Nitrogênio líquido: gás nitrogênio em estado líquido. Inerte, incolor, inodoro, não corrosivo, não inflamável e extremamente criogênico. O nitrogênio compõe a maior parte da atmosfera (78,03% em volume e 75,5% em peso). O nitrogênio é inerte e não sustenta a combustão. A queimadura por frio é causada pelo contato endotérmico excessivo durante a vaporização.
O nitrogênio líquido é uma fonte de frio conveniente. Devido às suas propriedades únicas, o nitrogênio líquido tem recebido cada vez mais atenção e reconhecimento. Seu uso tem se expandido na pecuária, na indústria médica, na indústria alimentícia e em pesquisas criogênicas. Em eletrônica, metalurgia, indústria aeroespacial, fabricação de máquinas e outros setores, sua aplicação tem crescido e se desenvolvido.
Supercondutor criogênico
Os supercondutores possuem características únicas que lhes conferem grande potencial para uso em diversas áreas. A obtenção de supercondutores se dá pela substituição do hélio líquido por nitrogênio líquido como refrigerante supercondutor, o que ampliou as possibilidades de aplicação dessa tecnologia e é considerado uma das grandes invenções científicas do século XX.
A levitação magnética supercondutora é um fenômeno que utiliza a cerâmica supercondutora YBCO. Quando o material supercondutor é resfriado à temperatura do nitrogênio líquido (78 K, equivalente a -196 °C), ele passa do estado normal para o supercondutor. O campo magnético gerado pela corrente blindada exerce uma força contrária ao campo magnético dos trilhos e, se essa força for maior que o peso do trem, o vagão pode ser suspenso. Ao mesmo tempo, parte do campo magnético fica aprisionada no supercondutor devido ao efeito de aprisionamento do fluxo magnético durante o processo de resfriamento. Esse campo magnético aprisionado é atraído pelo campo magnético dos trilhos e, devido à repulsão e atração mútuas, o vagão permanece firmemente suspenso acima dos trilhos. Ao contrário do efeito geral de repulsão entre ímãs do mesmo tipo e atração entre ímãs de tipos opostos, a interação entre o supercondutor e o campo magnético externo gera tanto repulsão quanto atração mútua, de modo que ambos, o supercondutor e o ímã externo, podem resistir à própria gravidade e se suspender ou ficar pendurados de cabeça para baixo um sob o outro.
Fabricação e teste de componentes eletrônicos
A triagem de estresse ambiental consiste em selecionar o número de fatores ambientais do modelo, aplicar a quantidade adequada de estresse ambiental aos componentes ou à máquina inteira e causar defeitos de processo nos componentes, ou seja, defeitos no processo de produção e instalação, para correção ou substituição. A triagem de estresse ambiental é útil para aceitar ciclos térmicos e vibrações aleatórias. O teste de ciclo térmico consiste em aceitar altas taxas de variação de temperatura e grande estresse térmico, de modo que os componentes de diferentes materiais, devido a juntas defeituosas, assimetrias inerentes ao material, defeitos de processo causados por problemas ocultos e falhas repentinas, aceitem uma taxa de variação de temperatura de 5 °C/min. As temperaturas limite são de -40 °C a +60 °C. O número de ciclos é 8. Essa combinação de parâmetros ambientais torna mais evidentes as falhas inerentes à soldagem, peças de encaixe e componentes. Para testes de ciclo térmico em massa, podemos considerar o método de aceitação de duas caixas. Nesse ambiente, a triagem deve ser realizada no nível adequado.
O nitrogênio líquido é um método mais rápido e útil para blindar e testar componentes eletrônicos e placas de circuito impresso.
habilidades de moagem criogênica de bolas
O moinho de bolas planetário criogênico utiliza nitrogênio líquido continuamente injetado em seu interior, que é equipado com uma cobertura de isolamento térmico. O ar frio, em alta velocidade de rotação, absorve o calor gerado pelas esferas de moagem, mantendo o material e as esferas em um ambiente criogênico constante. Nessas condições, o moinho realiza a mistura, a moagem fina, o desenvolvimento de novos produtos e a produção em pequenos lotes de materiais de alta tecnologia. O produto é compacto, eficiente, altamente compatível com padrões de qualidade, silencioso e amplamente utilizado nas indústrias farmacêutica, química, ambiental, de bens de consumo, de materiais de construção, metalúrgica, cerâmica, de minerais e outras.
