贵州工业气体告诉您：工业气体在机械制造工业的应用

工业气体除了在冶金工业、化学工业普遍应用外，在反应国家工业化程度的机械制造业也有着非常广泛的应用。

机械制造业：指从事各种动力机械、起重运输机械、农业机械、冶金矿山机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产的行业。机械制造业为整个国民经济提供技术装备，其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一，是国家重要的支柱产业。

金属的切割和焊接

机械工业应用氧气进行金属焊接、切割能大大提高工效，氢—氧焰、氧—乙炔焰在机械工厂中对板材、容器的切割、焊接。氧—丙烷焰切割可提高切割面的光洁度。代替了部分零件的铸、锻、铣、创。氧气它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用，达到焊割金属的作用，各行各业中，特别是机械企业里用途很广，作为切割之用也很方便，是首选的一种切割方法。

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。

利用氩的惰性，在电孤焊时用氩作保护气体，可防止被空气氧化、氮化、钛、钼及合金和不锈钢等。

1、气态二氧化碳

（1) 焊接

二氧化碳气体保护焊，可以广泛用于多种材料的焊接，其保护效果不如其他稀有气体（如氩），但价格相对便宜许多。

（2) 机器铸造

CO2是添加剂，利于机器制造。

2、固态二氧化碳（干冰）

（1) 模具等清洗

在轮胎模具、橡胶模具、聚氨酯模、聚乙烯模、PET模具、泡沫模具、注塑模具、合金压铸模、铸造用热芯盒、冷芯盒中，干冰可清除余树脂、失效脱膜层、炭化膜剂、油污、打通排气孔，清洗后模具光亮如新。

（2) 汽车清洗

清洗门皮、蓬顶、车厢、车底油污等无水渍，不会引致水污染；汽车化油器清洗及汽车表面除漆等；清除引擎积碳。如处理积碳，用化学药剂处理时间长，最少要用48小时以上，且药剂对人体有害。干冰清洗可以在10分钟以内彻底解决积碳问题，即节省了时间又降低了成本，除垢率达到100%。

1、生产电真空材料和器件

在电真空材料和器件如钨和钼的生产过程中，用氢气还原氧化物粉末，再加工制成线材和带材，若其中所用的氢气的纯度越高，水含量越低，还原温度越低，所得钨、钼粉末就越细。对氢闸管、离子管、激光管等各种充气电子管的填充气体纯度要求更高，显像管制造中所使用的氢气纯度大于99.99%。

2、 制造非晶硅太阳电池

在制造非晶硅太阳电池中，也用到纯度很高的氢气。

3、光导纤维的应用和开发

光导纤维的应用和开发是新技术革命的重要标志之一，石英玻璃纤维是光导纤维的主要类型，在制造过程中，需要采用氢氧焰加热，经数十次沉积，对氢气纯度和洁净度都有很高要求。

4、 焊接

用氢气和氧气可进行焊接。氢气在氧气中燃烧的温度可达3100K，氢通过电弧的火焰时分解成原子氢，生成的原子氢飞向熔接表面，金属依靠吸收原子氢的热被进一步加热、熔化，使金属焊接表面的温度高达3800-4300K。这种原子氢可用于最难熔的金属、高碳钢、耐腐蚀材料、有色金属等的熔融和焊接。用原子氢进行焊接的优点在于，氢原子束能防止焊接部位被氧化，使焊接的地方不产生氧化皮。

5、 低温

由于氢是除氦以外具有极低沸点的气体，液态氢在真空中蒸发可获得14-15K的低温，因而，在需要获得超低温的科学研究中，常用氢作制冷剂。

1、 焊接

利用氦气不活泼的化学性质，氦气常用于镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护气。当一些金属在加热或熔化时，为了阻止其和大气中的氧和氮反应， 必须用惰性气氛保护。金属焊接加工中消耗了大量的氦。在惰性气体保护的钨电弧焊（TIG）中，不熔化的钨电、灼热的金属填充物和焊接区域要用连续氦或氦-氩混合进行保护。保护焊接所用的气体混合物，可以用氦和氩按不同比例配制。根据焊接工艺、焊丝和被焊的母材的不同，混合气的组成可以不同。通常，氦-氩混合气中氦的含量为15%-70%，有时还可加入约0.015%的氦。

2、切割

氦和氦与其他气体的混合物在等离子体电弧装置中作为工作介质，可生产50000K以上的等离子体射流，用来切割金属和喷镀耐熔的合金及陶瓷。

3、低温处理

由于氦的化学惰性，它在除极低温度外的所有温度下都接近理想气体行为，且单位质量的热容量高，黏度低和热导率高等特性，所以气氦通常被用做封闭循环低温制冷机的工作介质。液态氦可以产生供固体物理学研究所需的极低温。

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