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氮气在激光切割操作中的重要作用

更新时间:2024-09-26   点击次数:281次

激光切割是一种精确高效的制造技术,广泛应用于金属、非金属和合金材料的切割。在切割过程中,往往需要用到辅助气体,其中氮气是比较常用的一种气体。那么它在激光切割中的作用是什么呢?


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为什么激光切割中使用氮气?


氮气是一种常见的气体,不易燃烧、氧化,且不易与大多数材料发生反应。对于碳钢、不锈钢等金属材料的切割,氮气作为辅助气体可获得高质量的切割。


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抗氧化:氮气作为一种惰性气体,这意味着在通常的切割条件下,它不会与其他物质发生反应。当用于激光切割时,它会置换切割区域周围的氧气,防止氧化,并确保切割边缘保持清洁,无变色或生锈。防止氧化有助于保持金属的品质和特性。

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均匀切割:使用高纯度氮气可确保一致的切割环境,提供质量一致的均匀切割,这对于高精度应用至关重要。此外,氮气的稳定性和可预测的环境有助于实现重复的高质量切割,这对生产和制造过程很关键。
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切割速度:与氧气等气体相比,氮气可以实现更快的切割速度,其惰性、非反应性的特点可以防止与金属发生额外的热反应,从而实现更高效、快速的切割操作。
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更高的切割边缘质量:使用氮气可以使切割边缘更光滑、更清洁。它有助于控制切割过程中的热效应,降低弯曲或热损坏的风险,避免产生过多的切割残渣和毛刺,这带来高质量的切割,减少不必要的后处理。
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激光切割中使用氮气需要注意的安全事项


虽然在激光切割中使用氮气的好处很多——从抗氧化和更高的切割速度到更好的边缘品质和一致性——但解决与使用氮气相关的安全问题同样重要。了解这些优势有助于我们认识到氮气为这一过程带来的价值,但对潜在风险的认识对于确保安全的工作环境至关重要。



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窒息危险

氮气可以取代空气中的氧气,导致密闭空间内的窒息危险。且无色无味,因此泄漏容易被忽视。适当的通风和氧气监测对于防止工作场所缺氧至关重要。

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高压

氮气通常储存在高压气瓶中。搬运或储存不当会导致事故或气瓶破裂。

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冷灼伤

如果液氮或加压容器中的氮气接触到皮肤,可能会导致冷灼伤或冻伤。处理氮气时,应佩戴合适的个人防护装备。

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火灾危险

激光切割涉及高温和火花,这会点燃易燃材料,如果过程中氧过量,会增加火灾风险;而氧过少会导致不燃烧,从而导致一氧化碳等有毒气体的积聚。

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PST旗下品牌恩特龙的Gasenz氧分析仪旨在监测任何因氮气、氩气或二氧化碳等气体的存在而可能发生窒息危险的工作环境,指示大气是否存在缺氧现象。

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氮气的纯度重要吗?


对于激光切割,氮气的纯度通常需要非常高。所需的纯度水平通常取决于具体应用和所进行的激光切割类型。高纯度氮气很重要的原因如下:


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工业激光切割

对于一般的工业激光切割应用,通常使用纯度为99.95%(3.5级)或更高的氮气。这种纯度足以防止切割边缘的氧化,否则会导致变色和腐蚀。

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高精度激光切割

对于需要更精确和高质量切割的应用,可能需要99.99%(4.0级)甚至99.999%(5.0级)的更高纯度。高纯度氮气几乎消除了所有杂质,大大降低了切割边缘出现任何缺陷的可能性。

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激光光学和喷嘴寿命

使用高纯度氮气可以降低激光光学元件和喷嘴污染的风险。这有助于保持机器的效率,延长这些部件的寿命,降低维护成本和停机时间。低纯度氮气中的杂质会导致光学元件和喷嘴上的残留物堆积,从而导致频繁的清洁或更换。

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材料兼容性

高纯度氮气对于切割钛等活性金属至关重要,即使少量的氧气也会导致不必要的化学反应和切割质量差。

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成本效益

虽然更昂贵,但高纯度氮气可以通过提高切割速度、减少返工和延长机器部件的寿命来节省整体成本。较低纯度的氮气虽然更便宜,但有可能降低切割质量、切割速度和增加维护成本,从而抵消了任何初始成本的节约。

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激光切割应用中氮纯度的监测

监测氮气纯度的有效方法之一是使用氧分析仪。这些装置可以测量氮气流中的氧浓度。通过检测和量化氧气水平,分析仪可以间接而准确地测量氮气的纯度。在激光切割中,使用氧分析仪进行定期监测,确保氮气保持在所需的纯度规格范围内,确保一致的切割性能。

PST氧分析仪
PST旗下品牌恩特龙、AII提供一系列氧传感器/变送器/分析仪,可以应用于不同的工况。对于激光切割应用中测量氧的需求,如下氧分析仪供您参考。
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SenzTx是PST一款紧凑型智能氧变送器,使用氧化锆或电化学技术进行可靠的氧浓度测量。氧化锆传感器具有快速的响应时间和持久的低漂移性能,而电化学传感器则适用于测量含烃的气体。

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GPR-1600/2600/3100系列氧分析仪专为监测工业气体中的氧水平而设计,从低百万分率(PPM)级的痕量测量到接近纯氧测量。在必须精确控制氧环境应用中,它们可确保气体的纯度,例如在空气分离、电子制造和其他关键工业应用中。


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GPR-1200便携式氧分析仪有通用型和本安型两种配置,用于精确测量微量氧,高精度验证过程或在线仪器。用途广泛,能够应用于惰性、烃、氦、氢、混合和酸性(二氧化碳)气流中。

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Yellow Box便携式氧分析仪坚固耐用并易携带,专为多功能高纯度氧测量应用而设计。恩特龙Yellow Box是一款紧凑而坚固的分析仪,可以配备两个或三个氧化锆传感器,响应快速和使用寿命较长,漂移很小。