Без обзира на то како се сирови метал прави у цев или цев, производни процес оставља значајну количину заосталог материјала на површини.Формирање и заваривање у ваљаоници, цртање на столу за цртање или коришћење шипалице или екструдера праћено процесом сечења по дужини може довести до тога да се цев или површина цеви премазују машћу и могу се зачепити остацима.Уобичајени загађивачи које је потребно уклонити са унутрашњих и спољашњих површина укључују мазива на бази уља и воде од извлачења и резања, металне остатке од операција резања и фабричку прашину и остатке.
Типичне методе за чишћење унутрашњих водоводних и ваздушних канала, било са воденим растворима или растварачима, сличне су онима које се користе за чишћење спољашњих површина.То укључује испирање, зачепљење и ултразвучну кавитацију.Све ове методе су ефикасне и користе се деценијама.
Наравно, сваки процес има ограничења, а ове методе чишћења нису изузетак.За испирање обично је потребан ручни разводник и губи своју ефикасност како се брзина течности за испирање смањује како се течност приближава површини цеви (ефекат граничног слоја) (види слику 1).Паковање добро функционише, али је веома напорно и непрактично за веома мале пречнике као што су они који се користе у медицинским апликацијама (поткожне или луминалне цеви).Ултразвучна енергија је ефикасна у чишћењу спољашњих површина, али не може да продре у тврде површине и има потешкоћа да допре до унутрашњости цеви, посебно када је производ у пакету.Још један недостатак је што ултразвучна енергија може оштетити површину.Звучни мехурићи се чисте кавитацијом, ослобађајући велику количину енергије близу површине.
Алтернатива овим процесима је вакуум циклична нуклеација (ВЦН), која узрокује да мехурићи гаса расту и колабирају како би померили течност.У основи, за разлику од ултразвучног процеса, не ризикује да оштети металне површине.
ВЦН користи ваздушне мехуриће за мешање и уклањање течности из унутрашњости цеви.Ово је процес урањања који ради у вакууму и може се користити са течностима на бази воде и растварача.
Ради на истом принципу да се мехурићи формирају када вода почне да кључа у лонцу.На одређеним местима се формирају први мехурићи, посебно у добро коришћеним лонцима.Пажљива инспекција ових подручја често открива храпавост или друге површинске несавршености на овим подручјима.Управо у овим областима површина посуде је у већем контакту са датом запремином течности.Поред тога, пошто ове области нису подложне природном конвективном хлађењу, лако се могу формирати мехурићи ваздуха.
У преносу топлоте кључања, топлота се преноси на течност да би се њена температура подигла до тачке кључања.Када се достигне тачка кључања, температура престаје да расте;додавање више топлоте резултира паром, у почетку у облику мехурића паре.Када се брзо загрева, сва течност на површини претвара се у пару, што је познато као филмско кључање.
Ево шта се дешава када лонац са водом прокључа: прво се на одређеним местима на површини лонца формирају мехурићи ваздуха, а затим док се вода меша и меша, вода брзо испарава са површине.Близу површине то је невидљива пара;када се пара охлади од контакта са околним ваздухом, кондензује се у водену пару, која је јасно видљива док се формира изнад лонца.
Сви знају да ће се то догодити на 212 степени Фаренхајта (100 степени Целзијуса), али то није све.Ово се дешава на овој температури и стандардном атмосферском притиску, који износи 14,7 фунти по квадратном инчу (ПСИ [1 бар]).Другим речима, на дан када је ваздушни притисак на нивоу мора 14,7 пси, тачка кључања воде на нивоу мора је 212 степени Фаренхајта;истог дана у планинама на 5.000 стопа у овом региону, атмосферски притисак је 12,2 фунте по квадратном инчу, где би вода имала тачку кључања од 203 степена Фаренхајта.
Уместо подизања температуре течности до тачке кључања, ВЦН процес снижава притисак у комори до тачке кључања течности на температури околине.Слично преносу топлоте кључања, када притисак достигне тачку кључања, температура и притисак остају константни.Овај притисак се назива притисак паре.Када се унутрашња површина цеви или цеви напуни паром, спољна површина допуњује пару неопходну за одржавање притиска паре у комори.
Иако пренос топлоте кључањем представља пример принципа ВЦН, ВЦН процес функционише обрнуто од кључања.
Процес селективног чишћења.Генерисање мехурића је селективан процес који има за циљ чишћење одређених подручја.Уклањање целог ваздуха смањује атмосферски притисак на 0 пси, што је притисак паре, узрокујући стварање пара на површини.Растући мехурићи ваздуха истискују течност са површине цеви или млазнице.Када се вакуум ослободи, комора се враћа на атмосферски притисак и испушта се, свежа течност испуњава цев за следећи циклус вакуума.Циклуси вакуум/притисак су обично подешени на 1 до 3 секунде и могу се подесити на било који број циклуса у зависности од величине и контаминације радног комада.
