O papel essencial do azoto nas operações de corte a laser

O corte a laser é uma técnica de fabrico precisa e eficiente, fundamental para uma vasta gama de processos industriais. Um componente crítico neste processo é o azoto (N2). Mas porque é que o nitrogénio é utilizado? Este blogue irá explorar as razões subjacentes à sua utilização e os seus benefícios nas operações de corte a laser.

Quais são os benefícios da utilização de nitrogénio no corte a laser?

O azoto é utilizado no corte a laser de metais principalmente devido às 5 razões seguintes:

Benefícios inertes:

• 1. Prevenção da oxidação

  O nitrogénio é um gás inerte, o que significa que não reage com outras substâncias em condições de corte normais. Quando utilizado no corte a laser, desloca o oxigénio em torno da área de corte, evitando a oxidação e assegurando que as arestas de corte permanecem limpas e sem descoloração ou ferrugem. A prevenção da oxidação ajuda a manter a qualidade e as propriedades do metal, o que é essencial para aplicações de alta precisão.

• 2. Sem reação química

  O azoto não reage quimicamente com o metal a cortar, o que o torna amplamente aplicável e adequado para cortar uma variedade de metais e ligas. Este facto proporciona versatilidade em diferentes aplicações.

• 3. Consistência no corte

  A utilização de nitrogénio de alta pureza assegura um ambiente de corte consistente, proporcionando cortes uniformes com qualidade consistente, o que é essencial para aplicações de alta precisão. Além disso, o ambiente estável e previsível do azoto permite cortes repetíveis e de alta qualidade, tornando-o crucial para os processos de produção e fabrico.

Benefícios térmicos:

• 4. Alta velocidade de corte:

  O azoto permite velocidades de corte mais rápidas em comparação com gases como o oxigénio, e a sua natureza inerte e não reactiva evita reacções térmicas adicionais com o metal, permitindo operações de corte mais eficientes e mais rápidas.

• 5. Melhor qualidade dos bordos:

  A utilização de azoto permite obter arestas de corte mais suaves e limpas. Ajuda a controlar os efeitos térmicos durante o corte, reduzindo o risco de deformação ou danos térmicos. Isto resulta em cortes de alta qualidade com uma necessidade mínima de pós-processamento.

Considerações de segurança ao utilizar N2 no corte a laser

Embora os benefícios da utilização de nitrogénio no corte a laser sejam numerosos - desde a prevenção da oxidação e velocidades de corte mais elevadas até à melhor qualidade e consistência das arestas - é igualmente importante abordar as preocupações de segurança associadas à sua utilização. Compreender as vantagens ajuda-nos a apreciar o valor que o azoto traz ao processo, mas a consciência dos potenciais riscos é crucial para garantir um ambiente de trabalho seguro.

Perigo de asfixia: Sendo um gás inerte, o nitrogénio pode deslocar o oxigénio do ar, provocando um perigo de asfixia em espaços confinados. É incolor e inodoro, pelo que as fugas podem passar despercebidas. A ventilação adequada e a monitorização do oxigénio são essenciais para evitar a deficiência de oxigénio no espaço de trabalho. 

Gasenz da PST foi concebido para detetar ambientes com deficiência de oxigénio, tornando-o ideal para proteger os trabalhadores da indústria de produção de gás, laboratórios e áreas onde são utilizados ou armazenados gases industriais, incluindo espaços confinados e sistemas de prevenção de incêndios hipóxicos.

Alta pressão: O nitrogénio é frequentemente armazenado em cilindros de alta pressão. O manuseamento ou armazenamento inadequado pode levar a acidentes ou à rutura da garrafa. É crucial seguir os protocolos de segurança para o manuseamento e armazenamento de garrafas de gás de alta pressão. 

Queimaduras de frio: O nitrogénio líquido ou o gás nitrogénio dos recipientes pressurizados podem provocar queimaduras pelo frio ou ulcerações se entrarem em contacto com a pele. Deve ser utilizado equipamento de proteção individual (EPI) adequado ao manusear azoto.

Risco de incêndio: Embora o azoto não seja inflamável, pode criar um ambiente deficiente em oxigénio. O corte a laser envolve altas temperaturas e faíscas, que podem inflamar materiais inflamáveis. O oxigénio é um componente crítico da combustão e, embora um excesso de oxigénio possa aumentar o risco de incêndio, um oxigénio insuficiente pode causar uma combustão incompleta. Isto leva à acumulação de gases tóxicos, como o monóxido de carbono. 

Procedimentos de formação e segurança

As máquinas de corte a laser e os sistemas de fornecimento de azoto associados devem ser inspeccionados e mantidos regularmente para garantir um funcionamento seguro. Quaisquer fugas ou avarias devem ser tratadas imediatamente.Os trabalhadores devem receber formação adequada sobre a utilização segura do azoto nas operações de corte a laser. Isto inclui a compreensão das propriedades do azoto, o reconhecimento dos sinais de deficiência de oxigénio e o conhecimento dos procedimentos de emergência.

O volume de azoto é importante no corte a laser?

Sim, o volume de azoto necessário para uma máquina de corte a laser é importante; no entanto, depende de vários factores:

A pureza do azoto é importante?

