Riippumatta siitä, kuinka raakametallista tehdään putki tai putki, valmistusprosessi jättää pinnalle huomattavan määrän jäännösmateriaalia.Muotoilu ja hitsaus valssaamolla, piirustus piirustuspöydälle tai paalutuskoneen tai suulakepuristimen käyttäminen, jota seuraa pituusleikkausprosessi, voi saada putken tai putken pinnan pinnoitettua rasvalla ja tukkeutua roskista.Yleisiä epäpuhtauksia, jotka on poistettava sisä- ja ulkopinnoilta, ovat öljy- ja vesipohjaiset voiteluaineet vedosta ja leikkauksesta, metallijätteet leikkaustoiminnoista sekä tehtaan pöly ja roskat.
Tyypilliset menetelmät sisävesiputkien ja ilmakanavien puhdistamiseen, olivatpa ne sitten vesiliuoksia tai liuottimia, ovat samanlaisia kuin ulkopintojen puhdistuksessa.Näitä ovat huuhtelu, tukkeutuminen ja ultraäänikavitaatio.Kaikki nämä menetelmät ovat tehokkaita ja niitä on käytetty vuosikymmeniä.
Tietenkin jokaisella prosessilla on rajoituksia, eivätkä nämä puhdistusmenetelmät ole poikkeus.Huuhtelu vaatii tyypillisesti manuaalisen jakotukin ja menettää tehokkuutensa huuhtelunesteen nopeuden pienentyessä nesteen lähestyessä putken pintaa (rajakerroksen vaikutus) (katso kuva 1).Pakkaus toimii hyvin, mutta on erittäin työlästä ja epäkäytännöllistä hyvin pienille halkaisijoille, kuten lääketieteellisissä sovelluksissa (ihonalaiset tai luminaaliset putket).Ultraäänienergia puhdistaa tehokkaasti ulkopinnat, mutta se ei pääse tunkeutumaan kovien pintojen läpi ja sillä on vaikeuksia päästä putken sisäpuolelle, varsinkin kun tuote on niputettuna.Toinen haittapuoli on, että ultraäänienergia voi vahingoittaa pintaa.Äänikuplat puhdistuvat kavitaatiolla, jolloin pinnan lähellä vapautuu suuri määrä energiaa.
Vaihtoehto näille prosesseille on tyhjiösyklinen ydintyminen (VCN), joka saa kaasukuplia kasvamaan ja romahtamaan nestettä liikuttamaan.Pohjimmiltaan, toisin kuin ultraääniprosessi, se ei vaaranna vaurioittaa metallipintoja.
VCN käyttää ilmakuplia sekoittamaan ja poistamaan nestettä putken sisäpuolelta.Tämä on upotusprosessi, joka toimii tyhjiössä ja jota voidaan käyttää sekä vesipohjaisten että liuotinpohjaisten nesteiden kanssa.
Se toimii samalla periaatteella kuin kuplia muodostuu, kun vesi alkaa kiehua kattilassa.Ensimmäiset kuplat muodostuvat tiettyihin paikkoihin, etenkin hyvin käytettyihin ruukkuihin.Näiden alueiden huolellinen tarkastus paljastaa usein näillä alueilla epätasaisuuksia tai muita pinnan epätasaisuuksia.Juuri näillä alueilla kattilan pinta on enemmän kosketuksissa tietyn nestemäärän kanssa.Lisäksi, koska nämä alueet eivät ole alttiina luonnolliselle konvektiiviselle jäähdytykselle, ilmakuplia voi muodostua helposti.
Kiehuvassa lämmönsiirrossa lämpö siirtyy nesteeseen sen lämpötilan nostamiseksi kiehumispisteeseensä.Kun kiehumispiste saavutetaan, lämpötila lakkaa nousemasta;lisäämällä lämpöä syntyy höyryä, aluksi höyrykuplien muodossa.Nopeasti kuumennettaessa kaikki pinnalla oleva neste muuttuu höyryksi, jota kutsutaan kalvon kiehumiseksi.
Näin tapahtuu, kun laitat kattilan kiehumaan: ensin ilmakuplia muodostuu tiettyihin kohtiin kattilan pintaan, ja sitten kun vettä sekoitetaan ja sekoitetaan, vesi haihtuu nopeasti pinnalta.Pinnan lähellä se on näkymätöntä höyryä;kun höyry jäähtyy joutuessaan kosketuksiin ympäröivän ilman kanssa, se tiivistyy vesihöyryksi, joka näkyy selvästi muodostuessaan kattilan päälle.