Habilidades de usinagem verde
O corte criogênico consiste na aplicação de fluidos criogênicos, como nitrogênio líquido, dióxido de carbono líquido e ar comprimido frio, na área de corte, resultando em um estado criogênico ou ultracriogênico localizado nessa região. Aproveitando a fragilidade criogênica da peça sob condições criogênicas, o processo melhora a usinabilidade, a vida útil da ferramenta e a qualidade da superfície da peça. De acordo com o meio de resfriamento, o corte criogênico pode ser dividido em corte com ar comprimido frio e corte com resfriamento por nitrogênio líquido. O método de corte com ar comprimido frio consiste na aplicação de um fluxo de ar criogênico a temperaturas de -20 °C a -30 °C (ou até mesmo inferiores) na ponta da ferramenta, misturado com uma pequena quantidade de lubrificante vegetal (10 a 20 m³/h), que desempenha as funções de resfriamento, remoção de cavacos e lubrificação. Comparado ao corte tradicional, o corte com resfriamento criogênico melhora a conformidade do processo, a qualidade da superfície da peça e praticamente não causa poluição ao meio ambiente. O centro de processamento da empresa japonesa Yasuda Industry Company adotou o projeto de um duto de ar adiabático inserido entre o eixo do motor e o eixo da ferramenta de corte, conduzindo o ar diretamente para a lâmina através de um sistema de resfriamento criogênico a -30°C. Essa configuração melhora significativamente as condições de corte e é benéfica para a implementação da tecnologia de corte a ar frio. Kazuhiko Yokokawa conduziu uma pesquisa sobre o resfriamento a ar frio em torneamento e fresamento. No teste de fresamento, foram utilizados fluido de corte à base de água, ar em temperatura ambiente (+10°C) e ar frio (-30°C) para comparar a força aplicada. Os resultados mostraram que a durabilidade da ferramenta foi significativamente melhorada com o uso de ar frio. No teste de torneamento, a taxa de desgaste da ferramenta com ar frio (-20°C) foi significativamente menor do que com ar em temperatura ambiente (+20°C).
O corte com resfriamento por nitrogênio líquido possui duas aplicações importantes. Uma delas é utilizar a pressão de um cilindro para pulverizar nitrogênio líquido diretamente na área de corte, como um fluido de corte. A outra é resfriar indiretamente a ferramenta ou a peça de trabalho utilizando o ciclo de evaporação do nitrogênio líquido sob calor. Atualmente, o corte criogênico é importante no processamento de ligas de titânio, aços com alto teor de manganês, aços temperados e outros materiais de difícil usinagem. KPRaijurkar utilizou uma ferramenta de metal duro H13A e resfriamento por ciclo de nitrogênio líquido para realizar experimentos de corte criogênico em liga de titânio. Os resultados dos testes mostraram que, em comparação com os métodos de corte tradicionais, o desgaste da ferramenta foi eliminado significativamente, a temperatura de corte foi reduzida em 30% e a qualidade da usinagem da superfície da peça foi bastante melhorada. Wan Guangmin adotou o método de resfriamento indireto para realizar experimentos de corte criogênico em aço com alto teor de manganês, e os resultados são comentados. Ao adotar o método de resfriamento indireto para processar aço com alto teor de manganês em condições criogênicas, a força na ferramenta é eliminada, o desgaste da ferramenta é reduzido, os sinais de encruamento são atenuados e a qualidade da superfície da peça também é melhorada. Wang Lianpeng et al. Adotou-se o método de aspersão com nitrogênio líquido na usinagem a baixa temperatura do aço temperado 45 em máquinas-ferramenta CNC, e foram comentados os resultados dos testes. A durabilidade da ferramenta e a qualidade da superfície da peça podem ser melhoradas com a adoção do método de aspersão com nitrogênio líquido na usinagem a baixa temperatura do aço temperado 45.
