Ne glede na to, kako je surova kovina izdelana v cev ali cev, proizvodni proces pusti precejšnjo količino ostankov materiala na površini.Oblikovanje in varjenje na valjarni, risanje na risalno mizo ali uporaba pilota ali ekstruderja, ki mu sledi postopek rezanja na dolžino, lahko povzroči, da se cev ali površina cevi prekrije z maščobo in se lahko zamaši z ostanki.Pogosti onesnaževalci, ki jih je treba odstraniti z notranjih in zunanjih površin, vključujejo maziva na osnovi olja in vode pri vlečenju in rezanju, kovinske ostanke pri rezanju ter tovarniški prah in ostanke.
Običajne metode za čiščenje notranjih vodovodnih in zračnih kanalov, bodisi z vodnimi raztopinami ali topili, so podobne tistim, ki se uporabljajo za čiščenje zunanjih površin.Sem spadajo izpiranje, mašenje in ultrazvočna kavitacija.Vse te metode so učinkovite in se uporabljajo že desetletja.
Seveda ima vsak postopek omejitve in te metode čiščenja niso izjema.Izpiranje običajno zahteva ročni razdelilnik in izgubi svojo učinkovitost, ko se hitrost tekočine za izpiranje zmanjša, ko se tekočina približa površini cevi (učinek mejne plasti) (glejte sliko 1).Pakiranje deluje dobro, vendar je zelo zamudno in nepraktično za zelo majhne premere, kot so tisti, ki se uporabljajo v medicini (subkutane ali luminalne cevi).Ultrazvočna energija je učinkovita pri čiščenju zunanjih površin, vendar ne more prodreti skozi trde površine in težko doseže notranjost cevi, zlasti ko je izdelek v snopu.Druga pomanjkljivost je, da lahko ultrazvočna energija poškoduje površino.Zvočni mehurčki se očistijo s kavitacijo, pri čemer se sprosti velika količina energije blizu površine.
Alternativa tem procesom je vakuumska ciklična nukleacija (VCN), ki povzroči rast in sesedanje plinskih mehurčkov, da premikajo tekočino.Načeloma, za razliko od ultrazvočnega procesa, ne tvega poškodovanja kovinskih površin.
VCN uporablja zračne mehurčke za mešanje in odstranjevanje tekočine iz notranjosti cevi.To je potopni postopek, ki deluje v vakuumu in se lahko uporablja s tekočinami na vodni osnovi in s tekočinami na osnovi topil.
Deluje po istem principu, kot nastanejo mehurčki, ko začne voda v loncu vreti.Prvi mehurčki nastanejo na določenih mestih, predvsem v dobro uporabljenih lončkih.Natančen pregled teh območij pogosto razkrije hrapavost ali druge površinske nepopolnosti na teh območjih.Na teh območjih je površina posode bolj v stiku z določeno prostornino tekočine.Ker ta območja niso podvržena naravnemu konvekcijskemu hlajenju, lahko zlahka nastanejo zračni mehurčki.
Pri prenosu toplote pri vrelišču se toplota prenese na tekočino, da se njena temperatura dvigne do vrelišča.Ko je doseženo vrelišče, temperatura neha naraščati;dodajanje več toplote povzroči nastanek pare, sprva v obliki parnih mehurčkov.Pri hitrem segrevanju se vsa tekočina na površini spremeni v paro, kar je znano kot filmsko vrenje.
Takole se zgodi, ko lonec z vodo zavrete: najprej se na določenih točkah na površini lonca oblikujejo zračni mehurčki, nato pa, ko vodo stresate in mešate, voda hitro izhlapi s površine.Blizu površine je nevidna para;ko se para ohladi zaradi stika z okoliškim zrakom, kondenzira v vodno paro, ki je jasno vidna, ko se oblikuje nad loncem.
