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氮氣在激光切割中的應用

　　CO2激光束通過噴嘴照射在材料表面，材料吸收能量后在到熔化狀態(tài)，，輔助氣體將液態(tài)材質(zhì)吹走。熔化區(qū)域隨切割方向表逐步移動產(chǎn)生連續(xù)的切縫，這就是激光切割。在激光復合機APELIO 357Ⅱ上開始應用氧氣切割。2001年引進激光切割機BTL3000的同時也帶來新的加工工藝氮氣切割。采用氮氣切割方法，不但提高了切割質(zhì)量，而且擴大了加工范圍?！　∫?、氮氣切割的特點　　氮氣切割的主要優(yōu)勢在于切割質(zhì)量高，加工范圍廣，但也存在成本高的缺點。下面通過和氧氣切割的比較來詳細說明上述特點。　　1.設備簡介　　LBG氮氣設備由藍博凈化科技出品，出口氮氣流量10Nm3/h～500Nm3/h，氮氣純度99.9995%，氮氣壓力14kg～22kg，系統(tǒng)由壓縮空氣系統(tǒng)，空氣凈化系統(tǒng)，制氮裝置及增壓設備組成?！　?.切割質(zhì)量　　根據(jù)使用的輔助氣體，激光切割可分為氧氣、氮氣兩種切割方式。在氧氣切割中氧氣參與燃燒，熔化位置溫度接近沸點。高溫導致反應劇烈，無法保證斷面光滑；另外加上氧化反應、增大的熱影響區(qū)，使切割質(zhì)量相對較差，容易出現(xiàn)切縫寬、斷面斜紋、表面粗糙度差及焊渣等質(zhì)量缺陷。氮氣切割中材料完全依靠激光能量熔化，氮氣吹出切縫并避免不合適的化學反應。熔點區(qū)域溫度相對較低，加上氮氣的冷卻、保護作用，反應平穩(wěn)、均勻，切割質(zhì)量高。斷面細膩光滑，表面粗糙度低，而且無氧化層。　　3.切割成本　　高純氮的價格是高純氧的3倍。氧氣切割氣壓要求（1～4）*105Pa，氮氣則需要（10～140*105Pa。例如，切割2MM厚的不銹鋼板，氧氣需要壓力4*105Pa、耗氣量2.3m3/h，氮氣則對應為14*105Pa、15.2m3/h。而且氮氣切割時要求高功率，相應增加了能耗。氮氣切割的綜合成本是氧氣切割的15倍以上?！　?.加工范圍　　氧氣輔助燃燒增加熱量，提高了切割厚度。優(yōu)勢在于低成本，主要應用于碳鋼。氮氣不輔助燃燒，熔化區(qū)域溫度較低，適合加工鋁、黃銅等低熔點材料。氮氣保護切縫不被氧化，還可用于不銹鋼的無氧化切割。　　二、氮氣切割要素　　氮氣切割因自身的特點，切割條件和氧氣切割有著明顯的差異。經(jīng)過兩年多的實際應用，我們通過實踐逐步掌握了氮氣切割的要素?！　?.氣體參數(shù)　　氣壓和噴嘴決定了切斷面的表面粗糙度、毛刺。適當增加氣壓有利于排渣，但過大則會增加表面粗糙度值。氮氣切割對于氣體參數(shù)有如下要求：（1）氣壓氮氣不參與燃燒，用于吹掉相對溫度較低的液態(tài)材質(zhì)，需要（10～14）*105Pa的高氣壓。而氧氣切割的壓力一般不超過4*105Pa。（2）噴嘴氮氣使用高壓，要求較大的噴嘴直徑以保證出氣量。例如切割2mm厚的不銹鋼，氧氣使用噴嘴HK10（?10mm），氮氣則要求HK15（?15mm）。（3）純度氮氣純度對切割質(zhì)量有很大影響（見表2），所含氧氣影響切割質(zhì)量。而水分則會對激光器造成危害，因此氣體級別至少應保證在4.5級。　　