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氮气在激光切割中的应用

  CO2激光束通过喷嘴照射在材料表面,材料吸收能量后在到熔化状态,,辅助气体将液态材质吹走。熔化区域随切割方向表逐步移动产生连续的切缝,这就是激光切割。在激光复合机APELIO 357Ⅱ上开始应用氧气切割。2001年引进激光切割机BTL3000的同时也带来新的加工工艺氮气切割。采用氮气切割方法,不但提高了切割质量,而且扩大了加工范围。  一、氮气切割的特点  氮气切割的主要优势在于切割质量高,加工范围广,但也存在成本高的缺点。下面通过和氧气切割的比较来详细说明上述特点。  1.设备简介  LBG氮气设备由蓝博净化科技出品,出口氮气流量10Nm3/h~500Nm3/h,氮气纯度99.9995%,氮气压力14kg~22kg,系统由压缩空气系统,空气净化系统,制氮装置及增压设备组成。  2.切割质量  根据使用的辅助气体,激光切割可分为氧气、氮气两种切割方式。在氧气切割中氧气参与燃烧,熔化位置温度接近沸点。高温导致反应剧烈,无法保证断面光滑;另外加上氧化反应、增大的热影响区,使切割质量相对较差,容易出现切缝宽、断面斜纹、表面粗糙度差及焊渣等质量缺陷。氮气切割中材料完全依靠激光能量熔化,氮气吹出切缝并避免不合适的化学反应。熔点区域温度相对较低,加上氮气的冷却、保护作用,反应平稳、均匀,切割质量高。断面细腻光滑,表面粗糙度低,而且无氧化层。  3.切割成本  高纯氮的价格是高纯氧的3倍。氧气切割气压要求(1~4)*105Pa,氮气则需要(10~140*105Pa。例如,切割2MM厚的不锈钢板,氧气需要压力4*105Pa、耗气量2.3m3/h,氮气则对应为14*105Pa、15.2m3/h。而且氮气切割时要求高功率,相应增加了能耗。氮气切割的综合成本是氧气切割的15倍以上。  4.加工范围  氧气辅助燃烧增加热量,提高了切割厚度。优势在于低成本,主要应用于碳钢。氮气不辅助燃烧,熔化区域温度较低,适合加工铝、黄铜等低熔点材料。氮气保护切缝不被氧化,还可用于不锈钢的无氧化切割。  二、氮气切割要素  氮气切割因自身的特点,切割条件和氧气切割有着明显的差异。经过两年多的实际应用,我们通过实践逐步掌握了氮气切割的要素。  1.气体参数  气压和喷嘴决定了切断面的表面粗糙度、毛刺。适当增加气压有利于排渣,但过大则会增加表面粗糙度值。氮气切割对于气体参数有如下要求:(1)气压氮气不参与燃烧,用于吹掉相对温度较低的液态材质,需要(10~14)*105Pa的高气压。而氧气切割的压力一般不超过4*105Pa。(2)喷嘴氮气使用高压,要求较大的喷嘴直径以保证出气量。例如切割2mm厚的不锈钢,氧气使用喷嘴HK10(?10mm),氮气则要求HK15(?15mm)。(3)纯度氮气纯度对切割质量有很大影响(见表2),所含氧气影响切割质量。而水分则会对激光器造成危害,因此气体级别至少应保证在4.5级。  2.