Vsi vedo, da se bo to zgodilo pri 212 stopinjah Fahrenheita (100 stopinjah Celzija), a to še ni vse.To se zgodi pri tej temperaturi in standardnem atmosferskem tlaku, ki je 14,7 funtov na kvadratni palec (PSI [1 bar]).Z drugimi besedami, na dan, ko je zračni tlak na morski gladini 14,7 psi, je vrelišče vode na morski gladini 212 stopinj Fahrenheita;istega dne v gorah na 5000 čevljev v tej regiji je atmosferski tlak 12,2 funta na kvadratni palec, kjer bi imela voda vrelišče 203 stopinje Fahrenheita.
Namesto dviga temperature tekočine na njeno vrelišče postopek VCN zniža tlak v komori na vrelišče tekočine pri sobni temperaturi.Podobno kot pri prenosu toplote pri vrelišču, ko tlak doseže vrelišče, temperatura in tlak ostaneta konstantna.Ta tlak se imenuje parni tlak.Ko je notranja površina cevi ali cevi napolnjena s paro, zunanja površina napolni paro, potrebno za vzdrževanje parnega tlaka v komori.
Čeprav prenos toplote pri vrenju ponazarja načelo VCN, postopek VCN deluje obratno z vrenjem.
Selektivni postopek čiščenja.Ustvarjanje mehurčkov je selektiven postopek, namenjen čiščenju določenih območij.Odstranitev vsega zraka zmanjša atmosferski tlak na 0 psi, kar je parni tlak, zaradi česar se na površini tvori para.Naraščajoči zračni mehurčki izpodrivajo tekočino s površine cevi ali šobe.Ko se vakuum sprosti, se komora vrne na atmosferski tlak in se izprazni, sveža tekočina napolni cev za naslednji vakuumski cikel.Cikli vakuuma/tlaka so običajno nastavljeni na 1 do 3 sekunde in jih je mogoče nastaviti na poljubno število ciklov, odvisno od velikosti in kontaminacije obdelovanca.
Prednost tega postopka je, da očisti površino cevi, začenši od onesnaženega območja.Ko se para poveča, se tekočina potisne na površino cevi in pospeši, kar povzroči močno valovanje na stenah cevi.Največje navdušenje nastane ob stenah, kjer raste para.V bistvu ta proces razbije mejno plast in tekočino zadrži blizu površine z visokim kemičnim potencialom.Na sl.2 prikazuje dva koraka postopka z uporabo 0,1 % vodne raztopine površinsko aktivnega sredstva.
Za nastanek pare se morajo na trdni površini oblikovati mehurčki.To pomeni, da gre proces čiščenja od površine do tekočine.Enako pomembno je, da se nukleacija mehurčkov začne z drobnimi mehurčki, ki se združijo na površini in na koncu tvorijo stabilne mehurčke.Zato nukleacija daje prednost regijam z veliko površino nad prostornino tekočine, kot so cevi in notranji premeri cevi.
Zaradi konkavne ukrivljenosti cevi obstaja večja verjetnost, da bo para nastala v notranjosti cevi.Ker se zračni mehurčki zlahka oblikujejo na notranjem premeru, se tam najprej in dovolj hitro tvori para, da tipično izpodrine 70 % do 80 % tekočine.Tekočina na površini na vrhuncu vakuumske faze je skoraj 100 % para, kar posnema filmsko vrenje pri prenosu toplote pri vrenju.
Postopek nukleacije je uporaben za ravne, ukrivljene ali zvite izdelke skoraj katere koli dolžine ali konfiguracije.
Poiščite skrite prihranke.Vodni sistemi, ki uporabljajo VCN, lahko znatno zmanjšajo stroške.Ker postopek ohranja visoke koncentracije kemikalij zaradi močnejšega mešanja blizu površine cevi (glejte sliko 1), niso potrebne visoke koncentracije kemikalij za olajšanje kemične difuzije.Hitrejša obdelava in čiščenje povzročita tudi večjo produktivnost določenega stroja, s čimer se povečajo stroški opreme.