Предност овог процеса је што чисти површину цеви почевши од контаминираног подручја.Како пара расте, течност се гура на површину цеви и убрзава, стварајући снажно таласање на зидовима цеви.Највеће узбуђење настаје код зидова, где расте пара.У суштини, овај процес разбија гранични слој, држећи течност близу површине високог хемијског потенцијала.На сл.Слика 2 приказује два корака процеса користећи 0,1% водени раствор сурфактанта.
Да би се створила пара, мехурићи се морају формирати на чврстој површини.То значи да процес чишћења иде од површине до течности.Подједнако важно, нуклеација мехурића почиње са ситним мехурићима који се спајају на површини, на крају формирајући стабилне мехуриће.Стога, нуклеација фаворизује регионе са великом површином у односу на запремину течности, као што су цеви и унутрашњи пречници цеви.
Због конкавне закривљености цеви, већа је вероватноћа да ће се пара формирати унутар цеви.Пошто се мехурићи ваздуха лако формирају у унутрашњем пречнику, пара се прво формира тамо и довољно брзо да типично истисне 70% до 80% течности.Течност на површини на врхунцу фазе вакуума је скоро 100% пара, која имитира филмско кључање у преносу топлоте кључања.
Процес нуклеације је применљив на праве, закривљене или уврнуте производе скоро било које дужине или конфигурације.
Пронађите скривене уштеде.Системи за воду који користе ВЦН могу значајно смањити трошкове.Пошто процес одржава високе концентрације хемикалија због јачег мешања близу површине цеви (види слику 1), високе концентрације хемикалија нису потребне да би се олакшала хемијска дифузија.Бржа обрада и чишћење такође резултира већом продуктивношћу за дату машину, чиме се повећава цена опреме.
Коначно, и ВЦН процеси на бази воде и на бази растварача могу повећати продуктивност кроз сушење у вакууму.Ово не захтева никакву додатну опрему, то је само део процеса.
Због дизајна затворене коморе и термичке флексибилности, ВЦН систем се може конфигурисати на различите начине.
Процес нуклеације у вакуумском циклусу се користи за чишћење цевастих компоненти различитих величина и апликација, као што су медицински уређаји малог пречника (лево) и радио таласоводи великог пречника (десно).
За системе на бази растварача, поред ВЦН-а могу се користити и друге методе чишћења као што су пара и спреј.У неким јединственим апликацијама, ултразвучни систем се може додати да побољша ВЦН.Када се користе растварачи, ВЦН процес је подржан поступком вакуум-вакум (или безваздушним), први пут патентираним 1991. Процес ограничава емисије и употребу растварача на 97% или више.Процес је препознат од стране Агенције за заштиту животне средине и калифорнијског округа за управљање квалитетом ваздуха на јужној обали због његове ефикасности у ограничавању изложености и употребе.
Системи растварача који користе ВЦН су исплативи јер је сваки систем способан за вакуумску дестилацију, максимизирајући опоравак растварача.Ово смањује куповину растварача и одлагање отпада.Сам овај процес продужава живот растварача;брзина растварања растварача опада са смањењем радне температуре.
Ови системи су погодни за накнадни третман као што је пасивизација растворима киселина или стерилизација водоник пероксидом или другим хемикалијама ако је потребно.Површинска активност ВЦН процеса чини ове третмане брзим и исплативим, а могу се комбиновати у истом дизајну опреме.
До данас, ВЦН машине су прерађивале цеви пречника од чак 0,25 мм и цеви са односом пречника и дебљине зида већим од 1000:1 на терену.У лабораторијским студијама, ВЦН је био ефикасан у уклањању унутрашњег загађивача до 1 метар дужине и 0,08 мм у пречнику;у пракси је могао да очисти рупе пречника до 0,15 мм.
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.
Тубе & Пипе Јоурнал је покренут 1990. године као први часопис посвећен индустрији металних цеви.Данас, остаје једина публикација у индустрији у Северној Америци и постала је извор информација од највећег поверења за професионалце за цеви.
Потпун дигитални приступ ФАБРИЦАТОР-у је сада доступан, пружајући лак приступ вредним индустријским ресурсима.
Потпун дигитални приступ часопису Тхе Тубе & Пипе Јоурнал је сада доступан, пружајући лак приступ вредним индустријским ресурсима.
Уживајте у потпуном дигиталном приступу СТАМПИНГ Јоурналу, часопису о тржишту металног штанцања са најновијим технолошким достигнућима, најбољим праксама и вестима из индустрије.
Потпун приступ дигиталном издању Тхе Фабрицатор ен Еспанол је сада доступан, пружајући лак приступ вредним индустријским ресурсима.
Инструктор заваривања и уметник Шон Флотман придружио се подцасту Тхе Фабрицатор на ФАБТЕЦХ 2022 у Атланти ради ћаскања уживо…
Време поста: Јан-13-2023