2.切割參數(shù)　　切割參數(shù)、加工程序相互獨立，方便了參數(shù)的調(diào)整。豐富的參數(shù)可控制切割過程的各個方面，是決定切割質(zhì)量的關鍵所在。氮氣切割和氧氣切割因加工方式上的差異，對下列切割參數(shù)有著不同的要求?！　“踩珶o氧化，斷面有光澤　?。?）速度氮氣切割僅僅依靠激光熔化材料，需要時間較長，切割速度較氧氣切割慢。　?。?）功率氮氣切割要求高功率保證持續(xù)的村質(zhì)熔化。一律在100%左右。　?。?）焦點位置氮氣切割完全依靠激光能量，焦點下移能夠增強光束能量，要求焦點接近板材的底端。氧氣切割則要求焦點在板材表面?！　。?）穿孔氣壓到切割氣壓的轉(zhuǎn)換時間氮氣切割時穿孔氣壓為2*105Pa，和切割氣壓有很大差距。氣壓陡然上升容易導致激光斷弧。提供幾十毫秒的緩沖時間使氣壓平衡過渡，保證切割質(zhì)量。氧氣切割時穿孔氣壓和切割氣壓差距很小，不需要提供這個轉(zhuǎn)換時間?！　。?）加速因子切割改變方向時的加速度。氮氣切割時因能量需求增加，所以一般低于1m/s2，而且隨厚度的增加而急劇降低。氧氣切割時為一般1m/s2左右，而且不隨厚度劇烈變化，而是小幅下降?！　∪?、氮氣切割的應用　　氮氣切割在實際生產(chǎn)中解決了許多加工難題，并且將加工范圍擴大到了鋁、黃銅等氧氣切割很難加工的領域。下面介紹一下它在各種材料、領域中的應用?！　?.碳鋼　　碳鋼使用氧氣切割。表面溫度因為碳輔助熔化、氧氣助燃而非常高。當切割尖銳角、直徑小于料厚的孔時，狹小的區(qū)域內(nèi)集中了過多的熱量，使切割質(zhì)量無法保證。氮氣不輔助燃燒，加之具有的冷卻作用，適合解決這類加工難題，能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量。　　2.不銹鋼　　從成本考慮，切割邊氧化不影響使用的不銹鋼零件采用氧氣切割。但不銹鋼中合金元素Ni等的含量較大，熔化物粘度大，流動性差，氧氣切割時較低的氣壓容易導致粘渣等質(zhì)量缺陷。焊接不銹鋼時氧化層嚴重影響焊接質(zhì)量，特別是氬弧焊。氮氣切割提供的優(yōu)質(zhì)無氧化斷面，滿足了不銹鋼焊接對切割斷面的高要求?！　?.鋁、黃銅　　鋁、黃銅對激光有著高反射率、低吸收率，要求高功率來熔化材料。而且要配備反射吸收裝置，使不平線性波不反射回透鏡，來保護激光器的安全。要求氮氣切割?！　′X的熔點較低，3mm厚以下的可用氧氣切割，但質(zhì)量很差，斷面而且毛刺堅硬。使用氮氣切割斷面光滑，4mm厚以下能夠獲得沒有獲得毛刺的效果。鋁粘性大加上的熱傳導性，熔化物可能沒來得及吹走就已經(jīng)冷卻了，所以容易出現(xiàn)毛刺。通過調(diào)整焦點，升高氣壓，降低速度來降低表面粗糙度值，以保證毛刺可輕易清除。　　4.刻蝕　　刻蝕是一種特殊切割，能量只有基本功率的5%。它僅對材料表面發(fā)生作用，主要用來刻蝕標記。氧氣刻蝕溫度高度，有時表面出現(xiàn)焊渣。集中刻蝕還會因熱量集中而損傷零件表面。氮氣刻蝕光亮且不損傷表面，可用來刻蝕要求較高的說明文字。　　四、結(jié)語　　氧氣切割厚度大、成本低，主要應用于碳鋼。氮氣的冷卻、保護作用提高了切割質(zhì)量，并且在不銹鋼、鋁、黃銅的切割中取得良好效果，解決了許多加工難題?！　×硗?，不輔助燃燒的特點還能用來加工木材、有機玻璃等特殊材料，有著廣闊的應用前景。