Končno lahko tako postopki VCN na vodni osnovi kot tudi na osnovi topil povečajo produktivnost z vakuumskim sušenjem.To ne zahteva dodatne opreme, je le del procesa.
Zaradi zasnove zaprte komore in toplotne prilagodljivosti je sistem VCN mogoče konfigurirati na različne načine.
Postopek nukleacije v vakuumskem ciklu se uporablja za čiščenje cevnih komponent različnih velikosti in aplikacij, kot so medicinske naprave z majhnim premerom (levo) in radijski valovodi z velikim premerom (desno).
Pri sistemih na osnovi topil se lahko poleg VCN uporabljajo tudi druge metode čiščenja, kot sta para in pršenje.V nekaterih edinstvenih aplikacijah je mogoče dodati ultrazvočni sistem za izboljšanje VCN.Pri uporabi topil je postopek VCN podprt s postopkom od vakuuma do vakuuma (ali brezzračnim), ki je bil prvič patentiran leta 1991. Postopek omejuje emisije in uporabo topil na 97 % ali več.Postopek sta priznala Agencija za varstvo okolja in kalifornijsko okrožje Južne obale za upravljanje kakovosti zraka zaradi njegove učinkovitosti pri omejevanju izpostavljenosti in uporabe.
Sistemi topil, ki uporabljajo VCN, so stroškovno učinkoviti, ker je vsak sistem zmožen vakuumske destilacije, kar poveča rekuperacijo topila.To zmanjša nakupe topil in odlaganje odpadkov.Ta postopek sam podaljšuje življenjsko dobo topila;hitrost razgradnje topila se zmanjšuje z nižanjem delovne temperature.
Ti sistemi so primerni za naknadno obdelavo, kot je pasivizacija s kislinskimi raztopinami ali sterilizacija z vodikovim peroksidom ali drugimi kemikalijami, če je potrebno.Zaradi površinske aktivnosti postopka VCN so te obdelave hitre in stroškovno učinkovite ter jih je mogoče kombinirati v isti zasnovi opreme.
Do danes so stroji VCN na terenu obdelovali cevi s premerom do 0,25 mm in cevi z razmerjem med premerom in debelino stene, večjim od 1000:1.V laboratorijskih študijah je bil VCN učinkovit pri odstranjevanju notranjih onesnaževalcev do dolžine 1 metra in premera 0,08 mm;v praksi je lahko čistil skozi luknje do premera 0,15 mm.
Dr. Donald Gray is President of Vacuum Processing Systems and JP Schuttert oversees sales, PO Box 822, East Greenwich, RI 02818, 401-397-8578, contact@vacuumprocessingsystems.com.
Dr. Donald Gray is President of Vacuum Processing Systems and JP Schuttert oversees sales, PO Box 822, East Greenwich, RI 02818, 401-397-8578, contact@vacuumprocessingsystems.com.
Tube & Pipe Journal je bil ustanovljen leta 1990 kot prva revija, posvečena industriji kovinskih cevi.Danes ostaja edina industrijska publikacija v Severni Ameriki in je postala najbolj zaupanja vreden vir informacij za strokovnjake za cevi.
Zdaj je na voljo popoln digitalni dostop do FABRICATOR-ja, ki omogoča enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Zdaj je na voljo popoln digitalni dostop do The Tube & Pipe Journal, ki omogoča enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Uživajte v polnem digitalnem dostopu do STAMPING Journal, tržne revije o kovinskem žigosanju z najnovejšimi tehnološkimi dosežki, najboljšimi praksami in novicami iz industrije.
Zdaj je na voljo popoln dostop do digitalne izdaje The Fabricator en Español, ki omogoča enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Inštruktor varjenja in umetnik Sean Flottmann se je pridružil podcastu The Fabricator na FABTECH 2022 v Atlanti za klepet v živo ...
Čas objave: 13. januarja 2023