MPLM IG™ ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИНЖИНИРИНГ │ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА │ ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ

28.07.2013

Резка и очистка металла струёй жидкого азота под давлением

Резка и очистка металла струёй жидкого азота под давлением
Эта публикация является устаревшей, обновлённую статью читайте здесь 


В конце 80х годов прошлого века зародилась идея использования сжатого жидкого азота для промышленной резки и очистки металлов. В 1990 году учёные из INL - Idaho National Laboratory (Национальная Лаборатория Айдахо), приступили к изучению этой идеи. 
В 1992 году проект получил финансирование.
1996 год был ознаменован первым успехом на пути реализации применения жидкого азота для очистки металлической поверхности. Учёным удалось удалить радиоактивное загрязнение с поверхности контейнера из нержавеющей стали без создания вторичных отходов. В тот же год учёным удалось произвести успешную резку взрывчатого вещества струёй жидкого азота под высоким давлением без детонации.


Процесс резки стали струёй жидкого азота под давлением
Процесс резки стали струёй жидкого азота 
В 1999 году авторитетное издание «R & D Magazine» признаёт технологии использования струи жидкого азота под давлением в качестве одной из 100 значимых технических продуктов года, после чего INL получают капитал от инвесторов на коммерциализацию технологии жидких струй азота. 
В 2001 году создаётся компания Nitrocision LLC которая становится обладателем эксклюзивных прав на коммерческое использование технологии жидких струй азота. 
В 2003 году начинается коммерческое использование технологии. Установка NitroJet становится доступной для покупки или аренды. В тот же год Nitrocision заключает сервисный контракт с NASA на операции резки с применение технологии жидких струй азота.
Начиная с 2004 года ведётся усиленная работа по усовершенствованию технологии. Оптимизируется инструмент с помощью зубчатых передач, разрабатывается эффективная технология литья сопла, технология становится роботизированной. 
Начало массового применения технологий резки и очистки металлов струёй жидкого азота под давлением ожидается в 2015 – 2020 годах. Это, безусловно, будет прорыв в металлообработки. 
Азот является не взрывоопасным и не ядовитым, он безвреден для окружающей среды, а при производстве азота методом газоразделения, основным побочным продуктом производства является кислород. Таким образом, технологию жидких струй азота можно рассматривать как "зелёную технологию" не оказывающую негативного воздействия на окружающую среду.

Технология резки металла струёй жидкого азота под давлением

video video

Преимущества струйной резки жидким азотом:
  • Резка всех видов материалов
  • Возможность применения высокой скорости реза
  • Практически неограниченная толщина разрезаемого материала
  • Высокое качество реза металлов больших толщин
  • Относительная безопасность процесса для человека
  • Безопасность технологии для окружающей среды
К недостатку можно отнести факт того, что при резке тонкого металла более 5 секунд, он может просто рассыпаться из-за быстрого охлаждения до сверхнизких температур. Но думаю, что и эту проблему удастся решить со временем за счёт применения подогрева плазмой либо другим методом.

Инструмент NitroJet 6000 может быть использован для ручного и роботизированного применения. Небольшие габариты инструмента формирующего струю жидкого азота под давлением,  дают возможность использовать технологию для выполнения разделительных операций в широком диапазоне производственных и ремонтных действий.  Это, безусловно, положительно скажется на развитии коммерческого использования технологии.

Технология очистки металла струями жидкого азота под давлением

video video

Очистка поверхности происходит при экстремальной температуре менее чем -162, но это не представляет опасности для человека. Это только в кино азот способен моментально замораживать крупные объекты, в реальном физическом мире невозможно моментально заморозить даже небольшой цветок по причине весьма низкой теплоёмкости азота.
Очистка поверхности, как и резка, происходит под большим давлением – до 60 000 psi, эффект значительно усиливается за счёт способности жидкого азота расширяться преобразовываясь в газообразное состояние в 700 раз, тем самым увеличивая кинетическую энергию. Эта технология способна стать достойной альтернативой другим методам очистки поверхностей. Технология успешно используется не только для удаления коррозии и окалины с поверхности металла, огромным достоинством также является возможность удаления межкристаллической коррозии и даже очистки поверхностей от  радиоактивного загрязнения без создания вторичных отходов.
Поскольку азот рассеивается обратно в атмосферу, вторичные потоки отходов отсутствуют, для утилизации остаётся только материал, который был удалён с поверхности.
Как упоминалось выше, технология используется в коммерческих целях уже сегодня, но высокая стоимость оборудования (от $200 тыс. до $450 тыс. в зависимости от используемого давления) обусловленная главным образом монопольным коммерческим правом, является пока существенным недостатком.

Технология очистки металлов с помощью струй жидкого азота под давлением, может применяться как для ручной деликатной очитки небольших поверхностей, так и для автоматизированных систем с большой пропускной способностью очищаемого сортамента или готовых изделий. В будущем, эта технология способна заменить современные методы механической очистки металлических поверхностей дробью или песком, а также ряд химических методов очистки поверхностей нержавеющей стали и алюминия, которые являются дорогостоящими и оказывающими негативное влияние на окружающую среду.


2 комментария:

  1. А если азот на руку попадёт? Это ведь потеря руки. Кто разрешит работать с азотом на реальном производстве?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Даже если на голову попадёт, нечего страшного с тобой не случится: https://youtu.be/BTn7I6IcXco

      Удалить

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИНЖИНИРИНГ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