Uavhengig av hvordan råmetallet gjøres til et rør eller rør, etterlater produksjonsprosessen en betydelig mengde restmateriale på overflaten.Forming og sveising på et valseverk, tegning på et tegnebord, eller bruk av en piler eller ekstruder etterfulgt av en prosess for kutt-til-lengde kan føre til at røret eller røroverflaten blir belagt med fett og kan bli tilstoppet med rusk.Vanlige forurensninger som må fjernes fra indre og ytre overflater inkluderer olje- og vannbaserte smøremidler fra trekking og skjæring, metallrester fra skjæreoperasjoner og fabrikkstøv og rusk.
Typiske metoder for rengjøring av innendørs rør- og luftkanaler, enten det er med vandige løsninger eller løsemidler, ligner på de som brukes til rengjøring av utendørs overflater.Disse inkluderer spyling, plugging og ultralydkavitasjon.Alle disse metodene er effektive og har blitt brukt i flere tiår.
Selvfølgelig har hver prosess begrensninger, og disse oppryddingsmetodene er intet unntak.Spyling krever typisk en manuell manifold og mister sin effektivitet når spylevæskehastigheten avtar når væsken nærmer seg røroverflaten (grenselagseffekt) (se figur 1).Pakking fungerer bra, men er svært arbeidskrevende og upraktisk for svært små diametre som de som brukes i medisinske applikasjoner (subkutane eller luminale rør).Ultralydenergi er effektiv til å rengjøre ytre overflater, men den kan ikke trenge gjennom harde overflater og har vanskeligheter med å nå innsiden av røret, spesielt når produktet er buntet.En annen ulempe er at ultralydenergi kan forårsake skade på overflaten.Lydboblene fjernes ved kavitasjon, og frigjør en stor mengde energi nær overflaten.
Et alternativ til disse prosessene er vakuumsyklisk kjernedannelse (VCN), som får gassbobler til å vokse og kollapse for å flytte væske.I bunn og grunn, i motsetning til ultralydprosessen, risikerer den ikke å skade metalloverflater.
VCN bruker luftbobler for å agitere og fjerne væske fra innsiden av røret.Dette er en nedsenkingsprosess som opererer i et vakuum og kan brukes med både vannbaserte og løsemiddelbaserte væsker.
Det fungerer etter samme prinsipp som det dannes bobler når vann begynner å koke i en kjele.De første boblene dannes enkelte steder, spesielt i godt brukte gryter.Nøye inspeksjon av disse områdene avslører ofte ruhet eller andre overflatefeil i disse områdene.Det er i disse områdene at pannens overflate er i mer kontakt med et gitt volum væske.I tillegg, siden disse områdene ikke er utsatt for naturlig konvektiv kjøling, kan det lett dannes luftbobler.
Ved kokende varmeoverføring overføres varme til en væske for å heve temperaturen til kokepunktet.Når kokepunktet er nådd, slutter temperaturen å stige;tilsetning av mer varme resulterer i damp, først i form av dampbobler.Når den varmes opp raskt, blir all væsken på overflaten til damp, som er kjent som filmkoking.
Her er hva som skjer når du bringer en gryte med vann til å koke: Først dannes det luftbobler på visse punkter på overflaten av gryten, og deretter når vannet røres og røres, fordamper vannet raskt fra overflaten.Nær overflaten er det en usynlig damp;når dampen avkjøles fra kontakt med luften rundt, kondenserer den til vanndamp, som er godt synlig når den dannes over gryten.
Alle vet at dette vil skje ved 212 grader Fahrenheit (100 grader Celsius), men det er ikke alt.Dette skjer ved denne temperaturen og standard atmosfærisk trykk, som er 14,7 pund per kvadrattomme (PSI [1 bar]).Med andre ord, på en dag når lufttrykket ved havnivå er 14,7 psi, er kokepunktet for vann ved havnivå 212 grader Fahrenheit;samme dag i fjellene på 5000 fot i denne regionen, er atmosfæretrykket 12,2 pund per kvadrattomme, der vannet ville ha et kokepunkt på 203 grader Fahrenheit.
I stedet for å heve temperaturen på væsken til kokepunktet, senker VCN-prosessen trykket i kammeret til væskens kokepunkt ved omgivelsestemperatur.I likhet med kokende varmeoverføring, når trykket når kokepunktet, forblir temperaturen og trykket konstant.Dette trykket kalles damptrykk.Når den indre overflaten av røret eller røret er fylt med damp, fyller den ytre overflaten på dampen som er nødvendig for å opprettholde damptrykket i kammeret.
Selv om kokende varmeoverføring eksemplifiserer prinsippet til VCN, fungerer VCN-prosessen omvendt med koking.
Selektiv rengjøringsprosess.Boblegenerering er en selektiv prosess som tar sikte på å rydde visse områder.Fjerning av all luft reduserer atmosfærisk trykk til 0 psi, som er damptrykk, noe som forårsaker at det dannes damp på overflaten.Voksende luftbobler fortrenger væske fra overflaten av røret eller dysen.Når vakuumet slippes, går kammeret tilbake til atmosfærisk trykk og renses, og frisk væske fyller røret for neste vakuumsyklus.Vakuum-/trykksykluser er vanligvis satt til 1 til 3 sekunder og kan settes til et hvilket som helst antall sykluser avhengig av størrelsen og forurensning av arbeidsstykket.
