Лазерная обработка и лабораторный анализ

При лазерной обработке газы участвуют в удалении расплава и защищают металл от нежелательных реакций. В лабораториях они служат газами-носителями, плазмообразующими средами и компонентами измерительных смесей. Для этих задач важны заданный состав, низкое содержание мешающих примесей и стабильная подача к оборудованию.

Газы и их применение

В лазерном станке вспомогательный газ подают в зону обработки: он удаляет расплав, влияет на химические реакции и качество поверхности. Резонаторный газ выполняет другую функцию — участвует в генерации излучения в газовом лазере. В аналитических приборах газ обеспечивает перенос пробы, работу детектора или плазмы. Поэтому одинаковое наименование газа ещё не означает одинаковых требований к его качеству.

Кислород для резки
При лазерной резке углеродистых сталей кислород реагирует с нагретым металлом. Выделяющееся тепло участвует в процессе, а поток газа удаляет продукты реакции из реза. На кромке образуется оксидный слой; необходимость его удаления зависит от последующей сварки, окраски или других операций. Чистоту кислорода, давление и расход задают по требованиям станка и технологии.
Азот для резки
Азот используют для удаления расплава и ограничения контакта кромки с кислородом, прежде всего при обработке нержавеющей стали, алюминия и других подходящих материалов. Для получения кромки без оксидного слоя важны чистота газа, отсутствие подсоса воздуха и достаточная подача через сопло. Давление и расход могут существенно отличаться от режимов кислородной резки.
Аргон
Применяют для защиты зоны лазерной сварки, наплавки и послойного сплавления металлических порошков. Аргон востребован при обработке материалов, способных взаимодействовать с азотом, в том числе титановых сплавов. В лабораториях он является основным плазмообразующим газом в методах с индуктивно связанной плазмой — оптической эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии.
Гелий
Используют как газ-носитель в газовой хроматографии, в столкновительных ячейках ряда масс-спектрометров и как пробный газ для течеискания. В лазерной технике он входит в некоторые защитные и резонаторные смеси. Для аналитики существенны примеси, влияющие на фон и чувствительность прибора; при контроле герметичности состав пробного газа и режим испытания задают по методике.
Водород и азот для аналитики
Водород применяют как топливный газ для ряда хроматографических детекторов и как газ-носитель в совместимых методах и приборах. Азот используют как газ-носитель, вспомогательный газ и среду для продувки по документации оборудования. Замена гелия водородом или азотом требует проверки совместимости прибора и пересмотра методики: меняются условия разделения и, в ряде случаев, результаты анализа.
Смеси для CO₂-лазеров
В газовых CO₂-лазерах активная среда обычно содержит диоксид углерода, азот и гелий; некоторые конструкции предусматривают дополнительные компоненты. Смесь обеспечивает работу лазерного источника и отличается от газа, подаваемого к соплу для резки. Потребность во внешней подаче резонаторного газа определяется конструкцией источника. Волоконным лазерам такие смеси для генерации излучения не нужны.
Аналитические смеси
Смеси известного состава применяют для градуировки газоанализаторов, проверки чувствительности и контроля правильности измерений. Для выбора задают компоненты, диапазон концентраций, допустимую неопределённость и газ-разбавитель. Существенны стабильность состава, срок использования, материал баллона и совместимость редуктора с компонентами смеси.

Как задают требования к газу

Исходной точкой служат требования изготовителя оборудования и технологическая или аналитическая методика. Кроме содержания основного компонента, в спецификации указывают пределы отдельных примесей: влаги, кислорода, углеводородов и других веществ, значимых для процесса. Одинаковая заявленная степень чистоты не гарантирует одинакового содержания этих примесей.

Для лазерной обработки учитывают материал, толщину, тип источника, режим резки и требования к кромке. Для лабораторного анализа — тип прибора и детектора, состав пробы, методику и требуемую чувствительность. Состав газа, давление и расход рассматривают совместно: качественный продукт не компенсирует недостаточную пропускную способность линии.

Качество и снабжение

Газовая линия должна сохранять качество продукта до точки использования. Для этого подбирают совместимые материалы и арматуру, обеспечивают герметичность и подготовку коммуникаций, предусматривают необходимую очистку по требованиям оборудования. Попадание воздуха при замене баллона или загрязнение редуктора может повлиять на результат даже при соответствии газа в таре спецификации.

Баллоны и моноблоки подходят для многих лабораторных и технологических задач. При значительном расходе азота, кислорода или аргона рассматривают жидкую поставку с испарением. Для лазерных станков проверяют доступное давление и производительность всей системы при максимальной нагрузке, а для непрерывных измерений — возможность смены источника без нарушения работы прибора.

Данные для подбора

  • Изготовитель, модель оборудования и его требования к газоснабжению.
  • Для обработки — материал, толщина и требования к результату; для анализа — методика и тип детектора.
  • Газ или состав смеси, степень чистоты и пределы отдельных примесей.
  • Средний и максимальный расход, давление на входе в оборудование, число потребителей.
  • Существующая газовая линия, требования к документам и допустимому перерыву подачи.

Обсудить поставку

Укажите процесс, требования к качеству и расход газа — подготовим предложение по продукту и условиям поставки.

Выберите тему сайта

Светлая или темная — как вам комфортнее.

Тема оформления

Сохраним ваш выбор. Тему всегда можно изменить
переключателем внизу сайта.