Који фактори утичу на чистоћу азота у ласерском заваривању?

Увод

Ласерско заваривање се појавило као револуциона техника у модерној производњи, позната по својој прецизности, високој брзини рада и минималној зони утицаја топлоте. У овом процесу, азот има кључну улогу као заштитни гас. Високопурни азот је неопходан како би се спречила оксидација заварног вана, смањила порозност и побољшала укупна квалитет завара. Међутим, постизање и одржавање жељене чистоће азота зависи од неколико фактора, које ћемо детаљно истражити у овом чланку.

1. Извор азота

1.1 Атмосферска генерација

Најчешће се азот који се користи у ласерском заваривању добија из ваздуха. Ваздух садржи приближно 78% азота, као и кисеоник, аргон и трагове других гасова. Да би се добио азот из ваздуха, користе се методе као што су адсорпција под променљивим притиском (PSA) или мембрана за сепарацију. У PSA процесу, ваздух се компримује и пропушта кроз слој адсорбционих материјала (најчешће цеолита). Ови материјали имају већу сродност према кисеонику и другим нечистоћама у односу на азот. Као резултат, азот се сепарира и прикупља. Међутим, ефикасност PSA система у производњи висококвалитетног азота зависи од неколико фактора, као што су квалитет адсорбционог материјала, радни притисак и температура, као и проток улазног ваздуха. Ако адсорбент постане засићен или се с временом деградира, то може довести до смањења чистоће азота. На пример, ако се PSA јединица не одржава правилно и адсорбент не регенерише ефикасно, кисеоник и друге нечистоће могу да продру и смање чистоћу азота са нивоа који је жељен (99,99% или више) на нижи ниво.

С друге стране, сепарација мембраном користи полупропусну мембрану. Када компресиони ваздух пролази кроз ову мембрану, гасови са мањим молекуларним величинама (као што је кисеоник) лакше пролазе кроз мембрану него азот. Затим се скупља ток богати азотом. Али фактори као што су интегритет мембране и разлика притиска преко мембране могу утицати на чистоћу. Повређена мембрана може омогућити пролазак више контаминација, чиме се смањује чистота азота.

1.2 Течни азот

Течни азот је још један извор азота за ласерско заваривање. Склађен је у криогенским резервоарима и испариван пре употребе. Течни азот обично има веома високу чистоту, често изнад 99,999%. Међутим, током процеса испаравања постоји ризик од контаминације. Ако опрема за испаривање није чиста или ако постоји цурење у систему за доносити, влага или други гасови из околине могу се мешати са азотом, смањујући његову чистоћу. На пример, ако је изолација криогенског резервоара оштећена, топли ваздух може ући, што доводи до кондензације влаге и потенцијалног загађења азота док испарава.

2. Уколико је потребно. Уговор о чистоћи на основу материјала

2.1 Заваривање од нерђајућег челика

Када се нержавејући челик ласерски завари, кључна је висока чистота азота. Неродно челик садржи хром, који на површини формира заштитни слој оксида. Током заваривања, ако је чистоћа азота недостатљива, кисеоник може реаговати са топљеним металом, мешајући у формирање овог заштитног слоја оксида. То може довести до смањења отпорности корозије завариваног зглоба. За висококвалитетно ласерско заваривање од нерђајућег челика често се препоручује ниво чистоће азота од 99,995% или више. Чак и мало одступање од ове чистоте може довести до видљивог оксидације на површини заваривања, што не само да утиче на естетику већ и на дугорочно функционисање завариване компоненте.

2.2 Алуминијум и његове легуре

Алуминијум и његове легуре су веома реактивни на кисеоник. У ласерском заваривању ових материјала, азот делује као штит како би се спречило оксидацију раствореног базена. Међутим, различите алуминијумске легуре могу имати различите осетљивости на чистоћу азота. На пример, за неке високојаке алуминијумске легуре које се користе у ваздухопловству потребан је изузетно чист азот, често у распону од 99,999%. Нижи чистот азот може увести нечистоће у заваривање, што доводи до формирања порозности или смањења механичке чврстоће зглоба. За разлику од тога, за неке уобичајене алуминијумске легуре које се користе у мање критичним апликацијама, мало нижа чистота азота од око 99,99% може бити прихватљива, али и даље, било какво значајно одступање може изазвати дефекте заваривања.