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鋼瓶的安全使用規(guī)范

　　一、采購和使用有制造許可證企業(yè)的合格產(chǎn)品,不得使用改裝氣瓶和超期未檢的氣瓶。　　二、氣瓶使用者必須到已辦理充裝注冊的單位或經(jīng)銷注冊的單位購氣?！　∪?、氣體鋼瓶使用安全注意事項　　1、鋼瓶檢查：　　1.1、色標檢查：氣體鋼瓶在使用前，要按照鋼瓶外表油漆顏色、字樣等正確識別氣體種類，切勿誤用以免造成事故?！　?jù)我國有關部門規(guī)定，各種鋼瓶必須按照下述規(guī)定進行漆色、標注氣體名稱和涂刷橫條，其規(guī)格如下：　　鋼瓶名稱外表顏色　　氧氣瓶------天藍　　氫氣瓶-----深綠　　氮氣瓶——黑　　氬氣瓶——灰　　二氧化碳氣瓶——銀色　　氦氣瓶——灰　　如鋼瓶因使用日久后色標脫落，應及時按以上規(guī)定進行漆色，標注氣體名稱和涂刷橫條?！　?.2、清潔度檢查：　　嚴禁油脂等有機物沾污氧氣鋼瓶，因為油脂遇到逸出的氧氣就可能燃燒，如已有油脂沾污，則應立即用四氯化碳洗凈。氫氣、氧氣或可燃氣體鋼瓶嚴禁靠近明火。　　1.3、存放檢查：　　1）存放氫氣鋼瓶或其它可燃性氣體鋼瓶的房間應注意通風，以免漏出的氫氣或可燃性氣體與空氣混合后遇到火種發(fā)生爆炸。室內(nèi)的照明燈及電氣通風裝置均應防爆。　　2）原則上有毒氣體(如液氯等)鋼瓶應單獨存放，嚴防有毒氣體逸出，注意室內(nèi)通風。***好在存放有毒氣體鋼瓶的室內(nèi)設置毒氣鑒定裝置?！　?）若兩種氣體接觸后可能引起燃燒或爆炸的，這二種氣體的鋼瓶不能存放在一起。如氧氣瓶和乙炔瓶、氫氣瓶和氧氣瓶、氫氣瓶和氯氣瓶等。氧、液氯、壓縮空氣等助燃氣體鋼瓶嚴禁與易燃物品放置在一起?！　?）氣瓶存放點保證通風，無腐蝕?！　?、使用注意事項:　　2.1、氣體鋼瓶存放或使用時要固定好，防止?jié)L動或跌倒。液化氣體鋼瓶使用時一定要直立放置，禁止倒置使用?！　?.2、使用鋼瓶時，應緩緩打開鋼瓶上端之閥門，不能猛開閥門，也不能將鋼瓶內(nèi)的氣體全部用完，要留下一些氣體，以防止外界空氣進人氣體鋼瓶?！　?.3、開啟高壓氣瓶時，操作者須站在氣瓶出氣口的側(cè)面，氣瓶應直立，然后緩緩旋開瓶閥。氣體必須經(jīng)減壓閥減壓，不得直接放氣?！　?.4、高壓氣瓶上選用的減壓閥要專用，安裝時螺扣要上緊。　　2.5、開關高壓氣瓶瓶閥時，應用手或?qū)ｉT扳手，不得隨便使用鑿子、鉗子等工具硬扳，以防損壞瓶閥。　　2.6、氧氣瓶及其專用工具嚴禁與油類接觸，氧氣瓶附近也不得有油類存在，操作者必須將手洗干凈，絕不能穿用沾有油脂或油污的工作服、手套及油手操作，以防萬一氧氣沖出后發(fā)生燃燒甚至爆炸。氧氣瓶。在氧氣瓶檢驗場所要嚴禁煙火，嚴禁存放易燃易爆物質(zhì)；開閥應緩慢，以防瓶內(nèi)有高壓氧沖出，產(chǎn)生靜電火花；不能與其他可燃性氣瓶同時存放或排放；2.7、氧氣瓶、可燃性氣瓶與明火距離應不小于10m；有困難時，應有可靠的隔熱防護措施，但不得小于5m?！　?.8、高壓氣瓶應避免曝曬及強烈振動，遠離火源?！　