Fordelen med denne prosessen er at den renser overflaten av røret fra det forurensede området.Når dampen vokser, skyves væsken til overflaten av røret og akselererer, og skaper en sterk krusning på rørets vegger.Den største spenningen skjer ved veggene, der damp vokser.I hovedsak bryter denne prosessen ned grenselaget, og holder væsken nær overflaten med høyt kjemisk potensial.På fig.2 viser to prosesstrinn ved bruk av en 0,1% vandig overflateaktivt middeloppløsning.
For at det skal dannes damp, må det dannes bobler på en fast overflate.Dette betyr at renseprosessen går fra overflaten til væsken.Like viktig begynner boblekjernedannelse med små bobler som smelter sammen på overflaten, og danner til slutt stabile bobler.Derfor favoriserer kjernedannelse regioner med høyt overflateareal fremfor væskevolum, slik som rør og innvendige rørdiametre.
På grunn av rørets konkave krumning er det mer sannsynlig at det dannes damp inne i røret.Fordi luftbobler lett dannes ved den indre diameteren, dannes damp der først og raskt nok til å vanligvis fortrenge 70 % til 80 % av væsken.Væsken ved overflaten på toppen av vakuumfasen er nesten 100 % damp, som etterligner filmkoking i kokende varmeoverføring.
Kjernedannelsesprosessen kan brukes på rette, buede eller vridde produkter av nesten hvilken som helst lengde eller konfigurasjon.
Finn skjulte besparelser.Vannsystemer som bruker VCN-er kan redusere kostnadene betydelig.Fordi prosessen opprettholder høye konsentrasjoner av kjemikalier på grunn av sterkere blanding nær overflaten av røret (se figur 1), er det ikke nødvendig med høye konsentrasjoner av kjemikalier for å lette kjemisk diffusjon.Raskere prosessering og rengjøring resulterer også i høyere produktivitet for en gitt maskin, og øker dermed kostnadene for utstyret.
Til slutt kan både vannbaserte og løsemiddelbaserte VCN-prosesser øke produktiviteten gjennom vakuumtørking.Dette krever ikke noe ekstra utstyr, det er bare en del av prosessen.
På grunn av det lukkede kammerdesignet og den termiske fleksibiliteten, kan VCN-systemet konfigureres på en rekke måter.
Vakuumsyklus-kjernedannelsesprosessen brukes til å rense rørformede komponenter av forskjellige størrelser og bruksområder, for eksempel medisinsk utstyr med liten diameter (venstre) og radiobølgeledere med stor diameter (høyre).
For løsemiddelbaserte systemer kan andre rengjøringsmetoder som damp og spray brukes i tillegg til VCN.I noen unike applikasjoner kan et ultralydsystem legges til for å forbedre VCN.Ved bruk av løsemidler støttes VCN-prosessen av en vakuum-til-vakuum (eller luftløs) prosess, først patentert i 1991. Prosessen begrenser utslipp og bruk av løsemidler til 97 % eller høyere.Prosessen har blitt anerkjent av Environmental Protection Agency og California District of South Coast Air Quality Management for sin effektivitet når det gjelder å begrense eksponering og bruk.
Løsemiddelsystemer som bruker VCN-er er kostnadseffektive fordi hvert system er i stand til vakuumdestillasjon, og maksimerer løsemiddelgjenvinningen.Dette reduserer kjøp av løsemidler og avfallshåndtering.Denne prosessen i seg selv forlenger levetiden til løsningsmidlet;hastigheten på løsningsmiddelnedbrytningen avtar når driftstemperaturen synker.
Disse systemene egner seg for etterbehandling som passivering med syreløsninger eller sterilisering med hydrogenperoksid eller andre kjemikalier om nødvendig.Overflateaktiviteten til VCN-prosessen gjør disse behandlingene raske og kostnadseffektive, og de kan kombineres i samme utstyrsdesign.
Til dags dato har VCN-maskiner behandlet rør så små som 0,25 mm i diameter og rør med forhold mellom diameter og veggtykkelse større enn 1000:1 i felten.I laboratoriestudier var VCN effektivt til å fjerne interne forurensningsspoler opp til 1 meter lange og 0,08 mm i diameter;i praksis var den i stand til å rense gjennomgående hull opp 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 ble lansert i 1990 som det første magasinet dedikert til metallrørindustrien.I dag er det fortsatt den eneste bransjepublikasjonen i Nord-Amerika og har blitt den mest pålitelige informasjonskilden for fagfolk innen slanger.
Full digital tilgang til FABRICATOR er nå tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Full digital tilgang til The Tube & Pipe Journal er nå tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Nyt full digital tilgang til STAMPING Journal, tidsskriftet for metallstempling med de siste teknologiske fremskritt, beste praksis og bransjenyheter.
Full tilgang til The Fabricator en Español digital utgave er nå tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Sveisinstruktør og kunstner Sean Flottmann ble med i The Fabricator-podcast på FABTECH 2022 i Atlanta for en live chat...
Innleggstid: 13-jan-2023