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氮氣在激光切割操作中的重要作用

來源:Rotronic(羅卓尼克)

作者:-

發(fā)布時間:2025-4-7

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激光切割是一種精確高效的制造技術(shù),廣泛應(yīng)用于金屬、非金屬和合金材料的切割。在切割過程中,往往需要用到輔助氣體,其中氮氣是比較常用的一種氣體。那么它在激光切割中的作用是什么呢?

 

為什么激光切割中使用氮氣?

氮氣是一種常見的氣體,不易燃燒、氧化,且不易與大多數(shù)材料發(fā)生反應(yīng)。對于碳鋼、不銹鋼等金屬材料的切割,氮氣作為輔助氣體可獲得高質(zhì)量的切割。

 

01抗氧化:氮氣作為一種惰性氣體,這意味著在通常的切割條件下,它不會與物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。當用于激光切割時,它會置換切割區(qū)域周圍的氧氣,防止氧化,并確保切割邊緣保持清潔,無變色或生銹。防止氧化有助于保持金屬的品質(zhì)和特性。

 

02均勻切割:使用高純度氮氣可確保一致的切割環(huán)境,提供質(zhì)量一致的均勻切割,這對于高精度應(yīng)用至關(guān)重要。此外,氮氣的穩(wěn)定性和可預(yù)測的環(huán)境有助于實現(xiàn)重復(fù)的高質(zhì)量切割,這對生產(chǎn)和制造過程很關(guān)鍵。03切割速度:與氧氣等氣體相比,氮氣可以實現(xiàn)更快的切割速度,其惰性、非反應(yīng)性的特點可以防止與金屬發(fā)生額外的熱反應(yīng),從而實現(xiàn)更高效、快速的切割操作。04更高的切割邊緣質(zhì)量:使用氮氣可以使切割邊緣更光滑、更清潔。它有助于控制切割過程中的熱效應(yīng),降低彎曲或熱損壞的風險,避免產(chǎn)生過多的切割殘渣和毛刺,這帶來高質(zhì)量的切割,減少不必要的后處理。

 

激光切割中使用氮氣需要注意的安全事項

雖然在激光切割中使用氮氣的好處很多——從抗氧化和更高的切割速度到更好的邊緣品質(zhì)和一致性——但解決與使用氮氣相關(guān)的安全問題同樣重要。了解這些優(yōu)勢有助于我們認識到氮氣為這一過程帶來的價值,但對潛在風險的認識對于確保安全的工作環(huán)境至關(guān)重要。


01窒息危險

氮氣可以取代空氣中的氧氣,導(dǎo)致密閉空間內(nèi)的窒息危險。且無色無味,因此泄漏容易被忽視。適當?shù)耐L和氧氣監(jiān)測對于防止工作場所缺氧至關(guān)重要。

02高壓

氮氣通常儲存在高壓氣瓶中。搬運或儲存不當會導(dǎo)致事故或氣瓶破裂。

03冷灼傷

如果液氮或加壓容器中的氮氣接觸到皮膚,可能會導(dǎo)致冷灼傷或凍傷。處理氮氣時,應(yīng)佩戴合適的個人防護裝備。

04火災(zāi)危險

激光切割涉及高溫和火花,這會點燃易燃材料,如果過程中氧過量,會增加火災(zāi)風險;而氧過少會導(dǎo)致不完全燃燒,從而導(dǎo)致一氧化碳等有毒氣體的積聚。

氮氣在激光切割操作中的重要作用1

 

PST旗下品牌恩特龍的Gasenz氧分析儀旨在監(jiān)測任何因氮氣、氬氣或二氧化碳等氣體的存在而可能發(fā)生窒息危險的工作環(huán)境,指示大氣是否存在缺氧現(xiàn)象。

 

氮氣的純度重要嗎?

對于激光切割,氮氣的純度通常需要非常高。所需的純度水平通常取決于具體應(yīng)用和所進行的激光切割類型。高純度氮氣很重要的原因如下:

01工業(yè)激光切割

對于一般的工業(yè)激光切割應(yīng)用,通常使用純度為99.95%(3.5級)或更高的氮氣。這種純度足以防止切割邊緣的氧化,否則會導(dǎo)致變色和腐蝕。

02高精度激光切割

對于需要更精確和高質(zhì)量切割的應(yīng)用,可能需要99.99%(4.0級)甚至99.999%(5.0級)的更高純度。高純度氮氣幾乎消除了所有雜質(zhì),大大降低了切割邊緣出現(xiàn)任何缺陷的可能性。

03激光光學(xué)和噴嘴壽命

使用高純度氮氣可以降低激光光學(xué)元件和噴嘴污染的風險。這有助于保持機器的效率,延長這些部件的壽命,降低維護成本和停機時間。低純度氮氣中的雜質(zhì)會導(dǎo)致光學(xué)元件和噴嘴上的殘留物堆積,從而導(dǎo)致頻繁的清潔或更換。

04材料兼容性

高純度氮氣對于切割鈦等活性金屬至關(guān)重要,即使少量的氧氣也會導(dǎo)致不必要的化學(xué)反應(yīng)和切割質(zhì)量差。

05成本效益

雖然更昂貴,但高純度氮氣可以通過提高切割速度、減少返工和延長機器部件的壽命來節(jié)省整體成本。較低純度的氮氣雖然更便宜,但有可能降低切割質(zhì)量、切割速度和增加維護成本,從而抵消了任何初始成本的節(jié)約。

 

激光切割應(yīng)用中氮純度的監(jiān)測

監(jiān)測氮氣純度的有效方法之一是使用氧分析儀。這些裝置可以測量氮氣流中的氧濃度。通過檢測和量化氧氣水平,分析儀可以間接而準確地測量氮氣的純度。在激光切割中,使用氧分析儀進行定期監(jiān)測,確保氮氣保持在所需的純度規(guī)格范圍內(nèi),確保一致的切割性能。

PST氧分析儀PST旗下品牌恩特龍、AII提供一系列氧/變送器/分析儀,可以應(yīng)用于不同的工況。對于激光切割應(yīng)用中測量氧的需求,如下氧分析儀供您參考。

氮氣在激光切割操作中的重要作用2

 

SenzTx是PST一款緊湊型智能氧變送器,使用氧化鋯或電化學(xué)技術(shù)進行可靠的氧濃度測量。氧化鋯具有快速的響應(yīng)時間和持久的低漂移性能,而電則適用于測量含烴的氣體。

氮氣在激光切割操作中的重要作用3

 

GPR-1600/2600/3100系列氧分析儀專為監(jiān)測工業(yè)氣體中的氧水平而設(shè)計,從低百萬分率(PPM)級的痕量測量到接近純氧測量。在必須精確控制氧環(huán)境應(yīng)用中,它們可確保氣體的純度,例如在空氣分離、關(guān)鍵工業(yè)應(yīng)用中。

氮氣在激光切割操作中的重要作用4

 

GPR-1200便攜式氧分析儀有通用型和本安型兩種配置,用于精確測量微量氧,高精度驗證過程或在線。用途廣泛,能夠應(yīng)用于惰性、烴、氦、氫、混合和酸性(二氧化碳)氣流中。

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Yellow Box便攜式氧分析儀堅固耐用并易攜帶,專為多功能高純度氧測量應(yīng)用而設(shè)計。恩特龍Yellow Box是一款緊湊而堅固的分析儀,可以配備兩個或三個氧化鋯傳感器,響應(yīng)快速和使用壽命較長,漂移很小。

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