≠A氣瓶嚴防曝曬、嚴禁靠近明火或溫度較高的地方。因為氣瓶內(nèi)的壓力是隨溫度增加而上升的，一旦造成瓶內(nèi)的壓力反常上升，就會發(fā)生危險?！　?.9、氣瓶內(nèi)氣體不得全部用盡，剩余殘壓。即余壓一般應為2kg?cm-2左右，至少不得低于0.5kg?cm-2.氣瓶留有余壓:一是防止倒灌，二是便于氣體充裝單位檢驗?！　?.10、氣瓶在使用過程中，如發(fā)現(xiàn)有嚴重腐蝕或其他嚴重損傷應提前進行檢驗。盛裝劇毒或高毒介質(zhì)的氣瓶，在定期技術檢驗同時，還應進行氣密性試驗?！　?.11、氮氣瓶。氮氣瓶排放余氣時要打開門窗，注意空氣流通，防止發(fā)生窒息事故。余氣排放要緩慢進行；2.12、氬氣瓶。注意事項與氮氣相同。但是，因為它的密度比空氣大，易在低處濃縮，所以排放時要注意把門打開；2.13、乙炔瓶。嚴禁放到！嚴禁與氣體氧化性氣體放一起！　　2.14、氣瓶要直立使用、嚴禁倒立或臥倒使用，因為氣瓶上面裝的調(diào)壓器是對液化石油氣的氣體起作用的，如果氣瓶倒立或臥倒放，就會流出液體，液體變?yōu)闅怏w呈250-300倍擴散與空氣混合后，就會造成大面積的燃燒，甚至發(fā)生爆炸，所以是非常危險的。

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氣體安全知識

　　安全、滿意地使用氧化亞氮(笑氣)、溶解乙炔和其它壓縮氣體產(chǎn)品是廣州市世源氣體有限公司***根本的服務方針和目標。由于氣體產(chǎn)品的潛在危險性，如乙炔易燃易爆，氧氣遇到油脂會著火，若吸入９０％以上濃度氧化亞氮和氧氣混合氣體時可引起深度麻醉，長時間吸入高濃度氧化亞氮氣體時，有窒息的危險。惰性氣體引起窒息，氣瓶倒下使瓶頭（閥門）拆斷引起飛瓶等等。所以在氣體使用、搬運及儲存中應注意的一些安全事項。本文僅做簡單說明，具體的安全事項歡迎向我公司垂詢?！　∮脩粼谫徺I氣瓶后，應對氣瓶的漆色、檢驗日期、外觀、各種標貼及其安全裝置進行檢查，確認盛裝氣體正確無誤，氣瓶安全狀況良好后方可使用?！　馄吭谶\輸和裝卸過程中應輕裝輕卸，嚴禁拋、滑、滾及劇烈碰撞。　　使用前應按要求將合格的、相匹配的減壓閥連接到氣瓶閥門上，并清潔連接軟管。不同氣體的氣瓶使用的減壓閥是不相同的?！　馄恳绷⒋娣?，且要做好防止傾倒的措施。燒焊時，應對氣體及電氣采取適當?shù)谋Ｗo措施。不要使用損壞的設備，如軟管、電纜及焊槍等?！　〔粦诜忾]空間內(nèi)用惰性氣體（如氮氣、二氧化碳等）進行實驗分析、燒焊、低溫冷藏、吹除等等。在可能造成回流的使用場合，使用設備上必須配備防止倒灌的裝置，單向閥、止回閥、阻火器等。所有使用乙炔瓶的用戶必須在減壓器出口部位接裝單向閥和阻火器以防止回流及回火，同時在氧氣瓶減壓器出口部位接裝單向閥以防止乙炔氣回流。在使用乙炔前，所有減壓閥、焊槍、軟管及乙炔瓶都應用肥皂水試漏，以防乙炔在空氣中聚集。乙炔瓶放置點與明火的距離不得小于10m（高空作業(yè)時，應是與垂直地面處的平行距離）?！　∫胰财渴褂脮r必須直立，且要做好防止傾倒的措施，嚴禁臥放使用。乙炔瓶使用時要用專用搬手開閉瓶閥，且始終裝在閥上?！　簳r中斷使用時，必須關閉焊割工具閥門和乙炔閥門，嚴禁手持點燃的焊割工具調(diào)節(jié)減壓器或開閉乙炔瓶瓶閥。