切割参数  切割参数、加工程序相互独立,方便了参数的调整。丰富的参数可控制切割过程的各个方面,是决定切割质量的关键所在。氮气切割和氧气切割因加工方式上的差异,对下列切割参数有着不同的要求。  安全无氧化,断面有光泽  (1)速度氮气切割仅仅依靠激光熔化材料,需要时间较长,切割速度较氧气切割慢。  (2)功率氮气切割要求高功率保证持续的村质熔化。一律在100%左右。  (3)焦点位置氮气切割完全依靠激光能量,焦点下移能够增强光束能量,要求焦点接近板材的底端。氧气切割则要求焦点在板材表面。  (4)穿孔气压到切割气压的转换时间氮气切割时穿孔气压为2*105Pa,和切割气压有很大差距。气压陡然上升容易导致激光断弧。提供几十毫秒的缓冲时间使气压平衡过渡,保证切割质量。氧气切割时穿孔气压和切割气压差距很小,不需要提供这个转换时间。  (5)加速因子切割改变方向时的加速度。氮气切割时因能量需求增加,所以一般低于1m/s2,而且随厚度的增加而急剧降低。氧气切割时为一般1m/s2左右,而且不随厚度剧烈变化,而是小幅下降。  三、氮气切割的应用  氮气切割在实际生产中解决了许多加工难题,并且将加工范围扩大到了铝、黄铜等氧气切割很难加工的领域。下面介绍一下它在各种材料、领域中的应用。  1.碳钢  碳钢使用氧气切割。表面温度因为碳辅助熔化、氧气助燃而非常高。当切割尖锐角、直径小于料厚的孔时,狭小的区域内集中了过多的热量,使切割质量无法保证。氮气不辅助燃烧,加之具有的冷却作用,适合解决这类加工难题,能够提高产品质量。  2.不锈钢  从成本考虑,切割边氧化不影响使用的不锈钢零件采用氧气切割。但不锈钢中合金元素Ni等的含量较大,熔化物粘度大,流动性差,氧气切割时较低的气压容易导致粘渣等质量缺陷。焊接不锈钢时氧化层严重影响焊接质量,特别是氩弧焊。氮气切割提供的优质无氧化断面,满足了不锈钢焊接对切割断面的高要求。  3.铝、黄铜  铝、黄铜对激光有着高反射率、低吸收率,要求高功率来熔化材料。而且要配备反射吸收装置,使不平线性波不反射回透镜,来保护激光器的安全。要求氮气切割。  铝的熔点较低,3mm厚以下的可用氧气切割,但质量很差,断面而且毛刺坚硬。使用氮气切割断面光滑,4mm厚以下能够获得没有获得毛刺的效果。铝粘性大加上的热传导性,熔化物可能没来得及吹走就已经冷却了,所以容易出现毛刺。通过调整焦点,升高气压,降低速度来降低表面粗糙度值,以保证毛刺可轻易清除。  4.刻蚀  刻蚀是一种特殊切割,能量只有基本功率的5%。它仅对材料表面发生作用,主要用来刻蚀标记。氧气刻蚀温度高度,有时表面出现焊渣。集中刻蚀还会因热量集中而损伤零件表面。氮气刻蚀光亮且不损伤表面,可用来刻蚀要求较高的说明文字。  四、结语  氧气切割厚度大、成本低,主要应用于碳钢。氮气的冷却、保护作用提高了切割质量,并且在不锈钢、铝、黄铜的切割中取得良好效果,解决了许多加工难题。  另外,不辅助燃烧的特点还能用来加工木材、有机玻璃等特殊材料,有着广阔的应用前景。

