貴州工業(yè)氣體告訴您：工業(yè)氣體在機械制造工業(yè)的應用

工業(yè)氣體除了在冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)普遍應用外，在反應國家工業(yè)化程度的機械制造業(yè)也有著(zhù)非常廣泛的應用。

機械制造業(yè)：指從事各種動(dòng)力機械、起重運輸機械、農業(yè)機械、冶金礦山機械、化工機械、紡織機械、機床、工具、儀器、儀表及其他機械設備等生產(chǎn)的行業(yè)。機械制造業(yè)為整個(gè)國民經(jīng)濟提供技術(shù)裝備，其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要標志之一，是國家重要的支柱產(chǎn)業(yè)。

金屬的切割和焊接

機械工業(yè)應用氧氣進(jìn)行金屬焊接、切割能大大提高工效，氫—氧焰、氧—乙炔焰在機械工廠(chǎng)中對板材、容器的切割、焊接。氧—丙烷焰切割可提高切割面的光潔度。代替了部分零件的鑄、鍛、銑、創(chuàng )。氧氣它本身作為助燃劑與乙炔、丙烷等可燃氣體配合使用，達到焊割金屬的作用，各行各業(yè)中，特別是機械企業(yè)里用途很廣，作為切割之用也很方便，是首選的一種切割方法。

1、 金屬熱處理

氮是一種中性氣體。在非活化狀態(tài)下，氮可用作保護加熱，防止鋼鐵的氧化、脫碳，因而廣泛地用于光亮淬火、光亮退火、光亮回火等熱處理工藝中。在真空熱處理時(shí)，氮氣常作為冷卻介質(zhì)使用；充氮加壓油淬時(shí)，氮氣既可保護真空爐的電熱元件，又可通過(guò)調節氮氣壓力，提高鋼件的淬硬性。在一定電壓和低真空狀態(tài)下，氮會(huì )電離，可進(jìn)行離子滲氮和離子氮碳共滲，在滲碳、滲氮時(shí)，常用氮氣進(jìn)行爐內吹洗、排氣，爐門(mén)的氣簾密封，滲碳后的防氧化冷卻；在停氣斷電時(shí)，將氮氣送入爐內，可防止爐氣爆炸，保證安全操作。氮基氣氛處理具有節省能源、氣源豐富、安全經(jīng)濟、適應性廣等優(yōu)點(diǎn)。已能穩定地用于退火、淬火、滲碳、滲氮等多種熱處理工序。為制造出高質(zhì)量的歐元硬幣，制造工藝中所用的鋼合金硬幣沖模必須經(jīng)過(guò)特別的熱處理。

2、金屬的低溫處理

液氮能使殘余的奧氏體組織，迅速轉變?yōu)閳杂?、致密而穩定的馬氏體組織，能提高金屬零件與刀具耐用度0.5~1.5度。廣泛應用于軋輥、火車(chē)車(chē)輪、切削刀具等方面。此外，模具、凸輪、齒輪等零件采用低溫處理，壽命會(huì )得到提高，還可以用于不銹鋼、硬質(zhì)合金、有色金屬甚至是塑料玻璃等材料。

3、切割

高純氮氣和高純氦氣、高純二氧化碳一起用作激光切割機的激光氣體。

4、焊接加工

用作鋁制品、鋁型材加工、鋁箔軋制等的保護氣體，用作回流焊和波峰焊配套的保護氣體，套焊接質(zhì)量。

5、鈷爐化學(xué)清洗

鈷爐在采用氫氟酸清洗和氨洗結果排除廢液時(shí)，用充入氮氣式頂排可以得到較好漂洗耳恭聽(tīng)效果，為防止鈷爐內腔產(chǎn)生二次銹蝕。

6、輪胎工業(yè)

