Watter faktore beïnvloed stikstof suiwerheid tydens lasersweis?
Inleiding
Laslasweiding het na vore getree as 'n revolusionêre tegniek in moderne vervaardiging, bekend om sy presisie, hoë spoed werking en minimale hitte-beïnvloede sone. In hierdie proses speel stikstof 'n sleutelrol as 'n beskermende gas. Hoë-suiwerheid stikstof is noodsaaklik om oksidasie van die smeltbad te voorkom, porositeit te verminder en die algehele gehalte van die las te verbeter. Echter, die bereiking en handhaving van die gewenste stikstofsuiwerheid word beïnvloed deur verskeie faktore, wat ons in hierdie artikel in detail sal ondersoek.
1. Bron van Stikstof
1.1 Atmosferiese Generering
Meestal word stikstof wat in lasersweis gebruik word, uit die lug gegenereer. Lug bevat ongeveer 78% stikstof, sowel as suurstof, argon en spore van ander gasse. Om stikstof uit lug te verkry, word metodes soos drukswaai-adsorpsie (PSA) of membraanskeiding gebruik. By PSA word lug saamgepers en deur 'n laag adsorberende materiale (meestal zeoliete) gevoer. Hierdie materiale het 'n groter neiging om suurstof en ander onreinhede te adsorbeer as stikstof. Gevolglik word stikstofgas geskei en versamel. Die doeltreffendheid van PSA-stelsels om hoë-suiwerheid stikstof te produseer, hang af van faktore soos die kwaliteit van die adsorberende materiaal, die bedryfsdruk en -temperatuur, en die vloeitempo van die ingekomende lug. Indien die adsorberende materiaal met verloop van tyd versadig of degradeer, kan dit lei tot 'n afname in stikstofsuiwerheid. Byvoorbeeld, indien die PSA-eenheid nie behoorlik onderhou word nie en die adsorberende materiaal nie effektief geregeneer word nie, kan suurstof en ander kontaminante begin deurdring en die stikstofsuiwerheid verminder vanaf die gewenste 99,99% (of hoër in sommige gevalle) na 'n laer waarde.
Membranskeiding gebruik aan die ander kant 'n halfdeurlaatbare membraan. Wanneer gekomprimeerde lug deur hierdie membraan beweeg, dring gasse met kleiner molekulêre groottes (soos suurstof) makliker deur die membraan as stikstof. Die stikstof-ryke stroom word dan versamel. Maar faktore soos membraanintegriteit en die drukverskil oor die membraan kan die suiwerheid beïnvloed. 'n Beskadigde membraan kan meer kontaminante toelaat om deur te dring, wat sodoende die stikstofsuiwerheid verminder.
1.2 Vloeistikstof
Vloeibare stikstof is nog 'n bron van stikstof vir lasersweis. Dit word in kriogene tenks gestoor en verdaamp voor gebruik. Vloeibare stikstof het gewoonlik 'n baie hoë suiwerheid, dikwels bo 99,999%. Tydens die verdampingproses is daar egter 'n risiko van besmetting. Indien die verdampingsuitrusting nie skoon is nie of indien daar 'n lek in die voorsieningstelsel is, kan vog of ander gasse uit die omgewing met die stikstof meng en die suiwerheid daarvan verminder. Indien byvoorbeeld die isolasie van die kriogene tenk beskadig is, kan warm lug instroom, wat veroorsaak dat vog kondenseer en die stikstof besmet tydens verdamping.
2. Suiwerheidsvereistes volgens materiale
2.1 Weefselsweising
Wanneer roesvrye staal met 'n laser gesmee word, is 'n hoë stikstof suiwerheid van kardinale belang. Roesvrye staal bevat chroom, wat 'n beskermende oksiedlaag op die oppervlak vorm. Tydens die smeeproses kan suurstof met die gesmelte metaal reageer indien die stikstofsuiwerheid onvoldoende is, wat die vorming van hierdie beskermende oksiedlaag belemmer. Dit kan lei tot 'n afname in die korrosieweerstand van die gesmeepte verbinding. Vir hoë-kwaliteit roesvrye staal lasersmee word stikstofsuiwerheidsvlakke van 99,995% of hoër dikwels aanbeveel. Selfs 'n geringe afwyking van hierdie suiwerheid kan sigbare oksidasie op die smeeplek veroorsaak, wat nie net die estetika beïnvloed nie, maar ook die langtermynprestasie van die gesmeepte komponent.
2.2 Aluminium en sy Legerings
Aluminium en sy legerings is hoogs reaktief tot suurstof. Tydens lasersweis van hierdie materiale, werk stikstof as 'n beskermende skerm om oksidasie van die smeltbad te voorkom. Verskillende aluminiumlegerings kan egter verskillende sensitiwiteit vir stikstofsuiwerheid toon. Byvoorbeeld, sommige hoësterkte-aluminiumlegerings wat in lugvaarttoepassings gebruik word, vereis uiters suiwer stikstof, dikwels in die omgewing van 99,999%. Swakker suiwer stikstof kan onreinhede in die las inbring, wat porositeit kan veroorsaak of die meganiese sterkte van die verbinding verminder. In teenstelling, vir sommige algemene aluminiumlegerings wat in minder kritieke toepassings gebruik word, mag 'n effens laer stikstofsuiwerheid van ongeveer 99,99% aanvaarbaar wees, maar enige noemenswaardige afwyking kan steeds lasdefekte veroorsaak.