3. Уколико је потребно. Опрема - повезани фактори

3.1 Система испоруке гаса

Систем за испоруку гаса у ласерском заваривању укључује цеви, вентили и протокметери. Ако ове компоненте нису чисте или су направљене од материјала који могу да реагују са азотом или загађивачима у ваздуху, они могу утицати на чистоћу азота. На пример, ако су цеви рђави, честице гвожђевог оксида могу бити пренете у ток азотног гаса. Валви који нису правилно запечаћени могу омогућити да ваздух пролази у систем, разблажујући азот и смањујући његову чистоћу. Протокметри морају бити прецизно калибрирани. Неисправна стопа проток може довести до неправилне равнотеже између азота и околног ваздуха у подручју заваривања. Ако је проток азота сувише низак, можда неће ефикасно штитити базен за заваривање, омогућавајући кисеоник да уђе и смањује ефикасну чистоћу азота у радном подручју.

3.2 Дизајн машине за ласерско заваривање

Дизајн самог ласерског заваривача може утицати на чистоћу азота. Неке ласерске машине за заваривање имају боље запечаћене коморе око подручја заваривања, што помаже да се одржи више чистоће азота. У машинама са лошег квалитета запечатања, ваздух може проникнути у зону заваривања, разблажујући азот. Поред тога, важно је и положај и оријентација млазница за гас које доставију азот. Ако млазнице нису правилно дизајниране или постављене, азот се не може равномерно распоређивати око базена за заваривање. Ово може довести до подручја где је концентрација азота нижа, ефикасно смањујући чистоту у тим критичним подручјима.

4. Уколико је потребно. Фактори околине

4.1 Влажност

Влажност у околиној средини може бити значајан фактор који утиче на чистоћу азота. Волошта у ваздуху може ући у ток азота, посебно ако постоје пропустове у систему за испоруку гаса или током процеса производње азота. Водна пареа може да реагује са врућим металом током заваривања, узрокујући формирање водоника, што може довести до порозности у заваривању. У окружењима са високом влажношћу, потребне су посебне опрезе, као што је употреба сушилаца за сушење у линији за снабдевање азотом како би се уклонила влага. Чак и мала количина водене паре у азотном може имати негативан ефекат на квалитет заваривања, тако да је одржавање ниске влаге у азотном неопходно за постизање висококвалитетних ласерских заваривања.

4.2 Температура

Варијације температуре такође могу утицати на чистоћу азота. У неким методама производње азота, као што је ПСА, на адсорпциону способност адсорбентних материјала може утицати температура. Више температуре могу смањити ефикасност адсорбента у уклањању нечистоћа из ваздуха, што доводи до ниже чистоће азотног продукта. Поред тога, у систему испоруке гаса, промене температуре могу изазвати ширење или контракцију цеви и вентила. Ако ове компоненте нису правилно дизајниране да издржавају такве промене температуре, то може довести до цурења, допуштајући ваздуху да уђе и смањујући чистоћу азота.

5... и не само. Често постављена питања и одговори

Питање 1: Да ли могу за ласерско заваривање користити обичан компресиони ваздух уместо азота високе чистоће?

Одговор: Редовни компресиони ваздух садржи значајну количину кисеоника (око 21%). Током ласерског заваривања, кисеоник ће реаговати са растопљеном металом, узрокујући оксидацију, порозност и смањење механичких својстава заваривања. Заштите од ових проблема користи се азот високо чистоте како би се створило инертно окружење око заваривачког базена. Зато није препоручљиво користити обичан компресиони ваздух за ласерско заваривање.

Питање 2: Колико често треба да тестирам чистоћу азота у мојој ласерској завари?

Одговор: Препоручује се тестирање чистоте азота најмање једном дневно, посебно ако је процес ласерског заваривања континуиран. Међутим, ако постоје знаци лошег квалитета заваривања, као што је прекомерна порозност или оксидација, чистота азота треба одмах испитати. Поред тога, ако је дошло до било каквих промена у систему за производњу азота, систему испоруке гаса или околини, тестирање чистоте је од кључног значаја за осигурање доследног квалитета заваривања.

Питање 3: Шта могу да урадим ако откријем да је чистота азота у мојој ласерској опреми за заваривање мања од потребне?

Одговор: Прво, проверите систем за производњу азота. Ако је у питању ПСА систем, уверите се да се адсорбент правилно регенерише и да није засићен. За системе за одвајање мембрана, проверите мембрану на било какву оштећење. У систему за испоруку гаса, проверите да ли нема цурења у цеви, вентилима и спојцима. Очистите све прљаве компоненте. Ако се користи течни азот, уверите се да је опрема за испаравање чиста и да линије за испоруку нису контаминиране. Ако проблем не престане, размислите о томе да се обратите стручном техничару или произвођачу опреме која користи азот.