工业气体之氮气在机械制造工业的应用

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工业气体之氮气在机械制造工业的应用 氮气

1、 金属热处理

氮是一种中性气体。在非活化状态下,氮可用作保护加热,防止钢铁的氧化、脱碳,因而广泛地用于光亮淬火、光亮退火、光亮回火等热处理工艺中。在真空热处理时,氮气常作为冷却介质使用;充氮加压油淬时,氮气既可保护真空炉的电热元件,又可通过调节氮气压力,提高钢件的淬硬性。在一定电压和低真空状态下,氮会电离,可进行离子渗氮和离子氮碳共渗,在渗碳、渗氮时,常用氮气进行炉内吹洗、排气,炉门的气帘密封,渗碳后的防氧化冷却;在停气断电时,将氮气送入炉内,可防止炉气爆炸,保证安全操作。氮基气氛处理具有节省能源、气源丰富、安全经济、适应性广等优点。已能稳定地用于退火、淬火、渗碳、渗氮等多种热处理工序。为制造出高质量的欧元硬币,制造工艺中所用的钢合金硬币冲模必须经过特别的热处理。

2、金属的低温处理

液氮能使残余的奥氏体组织,迅速转变为坚硬、致密而稳定的马氏体组织,能提高金属零件与刀具耐用度0.5~1.5度。广泛应用于轧辊、火车车轮、切削刀具等方面。此外,模具、凸轮、齿轮等零件采用低温处理,寿命会得到提高,还可以用于不锈钢、硬质合金、有色金属甚至是塑料玻璃等材料。

3、切割

高纯氮气和高纯氦气、高纯二氧化碳一起用作激光切割机的激光气体。

4、焊接加工

用作铝制品、铝型材加工、铝箔轧制等的保护气体,用作回流焊和波峰焊配套的保护气体,套焊接质量。

5、钴炉化学清洗

钴炉在采用氢氟酸清洗和氨洗结果排除废液时,用充入氮气式顶排可以得到较好漂洗耳恭听效果,为防止钴炉内腔产生二次锈蚀。

6、轮胎工业

1) 提高轮胎行驶的稳定性和舒适性

氮气几乎为惰性的双原子气体,化学性质极不活泼,气体分子比氧分子大,不易热涨冷缩,变形幅度小,其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30~40%, 能保持稳定胎压,提高轮胎行驶的稳定性,保证驾驶的舒适性;氮气的音频传导性低,相当于普通空气的1/5,使用氮气能有效减少轮胎的噪音,提高行驶的宁静度。

2) 防止爆胎和缺气碾行

爆胎是公路交通事故中的头号杀手,据统计,在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的,其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶时,轮胎温度会因与地面磨擦而升高,尤其在高速行驶及紧急刹车时,胎内气体温度会急速上升,胎压骤增,所以会有爆胎的可能。而高温导致轮胎橡胶老化,疲劳强度下降,胎面磨损剧烈,又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比,高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油,其热膨胀系数低,热传导性低,升温慢,降低了轮胎聚热的速度,不可然也不助燃等特性,所以可大大地减少爆胎的几率。

3) 延长轮胎使用寿命

使用氮气后,胎压稳定体积变化小,大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性,如冠磨、胎肩磨、偏磨,提高了轮胎的使用寿命;橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致,老化后其强度及弹性下降,且会有龟裂现象,这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。氮气分离装置能极大限度地排除空气 中的氧气、硫、油、水和其它杂质,有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象,不会腐蚀金属轮辋,延长了轮胎的使用寿命,也极大程度减少轮辋生锈的状况。

4) 减少油耗,保护环保

轮胎胎压的不足与受热后滚动阴力的增加,会造成汽车行驶时的油耗增加;而氮气除了可以维持稳定的胎压,延缓胎压降低之外,其干燥且不油不含水,热传导性低,升温慢的特性,减低了轮胎行走时温度的提高,以及变形小抓地力提高等,降低了滚动阻力,从而达到减少油耗的目的。飞机的轮胎是用氮气充气的,因为氮气是惰性气体,在轮胎内的渗透率低,可保持胎压稳定,减少爆胎几率,使轮胎寿命延长,并减少轮胎在凹凸路面的震动,使车辆行驶平稳,它还有音量传导率低的功能,从而大大降低了轮胎与地面摩擦时产生的噪音等等。特别是高热气候时期,在高速路上,氮气轮胎可以尽现其长处。

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