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钢瓶的安全使用规范

  一、采购和使用有制造许可证企业的合格产品,不得使用改装气瓶和超期未检的气瓶。  二、气瓶使用者必须到已办理充装注册的单位或经销注册的单位购气。  三、气体钢瓶使用安全注意事项  1、钢瓶检查:  1.1、色标检查:气体钢瓶在使用前,要按照钢瓶外表油漆颜色、字样等正确识别气体种类,切勿误用以免造成事故。  据我国有关部门规定,各种钢瓶必须按照下述规定进行漆色、标注气体名称和涂刷横条,其规格如下:  钢瓶名称外表颜色  氧气瓶------天蓝  氢气瓶-----深绿  氮气瓶——黑  氩气瓶——灰  二氧化碳气瓶——银色  氦气瓶——灰  如钢瓶因使用日久后色标脱落,应及时按以上规定进行漆色,标注气体名称和涂刷横条。  1.2、清洁度检查:  严禁油脂等有机物沾污氧气钢瓶,因为油脂遇到逸出的氧气就可能燃烧,如已有油脂沾污,则应立即用四氯化碳洗净。氢气、氧气或可燃气体钢瓶严禁靠近明火。  1.3、存放检查:  1)存放氢气钢瓶或其它可燃性气体钢瓶的房间应注意通风,以免漏出的氢气或可燃性气体与空气混合后遇到火种发生爆炸。室内的照明灯及电气通风装置均应防爆。  2)原则上有毒气体(如液氯等)钢瓶应单独存放,严防有毒气体逸出,注意室内通风。***好在存放有毒气体钢瓶的室内设置毒气鉴定装置。  3)若两种气体接触后可能引起燃烧或爆炸的,这二种气体的钢瓶不能存放在一起。如氧气瓶和乙炔瓶、氢气瓶和氧气瓶、氢气瓶和氯气瓶等。氧、液氯、压缩空气等助燃气体钢瓶严禁与易燃物品放置在一起。  4)气瓶存放点保证通风,无腐蚀。  2、使用注意事项:  2.1、气体钢瓶存放或使用时要固定好,防止滚动或跌倒。液化气体钢瓶使用时一定要直立放置,禁止倒置使用。  2.2、使用钢瓶时,应缓缓打开钢瓶上端之阀门,不能猛开阀门,也不能将钢瓶内的气体全部用完,要留下一些气体,以防止外界空气进人气体钢瓶。  2.3、开启高压气瓶时,操作者须站在气瓶出气口的侧面,气瓶应直立,然后缓缓旋开瓶阀。气体必须经减压阀减压,不得直接放气。  2.4、高压气瓶上选用的减压阀要专用,安装时螺扣要上紧。  2.5、开关高压气瓶瓶阀时,应用手或专门扳手,不得随便使用凿子、钳子等工具硬扳,以防损坏瓶阀。  2.6、氧气瓶及其专用工具严禁与油类接触,氧气瓶附近也不得有油类存在,操作者必须将手洗干净,绝不能穿用沾有油脂或油污的工作服、手套及油手操作,以防万一氧气冲出后发生燃烧甚至爆炸。氧气瓶。在氧气瓶检验场所要严禁烟火,严禁存放易燃易爆物质;开阀应缓慢,以防瓶内有高压氧冲出,产生静电火花;不能与其他可燃性气瓶同时存放或排放;2.7、氧气瓶、可燃性气瓶与明火距离应不小于10m;有困难时,应有可靠的隔热防护措施,但不得小于5m。  2.8、高压气瓶应避免曝晒及强烈振动,远离火源。  贮气瓶严防曝晒、严禁靠近明火或温度较高的地方。因为气瓶内的压力是随温度增加而上升的,一旦造成瓶内的压力反常上升,就会发生危险。  2.9、气瓶内气体不得全部用尽,剩余残压。即余压一般应为2kg?cm-2左右,至少不得低于0.5kg?cm-2.气瓶留有余压:一是防止倒灌,二是便于气体充装单位检验。  2.10、气瓶在使用过程中,如发现有严重腐蚀或其他严重损伤应提前进行检验。盛装剧毒或高毒介质的气瓶,在定期技术检验同时,还应进行气密性试验。  2.11、氮气瓶。氮气瓶排放余气时要打开门窗,注意空气流通,防止发生窒息事故。余气排放要缓慢进行;2.12、氩气瓶。注意事项与氮气相同。但是,因为它的密度比空气大,易在低处浓缩,所以排放时要注意把门打开;2.13、乙炔瓶。严禁放到!严禁与气体氧化性气体放一起!  2.14、气瓶要直立使用、严禁倒立或卧倒使用,因为气瓶上面装的调压器是对液化石油气的气体起作用的,如果气瓶倒立或卧倒放,就会流出液体,液体变为气体呈250-300倍扩散与空气混合后,就会造成大面积的燃烧,甚至发生爆炸,所以是非常危险的。