（1) 提高輪胎行駛的穩定性和舒適性

氮氣幾乎為惰性的雙原子氣體，化學(xué)性質(zhì)極不活潑，氣體分子比氧分子大，不易熱漲冷縮，變形幅度小，其滲透輪胎胎壁的速度比空氣慢約30～40%， 能保持穩定胎壓，提高輪胎行駛的穩定性，保證駕駛的舒適性；氮氣的音頻傳導性低，相當于普通空氣的1/5，使用氮氣能有效減少輪胎的噪音，提高行駛的寧靜度。

（2) 防止爆胎和缺氣碾行

爆胎是公路交通事故中的頭號殺手，據統計，在高速公路上有46%的交通事故是由于輪胎發(fā)生故障引起的，其中爆胎一項就占輪胎事故總量的70%。汽車(chē)行駛時(shí)，輪胎溫度會(huì )因與地面磨擦而升高，尤其在高速行駛及緊急剎車(chē)時(shí)，胎內氣體溫度會(huì )急速上升，胎壓驟增，所以會(huì )有爆胎的可能。而高溫導致輪胎橡膠老化，疲勞強度下降，胎面磨損劇烈，又是可能爆胎的重要因素。而與一般高壓空氣相比，高純度氮氣因為無(wú)氧且幾乎不含水份不含油，其熱膨脹系數低，熱傳導性低，升溫慢，降低了輪胎聚熱的速度，不可然也不助燃等特性，所以可大大地減少爆胎的幾率。

（3) 延長(cháng)輪胎使用壽命

使用氮氣后，胎壓穩定體積變化小，大大降低了輪胎不規則磨擦的可能性，如冠磨、胎肩磨、偏磨，提高了輪胎的使用壽命；橡膠的老化是受空氣中的氧分子氧化所致，老化后其強度及彈性下降，且會(huì )有龜裂現象，這時(shí)造成輪胎使用壽命縮短的原因之一。氮氣分離裝置能極大限度地排除空氣 中的氧氣、硫、油、水和其它雜質(zhì)，有效降低了輪胎內襯層的氧化程度和橡膠被腐蝕的現象，不會(huì )腐蝕金屬輪輞，延長(cháng)了輪胎的使用壽命，也極大程度減少輪輞生銹的狀況。

（4) 減少油耗，保護環(huán)保

輪胎胎壓的不足與受熱后滾動(dòng)陰力的增加，會(huì )造成汽車(chē)行駛時(shí)的油耗增加；而氮氣除了可以維持穩定的胎壓，延緩胎壓降低之外，其干燥且不油不含水，熱傳導性低，升溫慢的特性，減低了輪胎行走時(shí)溫度的提高，以及變形小抓地力提高等，降低了滾動(dòng)阻力，從而達到減少油耗的目的。飛機的輪胎是用氮氣充氣的，因為氮氣是惰性氣體，在輪胎內的滲透率低，可保持胎壓穩定，減少爆胎幾率，使輪胎壽命延長(cháng)，并減少輪胎在凹凸路面的震動(dòng)，使車(chē)輛行駛平穩，它還有音量傳導率低的功能，從而大大降低了輪胎與地面摩擦時(shí)產(chǎn)生的噪音等等。特別是高熱氣候時(shí)期，在高速路上，氮氣輪胎可以盡現其長(cháng)處。

利用氬的惰性，在電孤焊時(shí)用氬作保護氣體，可防止被空氣氧化、氮化、鈦、鉬及合金和不銹鋼等。

1、氣態(tài)二氧化碳

（1) 焊接

二氧化碳氣體保護焊，可以廣泛用于多種材料的焊接，其保護效果不如其他稀有氣體（如氬），但價(jià)格相對便宜許多。

（2) 機器鑄造

CO2是添加劑，利于機器制造。

2、固態(tài)二氧化碳（干冰）

（1) 模具等清洗

在輪胎模具、橡膠模具、聚氨酯模、聚乙烯模、PET模具、泡沫模具、注塑模具、合金壓鑄模、鑄造用熱芯盒、冷芯盒中，干冰可清除余樹(shù)脂、失效脫膜層、炭化膜劑、油污、打通排氣孔，清洗后模具光亮如新。

