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Stickstoff für
Laseranwendungen

Stickstoff für Laseranwendungen

Stickstoff mit drei Reinheitsgraden

Stickstoff als Primärgas beim Metalllaserschneiden

Auf Basis einer in über 60 Jahren Forschung und Entwicklung in der Technologie der Behandlung und Kontrolle von Atmosphären gesammelten Erfahrung hat Isolcell die Produktlinie LASERPOWER für die Produktion von Stickstoff in den drei Reinheitsgraden 100, 50, 10 ppm entwickelt und perfektioniert. Die Größen der Generatoren werden dem Verbrauch der Lasermaschinen der Kunden angepasst, und es gibt Anwendungen sowohl für einzelne Maschinen als auch für Spezialzentren mit mehreren Lasermaschinen. Unsere Selbsterzeuger sehen verschiedene Lösungen auch für die Kompensation von Verbrauchsspitzen über die Speicherung in 300 bar – Gasflaschenpacks vor. Zum Beispiel können mit zwei Gasflaschenpacks 480 m3 Stickstoff gespeichert werden, eine Lösung, die für viele Benutzer den Tagesbedarf für den Laserschnitt abdecken kann.

Glasfaserlasertechnik und Stickstoff als Gas für den Laserschnitt

Die Glasfasertechnologie hat den Bereich des Laserschnitts revolutioniert und Stickstoff zum primären Hilfsgas bei den Laserschnittverfahren erhoben. Der Sauerstoff ist dadurch in den Hintergrund gerückt und wird heute nur noch zum Laserschneiden von Kohlenstoffstahl in großen Stärken und von Kupfer verwendet. Die Glasfaserlasertechnik hat auf dem Markt Laserquellen mit extrem hohen Leistungen, 8-10-12 kW, eingeführt. Mittlerweile findet man sie in den Katalogen von fast allen Herstellern, und Quellen mit einer Leistung von 20 kW sind in der Testphase. Es wird davon ausgegangen, dass sie bereits in wenigen Jahren auf dem Markt verkauft werden: Eine hohe Leistung zur Verfügung zu haben, erlaubt den Lasermaschinen bei hohem Druck zu schneiden, und das heißt mit Stickstoff, wodurch unglaubliche Produktionsleistungen zu erwarten sind. Mit diesen Lasermaschinen erreicht man extrem hohe Schnittgeschwindigkeiten, bis zu 7/8 Mal höhere im Vergleich zu CO2-Lasern, allerdings nur im Hochdruckschneideverfahren mit Stickstoff. Im Bereich des Laserschneidens ist damit eine Revolution am Laufen: Mittlerweile werden mit Ausnahme vom dicken Kohlenstoffstahl alle anderen Werkstoffe unter Verwendung von Stickstoff als Prozessgas bearbeitet. Wo man gestern Kohlenstoffstahl unter Sauerstoff mit Drücken von 0,5 bis 2 bar schnitt, schneidet man heute mit Stickstoff und Drücken von 8,5 bis 18 bar, und wir stehen auf einmal der offensichtlichen Notwendigkeit gegenüber, die Versorgungskosten des Schneidegas unter Kontrolle zu halten. Wenn man Kohlenstoffstahl mit Stickstoff schneidet, erhält man einen weißen Schnitt und eliminiert vollständig den hellblauen Farbfilm auf der Schnittkante, der die Qualität der Schweißnaht und der Lackierung beeinträchtigt.

Vorteil des Stickstoffs beim Kohlenstoffstahllaserschneiden

Werkstoff für Laserschneiden mit Stickstoff

Laserschweißen

Immer mehr Schweißanwendungen werden darauf hin geprüft, ob sie mit Stickstoff funktionieren.

Anwendungen auf nichtrostendem austenitischen Stahl, nichtrostendem ferritischen Stahl und Duplex-Stahl funktionieren wesentlich besser mit Stickstoff als mit Argon, da der Stickstoff die Entstehung von Porosität in der Schweißnaht reduziert oder ganz eliminiert.

Stickstoff ist ein inertes Gas, das in vielen Laserschweißverfahren verwendet wird, weil es sowohl Kosteneinsparungen als auch technische Vorteile bietet.

Das Laserschweißverfahren wird an vielen Werkstofftypen angewendet, bei einigen mit reinem Argon oder mit anderen Gasen vermischtem Argon und bei anderen mit Stickstoff. Dabei spielt der Stickstoff in den Laserschweißanwendungen auf edlen Werkstoffen, wie zum Beispiel nicht oxidierende austenitische Stahle, nicht oxidierende ferritische Stahle und die austenitisch-ferritischen Stahle (Duplex), eine große Rolle. Hersteller von Laserquellen und Schweißanlagen haben mit der Einführung der Glasfasertechnologie Anwendungen entwickelt, in denen Argon und Helium mit Stickstoff ersetzt wird und damit eine beträchtliche Kostenersparnis und in einigen Fällen sogar erhebliche technische Vorteile erzielen können. Es wurden Anwendungen von großer technologischer Bedeutung im Bereich des Stahlrohrschweißens realisiert, einige Rohrhersteller haben diese Technologie übernommen, um ihre Produktionskraft zu steigern und den Energieverbrauch einzugrenzen. Stickstoff wurde aufgrund seiner Fähigkeit gewählt, die Entstehung von Porosität in den Schweißbereichen zu reduzieren oder auch ganz und gar zu beseitigen, womit eine technische Innovation geschaffen wurde.

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