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气体安全知识

  安全、满意地使用氧化亚氮(笑气)、溶解乙炔和其它压缩气体产品是广州市世源气体有限公司***根本的服务方针和目标。由于气体产品的潜在危险性,如乙炔易燃易爆,氧气遇到油脂会着火,若吸入90%以上浓度氧化亚氮和氧气混合气体时可引起深度麻醉,长时间吸入高浓度氧化亚氮气体时,有窒息的危险。惰性气体引起窒息,气瓶倒下使瓶头(阀门)拆断引起飞瓶等等。所以在气体使用、搬运及储存中应注意的一些安全事项。本文仅做简单说明,具体的安全事项欢迎向我公司垂询。  用户在购买气瓶后,应对气瓶的漆色、检验日期、外观、各种标贴及其安全装置进行检查,确认盛装气体正确无误,气瓶安全状况良好后方可使用。  气瓶在运输和装卸过程中应轻装轻卸,严禁抛、滑、滚及剧烈碰撞。  使用前应按要求将合格的、相匹配的减压阀连接到气瓶阀门上,并清洁连接软管。不同气体的气瓶使用的减压阀是不相同的。  气瓶要直立存放,且要做好防止倾倒的措施。烧焊时,应对气体及电气采取适当的保护措施。不要使用损坏的设备,如软管、电缆及焊枪等。  不应在封闭空间内用惰性气体(如氮气、二氧化碳等)进行实验分析、烧焊、低温冷藏、吹除等等。在可能造成回流的使用场合,使用设备上必须配备防止倒灌的装置,单向阀、止回阀、阻火器等。所有使用乙炔瓶的用户必须在减压器出口部位接装单向阀和阻火器以防止回流及回火,同时在氧气瓶减压器出口部位接装单向阀以防止乙炔气回流。在使用乙炔前,所有减压阀、焊枪、软管及乙炔瓶都应用肥皂水试漏,以防乙炔在空气中聚集。乙炔瓶放置点与明火的距离不得小于10m(高空作业时,应是与垂直地面处的平行距离)。  乙炔瓶使用时必须直立,且要做好防止倾倒的措施,严禁卧放使用。乙炔瓶使用时要用专用搬手开闭瓶阀,且始终装在阀上。  暂时中断使用时,必须关闭焊割工具阀门和乙炔阀门,严禁手持点燃的焊割工具调节减压器或开闭乙炔瓶瓶阀。气瓶使用过程中发现泄漏要要及时处理,严禁泄漏情况下使用。移动作业时,应采用专用的小车搬动,如需乙炔瓶与氧气瓶放在同一小车上搬运,必须用非燃烧材料隔板隔开。使用气瓶的单位和个人不得自行对瓶阀、易熔塞等附件进行修理或更换,严禁对在用气瓶进行焊接修理。瓶内气体不得用尽,必须留有不少于0.05Mpa/液化气体气瓶应留有不少于0.5~1.0%规定充装量的剩余气体。瓶内气体相互接触能引起燃烧、爆炸、产生毒物的气瓶,不得同车运输,如氢气和氧气,乙炔和氧气瓶等。乙炔气瓶不得与氧气瓶,氯气瓶及易燃物品同室储存。气瓶存放区应比较干燥,并有良好通风,严禁明火和其它热源,严禁曝晒可燃气瓶或氧气瓶附近严禁吸烟,气瓶不应接触到火花、火焰、热气及电路。  气瓶不使用时应戴瓶帽。乙炔瓶使用时不要拆瓶帽。杜瓦罐的设计只能承受一般的工业运输,如果遭受强烈震动、撞击、倾倒,则会损坏甚至不能使用。在储存、运输及使用杜瓦罐时不能使其卧倒,应永远使杜瓦罐保持直立状态。液化气体温度极低,容易引起冻伤。