No processo de resfriamento com nitrogênio líquido, o material de metal duro apresenta alta resistência à flexão, tenacidade à fratura e resistência à corrosão. A dureza, que aumenta com a temperatura, é baixa, e, portanto, o material de metal duro para ferramentas de corte, resfriado com nitrogênio líquido, provavelmente mantém um excelente desempenho de corte, semelhante ao obtido em temperatura ambiente. Esse desempenho é determinado pela quantidade de fase ligante. Para o aço rápido, o resfriamento criogênico resulta em aumento da dureza e redução da resistência ao impacto, mas, no geral, o desempenho de corte pode ser melhorado. Um estudo sobre a melhoria da usinabilidade de alguns materiais em condições criogênicas foi realizado, selecionando-se cinco materiais: aço de baixo carbono AI11010, aço de alto carbono AI1070, aço para rolamentos AI1E52100, liga de titânio Ti-6Al1-4V e liga de alumínio fundido A390. A pesquisa e avaliação demonstraram que, devido à excelente resistência à flexão em condições criogênicas, os resultados de usinagem desejados podem ser obtidos com o corte criogênico. Para o aço de alto carbono e o aço para rolamentos, o resfriamento com nitrogênio líquido reduz o aumento da temperatura na zona de corte e a taxa de desgaste da ferramenta. Na usinagem de ligas de alumínio fundido, a aplicação de resfriamento criogênico pode melhorar a dureza da ferramenta e sua resistência ao desgaste abrasivo da fase siliciosa. No processamento de ligas de titânio, o resfriamento criogênico simultâneo da ferramenta e da peça proporciona uma temperatura de corte baixa e elimina a afinidade química entre o titânio e o material da ferramenta.
Outras aplicações do nitrogênio líquido
O satélite Jiuquan enviou a estação central de combustível especial para produzir nitrogênio líquido, um propelente para combustível de foguete, que é injetado na câmara de combustão sob alta pressão.
Cabo de energia supercondutor de alta temperatura. Utilizado para congelar tubulações de líquidos em manutenções emergenciais. Aplicado à estabilização criogênica e ao resfriamento criogênico de materiais. O dispositivo de resfriamento com nitrogênio líquido (com base nos sinais de expansão térmica e contração a frio em aplicações industriais) também é amplamente utilizado. Técnicas de semeadura de nuvens com nitrogênio líquido. Técnicas de drenagem com nitrogênio líquido por jato de gotas em tempo real, em constante pesquisa aprofundada. Adota-se o nitrogênio para extinção de incêndios subterrâneos, extinguindo o fogo rapidamente e eliminando os danos causados por explosões de gás. Por que escolher nitrogênio líquido: Porque resfria mais rápido do que outros métodos, não reage quimicamente com outras substâncias, reduz significativamente o espaço e proporciona uma atmosfera seca, é ecologicamente correto (o nitrogênio líquido volatiliza-se diretamente para a atmosfera após o uso, sem deixar qualquer poluição), é simples e conveniente de usar.
Equipamentos Criogênicos HL
Equipamentos Criogênicos HLque foi fundada em 1992 é uma marca afiliada aHL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,LtdA HL Cryogenic Equipment dedica-se ao projeto e fabricação de sistemas de tubulação criogênica com isolamento a alto vácuo e equipamentos de suporte relacionados, para atender às diversas necessidades de seus clientes. Os tubos e mangueiras flexíveis com isolamento a vácuo são fabricados com materiais isolantes especiais de alto vácuo e multicamadas, submetidos a uma série de tratamentos técnicos extremamente rigorosos e tratamento a alto vácuo. São utilizados para a transferência de oxigênio líquido, nitrogênio líquido, argônio líquido, hidrogênio líquido, hélio líquido, etileno liquefeito (LEG) e gás natural liquefeito (GNL).
A linha de produtos Separador de Fases, Tubo de Vácuo, Mangueira de Vácuo e Válvula de Vácuo da HL Cryogenic Equipment Company, que passou por uma série de tratamentos técnicos extremamente rigorosos, é utilizada para a transferência de oxigênio líquido, nitrogênio líquido, argônio líquido, hidrogênio líquido, hélio líquido, LEG e GNL. Esses produtos são destinados a equipamentos criogênicos (como tanques de armazenamento criogênico, Dewar e Coldbox, etc.) em diversos setores, como separação de ar, gases, aviação, eletrônica, supercondutores, chips, farmacêutico, biobancos, alimentos e bebidas, montagem de automação, engenharia química, siderurgia, borracha, fabricação de novos materiais e pesquisa científica, entre outros.
Data da publicação: 24/11/2021