Uanset hvordan råmetallet laves til et rør eller rør, efterlader fremstillingsprocessen en betydelig mængde restmateriale på overfladen.Formning og svejsning på et valseværk, tegning på et tegnebord eller brug af en piler eller ekstruder efterfulgt af en skåret-til-længde proces kan forårsage, at røret eller røroverfladen bliver belagt med fedt og kan blive tilstoppet med affald.Almindelige forurenende stoffer, der skal fjernes fra indvendige og udvendige overflader, omfatter olie- og vandbaserede smøremidler fra trækning og skæring, metalaffald fra skæreoperationer og fabriksstøv og -affald.
Typiske metoder til rengøring af indendørs VVS- og luftkanaler, hvad enten det er med vandige opløsninger eller opløsningsmidler, svarer til dem, der bruges til rengøring af udendørs overflader.Disse omfatter skylning, tilstopning og ultralydskavitation.Alle disse metoder er effektive og har været brugt i årtier.
Selvfølgelig har enhver proces begrænsninger, og disse oprydningsmetoder er ingen undtagelse.Skylning kræver typisk en manuel manifold og mister sin effektivitet, da skyllevæskens hastighed falder, når væsken nærmer sig røroverfladen (grænselagseffekt) (se figur 1).Pakning fungerer godt, men er meget besværlig og upraktisk til meget små diametre, såsom dem, der bruges i medicinske applikationer (subkutane eller luminale rør).Ultralydsenergi er effektiv til at rense udvendige overflader, men den kan ikke trænge igennem hårde overflader og har svært ved at nå rørets indre, især når produktet er bundtet.En anden ulempe er, at ultralydsenergi kan forårsage skader på overfladen.Lydboblerne fjernes ved kavitation, hvilket frigiver en stor mængde energi nær overfladen.
Et alternativ til disse processer er vacuum cyclic nucleation (VCN), som får gasbobler til at vokse og kollapse for at flytte væske.I modsætning til ultralydsprocessen risikerer den grundlæggende ikke at beskadige metaloverflader.
VCN bruger luftbobler til at agitere og fjerne væske fra indersiden af røret.Dette er en nedsænkningsproces, der fungerer i et vakuum og kan bruges med både vandbaserede og opløsningsmiddelbaserede væsker.
Det fungerer efter samme princip, som der dannes bobler, når vandet begynder at koge i en gryde.De første bobler dannes visse steder, især i godt brugte gryder.Omhyggelig inspektion af disse områder afslører ofte ruhed eller andre overfladefejl i disse områder.Det er i disse områder, at grydens overflade er i mere kontakt med en given mængde væske.Da disse områder desuden ikke er udsat for naturlig konvektiv afkøling, kan der let dannes luftbobler.
Ved kogende varmeoverførsel overføres varme til en væske for at hæve dens temperatur til kogepunktet.Når kogepunktet er nået, holder temperaturen op med at stige;tilførsel af mere varme resulterer i damp, i første omgang i form af dampbobler.Når den opvarmes hurtigt, bliver al væsken på overfladen til damp, hvilket er kendt som filmkogning.
Her er, hvad der sker, når du bringer en gryde med vand i kog: Først dannes der luftbobler på bestemte punkter på grydens overflade, og efterhånden som vandet omrøres og omrøres, fordamper vandet hurtigt fra overfladen.Nær overfladen er det en usynlig damp;når dampen afkøles fra kontakt med den omgivende luft, kondenserer den til vanddamp, som er tydeligt synlig, når den dannes over gryden.
Alle ved, at dette vil ske ved 212 grader Fahrenheit (100 grader Celsius), men det er ikke alt.Dette sker ved denne temperatur og standard atmosfærisk tryk, som er 14,7 pund per kvadrattomme (PSI [1 bar]).Med andre ord, på en dag, hvor lufttrykket ved havoverfladen er 14,7 psi, er kogepunktet for vand ved havoverfladen 212 grader Fahrenheit;samme dag i bjergene ved 5.000 fod i denne region er det atmosfæriske tryk 12,2 pund per kvadrattomme, hvor vandet ville have et kogepunkt på 203 grader Fahrenheit.
I stedet for at hæve væskens temperatur til dets kogepunkt, sænker VCN-processen trykket i kammeret til væskens kogepunkt ved omgivelsestemperatur.I lighed med kogende varmeoverførsel, når trykket når kogepunktet, forbliver temperaturen og trykket konstant.Dette tryk kaldes damptryk.Når den indvendige overflade af røret eller røret er fyldt med damp, supplerer den ydre overflade den damp, der er nødvendig for at opretholde damptrykket i kammeret.
Selvom kogende varmeoverførsel eksemplificerer princippet om VCN, fungerer VCN-processen omvendt med kogning.
Selektiv rengøringsproces.Boblegenerering er en selektiv proces, der har til formål at rydde bestemte områder.Fjernelse af al luft reducerer atmosfærisk tryk til 0 psi, hvilket er damptryk, hvilket forårsager dampdannelse på overfladen.Voksende luftbobler fortrænger væske fra overfladen af røret eller dysen.Når vakuumet udløses, vender kammeret tilbage til atmosfærisk tryk og skylles ud, og frisk væske fylder røret til den næste vakuumcyklus.Vakuum-/trykcyklusser er typisk indstillet til 1 til 3 sekunder og kan indstilles til et vilkårligt antal cyklusser afhængigt af emnets størrelse og forurening.