3. Toerusting - Verwante faktore
3.1 Gasvoerstelsel
Die gasleweringstelsel in 'n lasersweisopstel behels pype, kleppe en deurstromingsmeters. Indien hierdie komponente nie skoon is nie, of gemaak is van materiale wat met stikstof of die kontaminante in die lug kan reageer, kan dit die suiwerheid van die stikstof beïnvloed. Byvoorbeeld, as die pype roes het, kan ysteroksid-deeltjies in die stikstofstroom saamgevoer word. Kleppe wat nie behoorlik gesegel is nie, kan lug na binne laat lek, wat die stikstof verdun en die suiwerheid daarvan verminder. Deurstromingsmeters moet akkuraat gekalibreer word. 'n Verkeerde deurstromingskoers kan lei tot 'n onbehoorlike balans tussen stikstof en die omliggende lug in die weisarea. As die stikstofdeurstromingskoers te laag is, mag dit nie effektief die lasbad afskerm nie, wat suurstof toelaat om in te dring en die effektiewe suiwerheid van die stikstof in die werkarea te verminder.
3.2 Laserweisermasjienontwerp
Die ontwerp van die laserlasmasjien self kan 'n impak op die stikstof suiwerheid hê. Sommige laserlasmasjiene het beter-geseëlde kamers rondom die lasarea, wat help om 'n hoër-suiwerheid stikstof omgewing te handhaaf. In masjiene met swak-kwaliteit seëls, kan lug die lasone binnedring en die stikstof verdun. Daarbenewens is die posisie en oriëntering van die gasdoppe wat stikstof voorsien belangrik. Indien die doppe nie behoorlik ontwerp of geposisioneer is nie, mag die stikstof nie gelykmatig rondom die smeltbad versprei word nie. Dit kan lei tot areas waar die stikstofkonsentrasie laer is, wat die suiwerheid in daardie kritieke areas effektief verminder.
4. Omgewingsfaktore
4.1 Vlugtigheid
Humiditeit in die omringende omgewing kan 'n beduidende faktor wees wat stikstof suiwerheid beïnvloed. Vocht in die lug kan die stikstofstroom binnedring, veral indien daar lekkings in die gasleweringstelsel is of tydens die stikstofopwekkingsproses. Waterdamp kan met die warm metaal reageer tydens laswerk, wat die vorming van waterstof veroorsaak, wat weer lei tot porositeit in die las. In hoë humiditeitsomgewings moet spesiale voorsorgmaatreëls getref word, soos die gebruik van deurdringmiddels in die stikstofvoerlyn om vog te verwyder. Selfs 'n klein hoeveelheid waterdamp in die stikstof kan 'n nadelige uitwerking op die laskwaliteit hê, dus is dit noodsaaklik om die humiditeit in die stikstof laag te hou vir hoë-kwaliteit lasersweiswerk.
4.2 Temperatuur
Temperatuurvariasies kan ook die suiwertehidrogeïen beïnvloed. In sommige stikstofopwekkingsmetodes, soos PSA, kan die adsorpsievermoë van die adsorbensiematerialen deur temperatuur beïnvloed word. Hoër temperature kan die doeltreffendheid van die adsorbensie verminder om onsuiverhede uit die lug te verwyder, wat lei tot 'n laer-suiwerheid stikstofuitset. Daarbenewens kan temperatuurveranderinge in die gasleweringstelsel uitbreiding of inkrimping van die pype en kleppe veroorsaak. Indien hierdie komponente nie behoorlik ontwerp is om teen sulke temperatuurgeïnduseerde veranderinge te weerstaan nie, kan dit lei tot lekkasies wat lugtoegang toelaat en die stikstofsuiwertheid verlaag.
5. Algemene Vrae en Antwoorde
Vraag 1: Kan ek gewone saamgeperste lug gebruik in plaas van hoë-suiwerheid stikstof vir lasersweis?
Antwoord: Gewone saamgeperste lug bevat 'n beduidende hoeveelheid suurstof (ongeveer 21%). Tydens lasersweis reageer suurstof met die gesmelte metaal, wat veroorsaak dat dit oksideer, porositeit ontstaan en die meganiese eienskappe van die las afneem. Hoë-suiwerheid stikstof word gebruik om 'n onverskillige omgewing rondom die smeltbad te skep, wat hierdie probleme voorkom. Daarom is dit nie raadsaam om gewone saamgeperste lug vir lasersweis te gebruik nie.
Vraag 2: Hoe gereeld moet ek die stikstofsuiwerheid in my lasersweisopstelling toets?
Antwoord: Dit word aanbeveel om die stikstof suiwerheid ten minste een keer per dag te toets, veral indien die lasersweisproses aaneenlopend is. Indien daar egter enige tekens van swak sweiskwaliteit voorkom, soos oormatige porositeit of oksidasie, moet die stikstofsuiwerheid onmiddellik getoets word. Indien daar ook enige veranderinge aan die stikstofopwekkingsisteem, gasleweringstelsel of die omgewing was, is dit noodsaaklik om die suiwerheid te toets om 'n konstante sweiskwaliteit te verseker.
Vraag 3: Wat kan ek doen indien ek vind dat die stikstofsuiwerheid in my lasersweisopstelling laer is as wat vereis word?
Antwoord: Eerstens, kontroleer die stikstofopwekkingsisteem. Indien dit 'n PSA-sisteem is, moet u verseker dat die adsorbent behoorlik geregeneer word en nie versadig is nie. Vir membraanskeidingsisteme, ondersoek die membraan vir enige skade. In die gasleweringstelsel, kontroleer vir lekkas in pype, kleppe en verbindings. Skoonmaak enige vuil komponente. Indien vloeistofstikstof gebruik word, moet u verseker dat die verdampingsuitrusting skoon is en dat die leweringlynies vry is van besmetting. Indien die probleem voortduur, oorweeg dit om 'n professionele tegnikus of die vervaardiger van die stikstof-uitrusting te raadpleeg.