氣瓶使用過程中發(fā)現(xiàn)泄漏要要及時處理，嚴禁泄漏情況下使用。移動作業(yè)時，應采用專用的小車搬動，如需乙炔瓶與氧氣瓶放在同一小車上搬運，必須用非燃燒材料隔板隔開。使用氣瓶的單位和個人不得自行對瓶閥、易熔塞等附件進行修理或更換，嚴禁對在用氣瓶進行焊接修理。瓶內(nèi)氣體不得用盡，必須留有不少于0.05Mpa/液化氣體氣瓶應留有不少于0.5~1.0%規(guī)定充裝量的剩余氣體。瓶內(nèi)氣體相互接觸能引起燃燒、爆炸、產(chǎn)生毒物的氣瓶，不得同車運輸，如氫氣和氧氣，乙炔和氧氣瓶等。乙炔氣瓶不得與氧氣瓶，氯氣瓶及易燃物品同室儲存。氣瓶存放區(qū)應比較干燥，并有良好通風，嚴禁明火和其它熱源，嚴禁曝曬可燃氣瓶或氧氣瓶附近嚴禁吸煙，氣瓶不應接觸到火花、火焰、熱氣及電路?！　馄坎皇褂脮r應戴瓶帽。乙炔瓶使用時不要拆瓶帽。杜瓦罐的設計只能承受一般的工業(yè)運輸，如果遭受強烈震動、撞擊、傾倒，則會損壞甚至不能使用。在儲存、運輸及使用杜瓦罐時不能使其臥倒，應永遠使杜瓦罐保持直立狀態(tài)。液化氣體溫度極低，容易引起凍傷。

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標準氣體的制備方法

　　一、稱重法　　1、使用范圍　　稱重法是國際標準化組織推薦的方法,它只適用于組分之間、組分與氣瓶內(nèi)壁不發(fā)生反應的氣體,以及在實驗條件下完全處于氣態(tài)的可凝結(jié)組分?！　?、所需設備　　配氣設備：真空泵,真空計,高、低壓力表,閥門,氣瓶卡具,機箱。　　稱重設備：高精密天平　　二、滲透法　　1、使用范圍　　稱重法是適用于制備痕量的活波氣體。是動態(tài)配氣方法?！　?、所需設備　　配氣設備：滲透管,穩(wěn)壓閥,穩(wěn)流系統(tǒng),劉來年流量計,溫度記錄儀表,閥門,管道,混合罐。　　三、分壓法　　1、使用范圍　　分壓法適用于制備常溫下是氣體,含量在1~60%的標準混合氣體2、所需設備　　配氣設備：氣瓶匯流排,壓力表,閥門,真空泵,管道,氣瓶卡具?！　∷?、擴散法　　1、使用范圍　　分壓法適用于制備常溫下是液體的有機氣體　　2、所需設備　　配氣設備：氣瓶,閥門,流量控制閥,流量計,液體組分,分析儀表氣瓶,卡具?！　∥濉㈧o態(tài)容積法　　1、使用范圍　　靜態(tài)容積法適用于實驗室制備多種小、少量的標準氣體,壓力接近大氣壓力?！　?、所需設備　　配氣設備：氣瓶,氣瓶減壓閥門,定體積管,壓力計,真空泵?！　×柡头ā　?、使用范圍　　飽和法法適用于易于冷凝的氣體和蒸汽?！　?、所需設備　　配氣設備：氣瓶,氣瓶減壓閥門,冷凝器,飽和器,恒溫控制器,壓力計,循環(huán)風機。　　七、流量比法　　1、使用范圍　　流量比法法是動態(tài)配氣方法,是嚴格控制一定比例的組分氣體和釋稀釋氣體的流量,經(jīng)混合而得到的標準氣體。　　2、所需設備　　氣瓶,氣瓶減壓閥門,單向閥,流量控制器,壓力表,管道,機箱?！　“?、稀釋法　　1、使用范圍　　稀釋法法法是制備低含量標準氣體的方法之一?！　?、所需設備　　氣瓶,氣瓶減壓閥門,流量控制器,壓力表,管道?！　【?、體積比法　　1、使用范圍　　體積比法法是簡單的配氣方法,是根據(jù)所需氣體的含量,按體積計算?？刂平M分氣體和釋稀釋氣體的體積,經(jīng)混合而得到的標準氣體?！　?、所需設備　　注射器,定體積容器。