Kaikki tietävät, että tämä tapahtuu 212 Fahrenheit-asteessa (100 celsiusastetta), mutta siinä ei vielä kaikki.Tämä tapahtuu tässä lämpötilassa ja normaalissa ilmanpaineessa, joka on 14,7 naulaa neliötuumaa kohti (PSI [1 bar]).Toisin sanoen päivänä, jolloin ilmanpaine merenpinnan tasolla on 14,7 psi, veden kiehumispiste merenpinnan tasolla on 212 Fahrenheit-astetta;samana päivänä vuoristossa 5000 jalan korkeudessa tällä alueella, ilmanpaine on 12,2 naulaa neliötuumaa kohti, missä veden kiehumispiste olisi 203 Fahrenheit-astetta.
Sen sijaan, että nesteen lämpötila nostetaan sen kiehumispisteeseen, VCN-prosessi alentaa kammion painetta nesteen kiehumispisteeseen ympäristön lämpötilassa.Kiehuvan lämmönsiirron tapaan, kun paine saavuttaa kiehumispisteen, lämpötila ja paine pysyvät vakiona.Tätä painetta kutsutaan höyrynpaineeksi.Kun putken tai putken sisäpinta on täytetty höyryllä, ulkopinta täydentää höyryä, joka tarvitaan ylläpitämään höyrynpaine kammiossa.
Vaikka kiehuva lämmönsiirto on esimerkki VCN:n periaatteesta, VCN-prosessi toimii käänteisesti kiehumisen kanssa.
Valikoiva puhdistusprosessi.Kuplan muodostuminen on valikoiva prosessi, jonka tarkoituksena on puhdistaa tietyt alueet.Kaiken ilman poistaminen alentaa ilmakehän paineen 0 psi:iin, joka on höyrynpaine, jolloin pinnalle muodostuu höyryä.Kasvavat ilmakuplat syrjäyttävät nestettä putken tai suuttimen pinnalta.Kun tyhjiö vapautetaan, kammio palaa ilmakehän paineeseen ja puhdistetaan, tuore neste täyttää putken seuraavaa tyhjiöjaksoa varten.Tyhjiö/painejaksot asetetaan tyypillisesti 1-3 sekuntiin, ja ne voidaan asettaa mihin tahansa syklien määrään riippuen työkappaleen koosta ja kontaminaatiosta.
Tämän menetelmän etuna on, että se puhdistaa putken pinnan saastuneelta alueelta alkaen.Höyryn kasvaessa neste työntyy putken pintaan ja kiihtyy, jolloin putken seinämiin muodostuu voimakas aaltoilu.Suurin jännitys tapahtuu seinillä, joissa höyry kasvaa.Pohjimmiltaan tämä prosessi hajottaa rajakerroksen ja pitää nesteen lähellä korkean kemiallisen potentiaalin pintaa.KuvassaKuva 2 esittää kaksi prosessivaihetta, joissa käytetään 0,1-prosenttista vesipitoista pinta-aktiivista liuosta.
Jotta höyryä muodostuisi, kuplien on muodostuttava kiinteälle pinnalle.Tämä tarkoittaa, että puhdistusprosessi siirtyy pinnalta nesteeseen.Yhtä tärkeää on, että kuplien muodostuminen alkaa pienillä kuplilla, jotka sulautuvat pintaan ja muodostavat lopulta pysyviä kuplia.Siksi ydintyminen suosii alueita, joilla on suuri pinta-ala nestetilavuuteen verrattuna, kuten putkia ja putkien sisähalkaisijoita.
Putken koveran kaarevuuden vuoksi höyryä muodostuu todennäköisemmin putken sisään.Koska ilmakuplia muodostuu helposti sisähalkaisijalla, höyryä muodostuu siellä ensin ja riittävän nopeasti syrjäyttämään tyypillisesti 70-80 % nesteestä.Pinnalla oleva neste tyhjiöfaasin huipulla on lähes 100 % höyryä, mikä jäljittelee kalvon kiehumista kiehuvassa lämmönsiirrossa.
Ydinmuodostusprosessia voidaan soveltaa suorille, kaareville tai kierretyille tuotteille, joilla on melkein mikä tahansa pituus tai muoto.
