 19 en la superficie periférica de la boquilla 1, mediante la que la boquilla se puede enroscar, por ejemplo, en una recepción de boquilla de un cabezal de mecanizado de una instalación de mecanizado por láser.

La boquilla de corte por láser 1 según la Figura 1 representa un ejemplo preferido de una boquilla de corte por láser 1 para el mecanizado de corte por láser tridimensional de perfiles metálicos. La forma del pasaje 2 logra relaciones dinámicas de flujo constantes en la superficie de la pieza de trabajo y en la ranura, independientemente de la distancia. La forma del contorno exterior se caracteriza por propiedades favorables para una regulación de distancia capacitiva de la distancia boquilla - pieza de trabajo.

Los parámetros de otros modos de realización preferidos de una boquilla de corte por láser se exponen en la tabla 1 junto con los parámetros correspondientes de la boquilla 1 de acuerdo con la Figura 1, donde todas las boquillas de ejemplo coinciden al menos en referencia a la longitud total Ltot, el diámetro interior (dE) y exterior en el lado de entrada, las longitudes Le, Lk, Ld de la sección de entrada, convergencia y divergencia 7, 8, 9, el diámetro exterior máximo dmax y la longitud Lkon de la superficie periférica cónica 16.

Tabla 1: Parámetros de varios ejemplos de realización de boquillas de corte por láser. El ejemplo n° 1 corresponde a la boquilla según la Figura 1.

En la Figura 3 se muestra una instalación de mecanizado por láser 20 con una boquilla de corte por láser 1 según uno de los ejemplos anteriores. La instalación de mecanizado por láser 20 presenta un cabezal de mecanizado 21 equipado con la boquilla de corte por láser 1 para el mecanizado de corte por láser tridimensional. Un láser de diodo no mostrado más en detalle, CO2 o láser de estado sólido, en particular un láser de disco, preferentemente con una potencia máxima de al menos 2 kW, sirve como fuente láser.

La instalación 21 presenta una regulación de distancia capacitiva de la distancia de boquilla - pieza de trabajo.

Por medio de la instalación 21 se realiza, por ejemplo, un mecanizado de corte por láser tridimensional con la boquilla 1, en el que se suministra un gas de corte (p. ej., nitrógeno o argón) a una presión de entre 8 y 23 bares. Al menos temporalmente, se corta un perfil de metal 22 con un espesor de pieza de trabajo de 1 a 4 mm en el caso de una distancia entre la boquilla 1 y la superficie de la pieza de trabajo en un rango de distancia entre 3 y 6 mm.

Por ejemplo, el acero de construcción y el acero inoxidable con un espesor de chapa de 1 mm se cortan utilizando una fuente láser con una potencia de 5 kW a 50 m/min.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Boquilla de corte por láser (1) para una instalación de mecanizado por láser (20) con un pasaje (2) para el rayo láser y el gas de corte, que discurre entre una entrada de boquilla (4) y una desembocadura de boquilla (5) a lo largo de un eje longitudinal de pasaje (6), donde el pasaje (2) converge continuamente en la dirección de su desembocadura (5) en una sección de convergencia (8) hasta un estrangulamiento (10) del pasaje (2) a menos del 40% de la superficie de sección transversal (12) en la entrada (13) de la sección de convergencia (8), donde el pasaje (2) diverge continuamente partiendo del estrangulamiento (10) en una sección de divergencia (9) hasta la desembocadura (5) del pasaje (2) a más del 130% de la superficie de sección transversal (11) en el estrangulamiento (10),

caracterizada por que

en toda la sección de divergencia (9), la pared del pasaje (2) presenta como máximo un ángulo de inclinación respecto al eje longitudinal de pasaje (6) de 5°, y la longitud (Ld) de la sección de divergencia (9) es menor de 5 veces el diámetro (dmin) del estrangulamiento (10), y donde no está prevista una sección de estrangulamiento cilíndrica con una longitud entre la sección de convergencia (8) y la sección de divergencia (9), de modo que la sección de convergencia (8) se convierte directamente en la sección de divergencia (9) en el estrangulamiento (10).

2. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el ángulo de inclinación medio (aK) de la pared del pasaje (2) respecto al eje longitudinal de pasaje (6) en la sección de convergencia (8) es mayor de 5°, preferentemente mayor de 7°, y/o menor de 15°, preferentemente menor de 13°.

3. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el ángulo de inclinación medio (aD) de la pared del pasaje (2) con respecto al eje longitudinal de pasaje (6) en la sección de divergencia (9) es menor de 4,0°, preferentemente menor de 3,0°, más preferentemente menor de 2,0° y/o mayor de 1,0°.

4. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la sección de convergencia (8) se convierte en la sección de divergencia (9) en el estrangulamiento (10) sin bordes.

5. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el pasaje (2) presenta adicionalmente una sección de entrada (7), especialmente cilíndrica, que está dispuesta en el lado de entrada delante de la sección de divergencia (9).

6. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la sección de divergencia (9) es más larga que la sección de convergencia (8), preferentemente presenta una longitud (Ld) que es de más de 1,4 veces y/o menos de 1,7 veces la longitud (Lk) de la sección de convergencia (8).

7. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la longitud (Ld) de la sección de divergencia (9) es menor de 4 veces, preferentemente menor de 3 veces, el diámetro (dmin) del estrangulamiento (10) y/o mayor de 2 veces el diámetro (dmin) del estrangulamiento (10).

8. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la superficie de sección transversal (14) de la desembocadura (5) es más del 140%, preferentemente más del 180% y/o menos del 250%, preferentemente menos del 220% de la superficie de sección transversal. (11) del estrangulamiento (10).

9. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la sección de convergencia (8) presenta, al menos por secciones, una pared curvada respecto al eje longitudinal de pasaje (6), preferentemente con un radio de curvatura entre 4 y 8 mm, y/o

caracterizada por que la sección de divergencia (9) presenta, al menos por secciones, una pared curvada respecto al eje longitudinal de pasaje (6), preferentemente con un radio de curvatura entre 20 y 30 mm.

10. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el diámetro (dMi) de la desembocadura (5) está entre 1,8 y 3,5 mm,

y/o

caracterizada por que el diámetro (dmin) del estrangulamiento (10) está entre 1,3 y 3,0 mm.

11. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la sección de convergencia (8) presenta una longitud (Lk) entre 3,5 y 4,5 mm, y/o

caracterizada por que la sección de divergencia (9) presenta una longitud (Ld) entre 5,0 y 7,0 mm.

12. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el diámetro exterior del lado de la desembocadura (dMA) de la boquilla (1) está entre 3,0 y 5 mm.

13. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la boquilla (1) presenta en el lado de la desembocadura una superficie periférica cónica (16), que presenta una longitud (L^kon) entre 4,0 y 5,0 mm y posee preferentemente un ángulo de inclinación (aKON) respecto al eje longitudinal de pasaje (6) entre 20 y 30°.

14. Boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la boquilla (1) presenta una superficie frontal (15), en particular perpendicular al eje longitudinal de pasaje (6), que rodea anularmente la desembocadura (5), y presenta una anchura de 0,3 a 0,7 mm.

15. Instalación de mecanizado por láser (20) con una boquilla de corte por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde la instalación presenta preferentemente una regulación de distancia capacitiva de la distancia de boquilla - pieza de trabajo, que determina la capacidad entre boquilla (1) y pieza de trabajo (22) para la regulación.

16. Instalación de mecanizado por láser (20) de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizada por que la instalación (20) presenta un cabezal de mecanizado (21) equipado con la boquilla de corte por láser (1) para el mecanizado de corte por láser tridimensional, y/o

caracterizada por que la instalación (1) presenta un láser de diodo, CO2 o láser de estado sólido, en particular un láser de disco, preferentemente con una potencia máxima de al menos 2 kW, como fuente láser.

17. Instalación de mecanizado por láser (20) de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 o 16, caracterizado por que por medio de la fuente láser de la instalación (1) se puede generar un rayo láser con un producto de parámetros de rayo < 8 mm*mrad, preferentemente < 4 mm*mrad, más preferentemente < 2 mm*mrad.

18. Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de mecanizado por láser (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado por que el mecanizado de corte por láser tridimensional se lleva a cabo con la boquilla (1), en la que se suministra un gas de corte con una presión de entre 8 y 23 bares en el lado de entrada de la boquilla (1) y al menos temporalmente se corta un perfil metálico (22) con un espesor de pieza de trabajo de 1 a 4 mm en el caso de una distancia entre la boquilla (1) y la superficie de la pieza de trabajo en un rango de distancia entre 2 y 6 mm.