（2) 汽車(chē)清洗

清洗門(mén)皮、蓬頂、車(chē)廂、車(chē)底油污等無(wú)水漬，不會(huì )引致水污染；汽車(chē)化油器清洗及汽車(chē)表面除漆等；清除引擎積碳。如處理積碳，用化學(xué)藥劑處理時(shí)間長(cháng)，最少要用48小時(shí)以上，且藥劑對人體有害。干冰清洗可以在10分鐘以?xún)葟氐捉鉀Q積碳問(wèn)題，即節省了時(shí)間又降低了成本，除垢率達到100%。

1、生產(chǎn)電真空材料和器件

在電真空材料和器件如鎢和鉬的生產(chǎn)過(guò)程中，用氫氣還原氧化物粉末，再加工制成線(xiàn)材和帶材，若其中所用的氫氣的純度越高，水含量越低，還原溫度越低，所得鎢、鉬粉末就越細。對氫閘管、離子管、激光管等各種充氣電子管的填充氣體純度要求更高，顯像管制造中所使用的氫氣純度大于99.99%。

2、 制造非晶硅太陽(yáng)電池

在制造非晶硅太陽(yáng)電池中，也用到純度很高的氫氣。

3、光導纖維的應用和開(kāi)發(fā)

光導纖維的應用和開(kāi)發(fā)是新技術(shù)革命的重要標志之一，石英玻璃纖維是光導纖維的主要類(lèi)型，在制造過(guò)程中，需要采用氫氧焰加熱，經(jīng)數十次沉積，對氫氣純度和潔凈度都有很高要求。

4、 焊接

用氫氣和氧氣可進(jìn)行焊接。氫氣在氧氣中燃燒的溫度可達3100K，氫通過(guò)電弧的火焰時(shí)分解成原子氫，生成的原子氫飛向熔接表面，金屬依靠吸收原子氫的熱被進(jìn)一步加熱、熔化，使金屬焊接表面的溫度高達3800-4300K。這種原子氫可用于最難熔的金屬、高碳鋼、耐腐蝕材料、有色金屬等的熔融和焊接。用原子氫進(jìn)行焊接的優(yōu)點(diǎn)在于，氫原子束能防止焊接部位被氧化，使焊接的地方不產(chǎn)生氧化皮。

5、 低溫

由于氫是除氦以外具有極低沸點(diǎn)的氣體，液態(tài)氫在真空中蒸發(fā)可獲得14-15K的低溫，因而，在需要獲得超低溫的科學(xué)研究中，常用氫作制冷劑。

1、 焊接

利用氦氣不活潑的化學(xué)性質(zhì)，氦氣常用于鎂、鋯、鋁、鈦等金屬焊接的保護氣。當一些金屬在加熱或熔化時(shí)，為了阻止其和大氣中的氧和氮反應， 必須用惰性氣氛保護。金屬焊接加工中消耗了大量的氦。在惰性氣體保護的鎢電弧焊（TIG）中，不熔化的鎢電、灼熱的金屬填充物和焊接區域要用連續氦或氦-氬混合進(jìn)行保護。保護焊接所用的氣體混合物，可以用氦和氬按不同比例配制。根據焊接工藝、焊絲和被焊的母材的不同，混合氣的組成可以不同。通常，氦-氬混合氣中氦的含量為15%-70%，有時(shí)還可加入約0.015%的氦。

2、切割

氦和氦與其他氣體的混合物在等離子體電弧裝置中作為工作介質(zhì)，可生產(chǎn)50000K以上的等離子體射流，用來(lái)切割金屬和噴鍍耐熔的合金及陶瓷。

3、低溫處理

由于氦的化學(xué)惰性，它在除極低溫度外的所有溫度下都接近理想氣體行為，且單位質(zhì)量的熱容量高，黏度低和熱導率高等特性，所以氣氦通常被用做封閉循環(huán)低溫制冷機的工作介質(zhì)。液態(tài)氦可以產(chǎn)生供固體物理學(xué)研究所需的極低溫。

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