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标准气体的制备方法

  一、称重法  1、使用范围  称重法是国际标准化组织推荐的方法,它只适用于组分之间、组分与气瓶内壁不发生反应的气体,以及在实验条件下完全处于气态的可凝结组分。  2、所需设备  配气设备:真空泵,真空计,高、低压力表,阀门,气瓶卡具,机箱。  称重设备:高精密天平  二、渗透法  1、使用范围  称重法是适用于制备痕量的活波气体。是动态配气方法。  2、所需设备  配气设备:渗透管,稳压阀,稳流系统,刘来年流量计,温度记录仪表,阀门,管道,混合罐。  三、分压法  1、使用范围  分压法适用于制备常温下是气体,含量在1~60%的标准混合气体2、所需设备  配气设备:气瓶汇流排,压力表,阀门,真空泵,管道,气瓶卡具。  四、扩散法  1、使用范围  分压法适用于制备常温下是液体的有机气体  2、所需设备  配气设备:气瓶,阀门,流量控制阀,流量计,液体组分,分析仪表气瓶,卡具。  五、静态容积法  1、使用范围  静态容积法适用于实验室制备多种小、少量的标准气体,压力接近大气压力。  2、所需设备  配气设备:气瓶,气瓶减压阀门,定体积管,压力计,真空泵。  六、饱和法  1、使用范围  饱和法法适用于易于冷凝的气体和蒸汽。  2、所需设备  配气设备:气瓶,气瓶减压阀门,冷凝器,饱和器,恒温控制器,压力计,循环风机。  七、流量比法  1、使用范围  流量比法法是动态配气方法,是严格控制一定比例的组分气体和释稀释气体的流量,经混合而得到的标准气体。  2、所需设备  气瓶,气瓶减压阀门,单向阀,流量控制器,压力表,管道,机箱。  八、稀释法  1、使用范围  稀释法法法是制备低含量标准气体的方法之一。  2、所需设备  气瓶,气瓶减压阀门,流量控制器,压力表,管道。  九、体积比法  1、使用范围  体积比法法是简单的配气方法,是根据所需气体的含量,按体积计算。控制组分气体和释稀释气体的体积,经混合而得到的标准气体。  2、所需设备  注射器,定体积容器。

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洛阳工业气体——高纯气体,氩气,液氮属性

  气体工业名词,通常指利用现代提纯技术能达到的某个等级纯度的气体。对于不同类别的气体,纯度指标不同,例如对于氮,氢,氩,氦而言,通常指纯度等于或高于99.999%的为高纯气体;而对于氧气,纯度为99.199%即可称高纯氧;对于碳氢化合物,纯度为99199%的即可认为是高纯气体。高纯气体应用领域极宽,在半导体工业,高纯氮,氢,氩,氦可作为运载气,保护气和配制混合气的底气。高纯气体根据分子结构的不同可以分为有机高纯气体,和无机高纯气体,  有机高纯气体有:  1、烷烃类:甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、环丙烷(cyc-C3H6)、正丁烷(n-C4H10)、异丁烷(i-C4H10)、正戊烷(n-C5H12)、新戊烷(neo-C5H12)、氯甲烷(CH3Cl)、氯乙烷(C2H5Cl)、三氟甲烷(CHF3)、环氧乙烷(C2H4O)、砷烷(AsH3)、磷烷(PH3)、硼烷(B2H6)、硅烷(SiH4)等;  2、烯烃类:乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丙二烯(C3H4==)、1-丁烯(1-C4H8)、异丁烯(i-C4H8)、反-2-丁烯(t-2-C4H8)、顺-2-丁烯(c-2-C4H8)、1.2-丁二烯(1.2-C4H6)、1.3-丁二烯(1.3-C4H6)、氯乙烯(C2H3Cl)等;  3、炔烃类:乙炔(C2H2)、1-丁炔(1-C4H6)、2-丁炔(2-C4H6)、甲基乙炔(C3H4)、乙烯基乙炔(C4H4=≡)等;  4、其他:二甲醚(C2H6O)、甲硫醇(CH4S)、熏蒸剂(C2H4O-CO2)等无机高纯气体有:  1、空气(Air)、氢气(H2)、氧气(O2)、氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne)、氪气(Kr)、氙气(Xe)等;  2、氨气(NH3)、氯气(Cl2)、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二氧化氮(NO2)、氧化亚氮(N2O)、氧硫化碳(COS)、氯化氢(HCl)、溴化氢(HBr)、硫化氢(H2S)等;  3、三氟化硼(BF3)、三氯化硼(BCl3)、四氟化碳(CF4)、四氟化硅(SiF4)、四氯化硅(SiCl4)、六氟化硫(SF6)等常见高纯气体的用途:环氧乙烷可用作生产增塑剂、润滑剂等;氯甲烷是重要的甲基化剂,还可作致冷剂、发泡剂等;氯乙烷可用作烟雾剂、冷冻剂、汽油抗震剂、局部麻醉剂;二甲醚可作喷气推进剂、制冷剂、麻醉剂;甲硫醇用于合成染料、医药、农药;乙炔可直接用于金属切割焊接、原子吸收;乙烯基乙炔主要作为氯丁橡胶原料等

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