کاربردهای صنعتی گاز نیتروژن طیف متنوعی از فرآیندهای تولید را در بر می گیرد. از تولید غذا و نوشیدنی گرفته تا کاربرد در شراب‌سازی، تولید قطعات الکترونیکی و عملیات نفت و گاز (بازیابی نفت، پوشش مخازن و تصفیه گاز)، استفاده از گاز نیتروژن ضروری شده است.
یکی دیگر از کاربردهای صنعتی کلیدی گاز نیتروژن در عملیات برش لیزری است.
در این فرآیند، گاز نیتروژن به جلوگیری از شروع اکسیداسیون بر روی سطوح برش خورده صفحات فولادی، آلومینیومی و تیتانیوم و همچنین پاکسازی پرتو لیزر اعمال شده برای اطمینان از یکنواختی فرآیند برش کمک می کند. در این مقاله، فرآیند برش لیزری را تعریف می کنیم و مزایای استفاده از گاز نیتروژن در فرآیند تولید صنعتی را بیان می کنیم.
برش لیزری چیست؟
برش لیزری یک فرآیند صنعتی است که در آن از پرتو لیزر قدرتمند برای برش فلزاتی مانند فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، تیتانیوم و آلومینیوم استفاده می شود. در اکثر فرآیندهای برش لیزری، جریانی از گاز به نام «گاز کمکی» برای اصلاح فرآیند برش و کارآمدتر کردن آن استفاده می‌شود. هنگامی که از گازهای کمکی در برش لیزری استفاده می شود، این فرآیند به عنوان "برش لیزری به کمک گاز" نامیده می شود.
گازهای مختلف را می توان در کاربردهای برش لیزر به تنهایی یا به صورت مخلوط استفاده کرد. رایج ترین گازها عبارتند از:
- دی اکسید کربن
- نیتروژن
- هوا
انتخاب گاز کمکی برای استفاده توسط متغیرهایی مانند موادی که قرار است برش داده شود، خواص فیزیکی انواع گاز، سهولت منبع یابی و هزینه تهیه مقادیر مورد نیاز گازهای کمکی تعیین می شود.
لیزر CO2 در مقابل لیزر فایبر
اگرچه می توان از لیزرهای دی اکسید کربن و لیزرهای فیبر برای دستیابی به اهداف مشابه استفاده کرد، لیزرهای فیبر مزایای قابل توجهی نسبت به لیزرهای دی اکسید کربن دارند. لیزرهای فیبر دارای مشخصات ایمنی بهتری نسبت به لیزرهای CO2 هستند زیرا پرتوهای آنها بیشتر جذب می شوند تا بازتاب. همچنین، لیزرهای فیبر می توانند به سرعت برش پنج برابر سریعتر از لیزرهای CO2 معمولی دست یابند و هزینه های عملیاتی نسبتاً کمتری دارند.
برش پلاسما چیست؟
برش پلاسما یک تکنیک پردازش فلز است که در آن اکسیژن یا گاز نیتروژن با یک قوس پلاسمایی با دمای بالا ترکیب می شود تا برش فلز حاصل شود. گرمای تولید شده توسط این فرآیند از طریق حرکت جریان پلاسما با سرعت بالا در سطوح آنها، برش هایی را در صفحات فلزی ایجاد می کند.
کاربرد برش پلاسما
اگرچه می توان از تکنیک های برش پلاسما برای برش انواع فلزات استفاده کرد، اما این روش ها بیشتر در شکل دادن به ورق های فلزی با ضخامت متوسط به کار می روند. برش پلاسما با نیتروژن می تواند برای دستیابی به برش های باریک با تغییر شکل حرارتی کم به لبه های فلزی تقسیم شده استفاده شود.
برش لیزری با گاز نیتروژن
کلیه عملیات برش لیزری فلزات را می توان با استفاده از گاز نیتروژن انجام داد. این گاز بی اثر برای فرآیندهای مربوط به آلومینیوم و آلیاژهای آن و همچنین فولاد ضد زنگ ایده آل است. عملکرد دستگاه برش لیزری به کمک نیتروژن ساده است. از گرمای لیزر برای ذوب مواد در نقاط از پیش تعیین شده استفاده می شود و سپس از یک جت گاز نیتروژن برای حذف فلز اضافی از سطوح بریده شده استفاده می شود.
یک مزیت قابل توجه استفاده از نیتروژن عدم وجود هرگونه واکنش اضافی تولید گرما است زیرا گاز بی اثر است. این به اپراتورها اجازه می دهد تا برش های تمیزتر را با سرعتی سریع انجام دهند.
پاکسازی پرتو لیزر
یکی دیگر از کاربردهای نیتروژن که مستقیماً با روش برش لیزری مرتبط است، استفاده از گاز برای اطمینان از یکنواختی پرتو لیزر هدایت شده به مواد فلزی است. عبور جریان نیتروژن گازی از لوله های پرتو لیزر، اکسیژن و هر گونه ناخالصی دیگری را که ممکن است توانایی لیزر را برای ایجاد برش یکنواخت تمیز تغییر داده باشد، از بین می برد.
پیشگیری از اکسیداسیون
به دلیل ماهیت بی اثر، استفاده از نیتروژن در فرآیند برش لیزری، احتمال اکسیداسیون نامطلوب روی سطوح فلزی برش خورده را کاهش می دهد. گاز نیتروژن به طور موثری اکسیژن را از سطوح فلزی جابجا می کند و یک پوشش با کیفیت بالا ارائه می دهد و زمان آماده سازی قبل از جوشکاری را کاهش می دهد.
دیدگاه خود را بنویسید