Fordelen ved denne proces er, at den renser rørets overflade fra det forurenede område.Når dampen vokser, skubbes væsken til overfladen af røret og accelererer, hvilket skaber en stærk krusning på rørets vægge.Den største spænding opstår ved væggene, hvor damp vokser.I det væsentlige nedbryder denne proces grænselaget og holder væsken tæt på overfladen med højt kemisk potentiale.På fig.2 viser to procestrin under anvendelse af en 0,1% vandig opløsning af overfladeaktivt middel.
For at der kan dannes damp, skal der dannes bobler på en fast overflade.Det betyder, at renseprocessen går fra overfladen til væsken.Lige så vigtigt begynder boblekernedannelse med små bobler, der smelter sammen ved overfladen og til sidst danner stabile bobler.Derfor favoriserer kernedannelse områder med stort overfladeareal frem for væskevolumen, såsom rør og rør indvendige diametre.
På grund af rørets konkave krumning er der større sandsynlighed for, at der dannes damp inde i røret.Fordi luftbobler let dannes ved den indvendige diameter, dannes damp der først og hurtigt nok til typisk at fortrænge 70% til 80% af væsken.Væsken ved overfladen ved toppen af vakuumfasen er næsten 100 % damp, hvilket efterligner filmkogning i kogende varmeoverførsel.
Nukleeringsprocessen er anvendelig til lige, buede eller snoede produkter af næsten enhver længde eller konfiguration.
Find skjulte besparelser.Vandsystemer, der bruger VCN'er, kan reducere omkostningerne betydeligt.Fordi processen opretholder høje koncentrationer af kemikalier på grund af stærkere blanding nær overfladen af røret (se figur 1), er høje koncentrationer af kemikalier ikke nødvendige for at lette kemisk diffusion.Hurtigere forarbejdning og rengøring resulterer også i højere produktivitet for en given maskine, hvilket øger omkostningerne til udstyret.
Endelig kan både vandbaserede og opløsningsmiddelbaserede VCN-processer øge produktiviteten gennem vakuumtørring.Dette kræver ikke noget ekstra udstyr, det er blot en del af processen.
På grund af det lukkede kammerdesign og den termiske fleksibilitet kan VCN-systemet konfigureres på en række forskellige måder.
Vakuumcykluskernedannelsesprocessen bruges til at rense rørformede komponenter af forskellige størrelser og anvendelser, såsom medicinsk udstyr med lille diameter (venstre) og radiobølgeledere med stor diameter (højre).
Til opløsningsmiddelbaserede systemer kan andre rengøringsmetoder som damp og spray anvendes udover VCN.I nogle unikke applikationer kan der tilføjes et ultralydssystem for at forbedre VCN.Ved brug af opløsningsmidler understøttes VCN-processen af en vakuum-til-vakuum (eller luftløs) proces, første gang patenteret i 1991. Processen begrænser emissioner og brug af opløsningsmidler til 97 % eller højere.Processen er blevet anerkendt af Environmental Protection Agency og California District of South Coast Air Quality Management for dens effektivitet med hensyn til at begrænse eksponering og brug.
Opløsningsmiddelsystemer, der anvender VCN'er, er omkostningseffektive, fordi hvert system er i stand til vakuumdestillation, hvilket maksimerer opløsningsmiddelgenvinding.Dette reducerer indkøb af opløsningsmidler og bortskaffelse af affald.Denne proces i sig selv forlænger opløsningsmidlets levetid;hastigheden for opløsningsmiddelnedbrydning falder, når driftstemperaturen falder.
Disse systemer er velegnede til efterbehandling såsom passivering med syreopløsninger eller sterilisering med hydrogenperoxid eller andre kemikalier, hvis det er nødvendigt.VCN-processens overfladeaktivitet gør disse behandlinger hurtige og omkostningseffektive, og de kan kombineres i det samme udstyrsdesign.
Til dato har VCN-maskiner bearbejdet rør så små som 0,25 mm i diameter og rør med forhold mellem diameter og vægtykkelse større end 1000:1 i marken.I laboratorieundersøgelser var VCN effektivt til at fjerne interne forureningsspiraler op til 1 meter lange og 0,08 mm i diameter;i praksis var den i stand til at rense gennemgående huller op til 0,15 mm i diameter.
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 blev lanceret i 1990 som det første magasin dedikeret til metalrørindustrien.I dag er det fortsat den eneste branchepublikation i Nordamerika og er blevet den mest pålidelige informationskilde for slange-fagfolk.
Fuld digital adgang til FABRICATOR er nu tilgængelig, hvilket giver nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Fuld digital adgang til The Tube & Pipe Journal er nu tilgængelig, hvilket giver nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Nyd fuld digital adgang til STAMPING Journal, tidsskriftet for metalstempling med de seneste teknologiske fremskridt, bedste praksis og industrinyheder.
Fuld adgang til The Fabricator en Españols digitale udgave er nu tilgængelig, hvilket giver nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Svejseinstruktør og kunstner Sean Flottmann sluttede sig til The Fabricator-podcast på FABTECH 2022 i Atlanta for en live chat...
Indlægstid: 13-jan-2023