Para o corte a laser, a pureza do gás nitrogénio tem normalmente de ser muito elevada. Os níveis de pureza necessários dependem frequentemente da aplicação específica e do tipo de corte a laser que está a ser efectuado. Eis uma análise mais detalhada da importância do azoto de elevada pureza:

Corte a laser industrial

Para aplicações gerais de corte laser industrial, é normalmente utilizado azoto com uma pureza de 99,95% (grau 3,5) ou superior. Este nível de pureza é suficiente para evitar a oxidação das arestas de corte, o que, de outro modo, pode levar à descoloração e à corrosão. Assegura que os cortes são limpos e precisos, o que é crucial para manter a integridade estrutural do material.

Corte a laser de alta precisão

Para aplicações que exigem cortes mais precisos e de alta qualidade, podem ser necessários níveis de pureza mais elevados de 99,99% (classe 4.0) ou mesmo 99,999% (classe 5.0). O azoto de pureza mais elevada elimina quase todas as impurezas, reduzindo significativamente as probabilidades de quaisquer imperfeições nas arestas de corte. Isto é particularmente importante nas indústrias em que a precisão é fundamental, tais como dispositivos médicos, componentes aeroespaciais e fabrico de produtos electrónicos.

Ótica laser e vida útil do bocal

A utilização de azoto de elevada pureza reduz o risco de contaminação da ótica laser e do bocal. Isto ajuda a manter a eficiência da máquina e prolonga a vida útil destes componentes, reduzindo os custos de manutenção e o tempo de inatividade. As impurezas do azoto de baixa pureza podem provocar a acumulação de resíduos na ótica e no bocal, levando a limpezas ou substituições frequentes, o que pode aumentar os custos operacionais e reduzir o tempo de funcionamento da máquina.

Compatibilidade de materiais

O azoto de elevada pureza é essencial para o corte de metais reactivos como o titânio, onde mesmo pequenas quantidades de oxigénio podem causar reacções químicas indesejadas e uma má qualidade de corte. O azoto de pureza inferior pode não ser adequado para estes materiais reactivos, levando a propriedades do material comprometidas ou à necessidade de um pós-processamento mais frequente.

Eficiência de custos

Embora mais caro, o nitrogénio de alta pureza pode levar a uma poupança global de custos, melhorando a velocidade de corte, reduzindo o retrabalho e prolongando a vida útil dos componentes da máquina. O azoto de baixa pureza, embora mais barato, pode reduzir a qualidade do corte, diminuir a velocidade de corte e aumentar a manutenção, o que pode anular qualquer poupança de custos inicial.

Monitorização da pureza do azoto em aplicações de corte a laser

Um dos métodos mais eficazes para monitorizar a pureza do azoto é utilizar um analisador de oxigénio. Estes dispositivos medem a concentração de oxigénio no fluxo de gás nitrogénio. Ao detetar e quantificar os níveis de oxigénio, o analisador fornece uma medida indireta mas precisa da pureza do azoto. A monitorização regular com um analisador de oxigénio assegura que o azoto permanece dentro das especificações de pureza exigidas, minimizando o risco de contaminação e assegurando um desempenho de corte consistente.

Analisadores de oxigénio PST

SenzTx é o transmissor de oxigénio compacto e inteligente da PST, concebido para uma medição fiável da concentração de oxigénio utilizando a tecnologia de zircónio ou eletroquímica. O sensor de zircónio oferece tempos de resposta rápidos e um desempenho duradouro e de baixa deriva, enquanto o sensor eletroquímico é adequado para a medição de gases com hidrocarbonetos.

A série de analisadores de oxigénio GPR 1600/2600/3100 foi concebida para monitorizar os níveis de oxigénio em gases industriais, desde quantidades vestigiais na gama baixa de partes por milhão (PPM) até ao oxigénio quase puro. Estes analisadores de oxigénio asseguram a pureza do gás em ambientes onde o oxigénio tem de ser controlado com precisão, como na separação de ar, no fabrico de produtos electrónicos e noutras aplicações industriais críticas.

O GPR-1200 disponível nas configurações de uso geral e intrinsecamente seguro, foi meticulosamente concebido para medições precisas de vestígios de oxigénio, assegurando uma verificação precisa do processo ou da instrumentação em linha. O GPR-3500 de uso geral oferece uma faixa de medição de 0 a 100% e inclui compensação de temperatura para maior precisão e estabilidade.

O monitor de oxigénio Gasenz cfoi concebido para detetar ambientes com deficiência de oxigénio em qualquer local de trabalho. É ideal para proteger o pessoal da indústria de produção de gás, laboratórios e outros sectores onde os gases industriais são armazenados ou utilizados. Além disso, é perfeito para utilização em espaços confinados ou em sistemas de prevenção de incêndios hipóxicos.

O Analisador de Oxigénio Portátil Yellow Box é um dispositivo durável e transportável concebido para aplicações versáteis de medição de oxigénio de alta pureza. O Ntron Yellow Box é um analisador compacto e robusto que pode ser equipado com dois ou três sensores de zircónio, proporcionando tempos de resposta rápidos e uma longa vida útil com um desvio mínimo.