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洛陽工業(yè)氣體——高純氣體，氬氣，液氮屬性

　　氣體工業(yè)名詞，通常指利用現(xiàn)代提純技術能達到的某個等級純度的氣體。對于不同類別的氣體，純度指標不同，例如對于氮，氫，氬，氦而言，通常指純度等于或高于99.999%的為高純氣體；而對于氧氣，純度為99.199%即可稱高純氧；對于碳氫化合物，純度為99199%的即可認為是高純氣體。高純氣體應用領域極寬，在半導體工業(yè)，高純氮，氫，氬，氦可作為運載氣，保護氣和配制混合氣的底氣。高純氣體根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同可以分為有機高純氣體，和無機高純氣體，　　有機高純氣體有：　?。薄⑼闊N類：甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、環(huán)丙烷（cyc-C3H6）、正丁烷（n-C4H10）、異丁烷（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）、環(huán)氧乙烷（C2H4O）、砷烷（AsH3）、磷烷（PH3）、硼烷（B2H6）、硅烷（SiH4）等；　?。?、烯烴類：乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）、丙二烯（C3H4==）、1-丁烯（1-C4H8）、異丁烯（i-C4H8)、反-2-丁烯（t-2-C4H8）、順-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；　?。?、炔烴類：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）、熏蒸劑（C2H4O-CO2)等無機高純氣體有：　?。?、空氣（Air）、氫氣（H2）、氧氣（O2）、氮氣（N2）、氬氣（Ar）、氦氣（He）、氖氣（Ne）、氪氣（Kr）、氙氣（Xe）等；　　２、氨氣（NH3）、氯氣（Cl2）、二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、二氧化氮（NO2）、氧化亞氮（N2O）、氧硫化碳（COS）、氯化氫（HCl）、溴化氫（HBr）、硫化氫（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）等常見高純氣體的用途：環(huán)氧乙烷可用作生產(chǎn)增塑劑、潤滑劑等；氯甲烷是重要的甲基化劑，還可作致冷劑、發(fā)泡劑等；氯乙烷可用作煙霧劑、冷凍劑、汽油抗震劑、局部麻醉劑；二甲醚可作噴氣推進劑、制冷劑、麻醉劑；甲硫醇用于合成染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥；乙炔可直接用于金屬切割焊接、原子吸收；乙烯基乙炔主要作為氯丁橡膠原料等
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