Etsi piilotettuja säästöjä.VCN:iä käyttävät vesijärjestelmät voivat vähentää kustannuksia merkittävästi.Koska prosessi ylläpitää korkeita kemikaalipitoisuuksia johtuen voimakkaammasta sekoituksesta lähellä putken pintaa (katso kuva 1), suuria kemikaalipitoisuuksia ei tarvita kemikaalien diffuusion helpottamiseksi.Nopeampi käsittely ja puhdistus lisää myös tietyn koneen tuottavuutta, mikä lisää laitteen kustannuksia.
Lopuksi sekä vesi- että liuotinpohjaiset VCN-prosessit voivat lisätä tuottavuutta tyhjiökuivauksen avulla.Tämä ei vaadi lisälaitteita, se on vain osa prosessia.
Suljetun kammion suunnittelun ja lämpöjoustavuuden ansiosta VCN-järjestelmä voidaan konfiguroida monin eri tavoin.
Tyhjiösyklin ydintämisprosessia käytetään erikokoisten ja eri sovellusten putkimaisten komponenttien, kuten halkaisijaltaan pienikokoisten lääketieteellisten laitteiden (vasemmalla) ja suurihalkaisijaisten radioaaltoputkien (oikealla), puhdistamiseen.
Liuotinpohjaisissa järjestelmissä voidaan käyttää VCN:n lisäksi muita puhdistusmenetelmiä, kuten höyryä ja suihketta.Joihinkin ainutlaatuisiin sovelluksiin voidaan lisätä ultraäänijärjestelmä VCN:n parantamiseksi.Liuottimia käytettäessä VCN-prosessia tukee tyhjiöstä tyhjiöön (tai ilmaton) prosessi, joka patentoitiin ensimmäisen kerran vuonna 1991. Prosessi rajoittaa päästöt ja liuottimen käytön 97 prosenttiin tai enemmän.Environmental Protection Agency ja California District of South Coast Air Quality Management ovat tunnustaneet prosessin tehokkuudestaan altistumisen ja käytön rajoittamisessa.
VCN:iä käyttävät liuotinjärjestelmät ovat kustannustehokkaita, koska jokainen järjestelmä pystyy tyhjötislaamaan, mikä maksimoi liuottimen talteenoton.Tämä vähentää liuotinhankintoja ja jätteiden hävittämistä.Tämä prosessi itsessään pidentää liuottimen käyttöikää;liuottimen hajoamisnopeus laskee käyttölämpötilan laskiessa.
Nämä järjestelmät soveltuvat jälkikäsittelyyn, kuten passivointiin happoliuoksilla tai sterilointiin vetyperoksidilla tai muilla tarvittaessa kemikaaleilla.VCN-prosessin pinta-aktiivisuus tekee näistä käsittelyistä nopeita ja kustannustehokkaita, ja ne voidaan yhdistää samaan laitesuunnitteluun.
Tähän mennessä VCN-koneet ovat työstäneet kentällä jopa 0,25 mm halkaisijaltaan pieniä putkia ja putkia, joiden halkaisijan ja seinämän paksuuden suhde on suurempi kuin 1000:1.Laboratoriotutkimuksissa VCN oli tehokas poistamaan sisäisiä epäpuhtauksia, joiden pituus oli enintään 1 metri ja halkaisija 0,08 mm;käytännössä se pystyi puhdistamaan halkaisijaltaan 0,15 mm:n reikiä.
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 lanseerattiin vuonna 1990 ensimmäisenä metalliputkiteollisuudelle omistettuna aikakauslehtenä.Nykyään se on ainoa alan julkaisu Pohjois-Amerikassa ja siitä on tullut putkialan ammattilaisten luotettavin tietolähde.
Täysi digitaalinen pääsy FABRICATORiin on nyt saatavilla, mikä tarjoaa helpon pääsyn arvokkaisiin teollisuuden resursseihin.
Täysi digitaalinen pääsy The Tube & Pipe Journaliin on nyt saatavilla, mikä tarjoaa helpon pääsyn arvokkaisiin alan resursseihin.
Nauti täydestä digitaalisesta pääsystä STAMPING Journaliin, metallileimausmarkkinalehteen, joka sisältää viimeisimmät teknologian edistykset, parhaat käytännöt ja alan uutiset.
Täysi pääsy The Fabricator en Español -digitaaliversioon on nyt saatavilla, mikä tarjoaa helpon pääsyn arvokkaisiin alan resursseihin.
Hitsausohjaaja ja taiteilija Sean Flottmann liittyi The Fabricator podcastiin FABTECH 2022 -tapahtumassa Atlantassa live-chattiin…
Postitusaika: 13.1.2023