Ανεξάρτητα από το πώς γίνεται το ακατέργαστο μέταλλο σε σωλήνα ή σωλήνα

Ανεξάρτητα από το πώς γίνεται το ακατέργαστο μέταλλο σε σωλήνα ή σωλήνα, η διαδικασία κατασκευής αφήνει σημαντική ποσότητα υπολειμματικού υλικού στην επιφάνεια.Η διαμόρφωση και η συγκόλληση σε ένα ελασματουργείο, η έλξη σε τραπέζι σχεδίασης ή η χρήση πασσάλου ή εξωθητήρα που ακολουθείται από διαδικασία κοπής σε μήκος μπορεί να προκαλέσει επικάλυψη του σωλήνα ή της επιφάνειας του σωλήνα με γράσο και μπορεί να φράξει με υπολείμματα.Οι συνήθεις ρύποι που πρέπει να αφαιρεθούν από εσωτερικές και εξωτερικές επιφάνειες περιλαμβάνουν λιπαντικά με βάση το λάδι και το νερό από το τράβηγμα και την κοπή, τα υπολείμματα μετάλλων από τις εργασίες κοπής και τη σκόνη και τα υπολείμματα εργοστασίων.
Οι τυπικές μέθοδοι καθαρισμού εσωτερικών υδραυλικών εγκαταστάσεων και αεραγωγών, είτε με υδατικά διαλύματα είτε με διαλύτες, είναι παρόμοιες με εκείνες που χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό εξωτερικών επιφανειών.Αυτά περιλαμβάνουν έκπλυση, απόφραξη και σπηλαίωση με υπερήχους.Όλες αυτές οι μέθοδοι είναι αποτελεσματικές και χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες.
Φυσικά, κάθε διαδικασία έχει περιορισμούς και αυτές οι μέθοδοι καθαρισμού δεν αποτελούν εξαίρεση.Η έκπλυση απαιτεί συνήθως μια χειροκίνητη πολλαπλή και χάνει την αποτελεσματικότητά της καθώς η ταχύτητα του υγρού έκπλυσης μειώνεται καθώς το υγρό πλησιάζει την επιφάνεια του σωλήνα (φαινόμενο οριακού στρώματος) (βλ. Εικόνα 1).Η συσκευασία λειτουργεί καλά, αλλά είναι πολύ επίπονη και μη πρακτική για πολύ μικρές διαμέτρους, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται σε ιατρικές εφαρμογές (υποδόριοι ή αυλοί).Η ενέργεια υπερήχων είναι αποτελεσματική στον καθαρισμό εξωτερικών επιφανειών, αλλά δεν μπορεί να διεισδύσει σε σκληρές επιφάνειες και δυσκολεύεται να φτάσει στο εσωτερικό του σωλήνα, ειδικά όταν το προϊόν είναι δεσμευμένο.Ένα άλλο μειονέκτημα είναι ότι η ενέργεια υπερήχων μπορεί να προκαλέσει βλάβη στην επιφάνεια.Οι φυσαλίδες ήχου καθαρίζονται με τη σπηλαίωση, απελευθερώνοντας μεγάλη ποσότητα ενέργειας κοντά στην επιφάνεια.
Μια εναλλακτική λύση σε αυτές τις διαδικασίες είναι η κυκλική πυρήνωση κενού (VCN), η οποία προκαλεί την ανάπτυξη φυσαλίδων αερίου και την κατάρρευση για να μετακινήσει το υγρό.Βασικά, σε αντίθεση με τη διαδικασία υπερήχων, δεν κινδυνεύει να καταστρέψει τις μεταλλικές επιφάνειες.
Το VCN χρησιμοποιεί φυσαλίδες αέρα για την ανάδευση και την αφαίρεση υγρού από το εσωτερικό του σωλήνα.Αυτή είναι μια διαδικασία εμβάπτισης που λειτουργεί σε κενό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο με υγρά με βάση το νερό όσο και με υγρά με βάση διαλύτες.
Λειτουργεί με την ίδια αρχή που σχηματίζονται οι φυσαλίδες όταν το νερό αρχίζει να βράζει σε μια κατσαρόλα.Οι πρώτες φυσαλίδες σχηματίζονται σε ορισμένα σημεία, ειδικά σε καλά χρησιμοποιούμενα δοχεία.Η προσεκτική επιθεώρηση αυτών των περιοχών συχνά αποκαλύπτει τραχύτητα ή άλλες επιφανειακές ατέλειες σε αυτές τις περιοχές.Είναι σε αυτές τις περιοχές που η επιφάνεια του τηγανιού έρχεται σε μεγαλύτερη επαφή με έναν δεδομένο όγκο υγρού.Επιπλέον, δεδομένου ότι αυτές οι περιοχές δεν υπόκεινται σε φυσική συναγωγή ψύξης, μπορούν εύκολα να σχηματιστούν φυσαλίδες αέρα.
Στη μεταφορά θερμότητας βρασμού, η θερμότητα μεταφέρεται σε ένα υγρό για να αυξήσει τη θερμοκρασία του στο σημείο βρασμού του.Όταν επιτευχθεί το σημείο βρασμού, η θερμοκρασία σταματά να αυξάνεται.Η προσθήκη περισσότερης θερμότητας οδηγεί σε ατμό, αρχικά με τη μορφή φυσαλίδων ατμού.Όταν θερμαίνεται γρήγορα, όλο το υγρό στην επιφάνεια μετατρέπεται σε ατμό, ο οποίος είναι γνωστός ως βρασμός μεμβράνης.
Να τι συμβαίνει όταν βάζετε μια κατσαρόλα με νερό να βράσει: πρώτα, σχηματίζονται φυσαλίδες αέρα σε ορισμένα σημεία στην επιφάνεια της κατσαρόλας και στη συνέχεια καθώς το νερό αναδεύεται και αναδεύεται, το νερό εξατμίζεται γρήγορα από την επιφάνεια.Κοντά στην επιφάνεια είναι ένας αόρατος ατμός.όταν ο ατμός ψύχεται από την επαφή με τον περιβάλλοντα αέρα, συμπυκνώνεται σε υδρατμούς, ο οποίος είναι καθαρά ορατός καθώς σχηματίζεται πάνω από το δοχείο.
Όλοι γνωρίζουν ότι αυτό θα συμβεί στους 212 βαθμούς Φαρενάιτ (100 βαθμούς Κελσίου), αλλά δεν είναι μόνο αυτό.Αυτό συμβαίνει σε αυτή τη θερμοκρασία και την τυπική ατμοσφαιρική πίεση, η οποία είναι 14,7 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (PSI [1 bar]).Με άλλα λόγια, μια μέρα που η πίεση του αέρα στο επίπεδο της θάλασσας είναι 14,7 psi, το σημείο βρασμού του νερού στο επίπεδο της θάλασσας είναι 212 βαθμοί Φαρενάιτ.την ίδια μέρα στα βουνά στα 5.000 πόδια σε αυτήν την περιοχή, η ατμοσφαιρική πίεση είναι 12,2 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα, όπου το νερό θα είχε σημείο βρασμού 203 βαθμούς Φαρενάιτ.
Αντί να αυξήσει τη θερμοκρασία του υγρού στο σημείο βρασμού του, η διαδικασία VCN μειώνει την πίεση στο θάλαμο στο σημείο βρασμού του υγρού σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.Παρόμοια με τη μεταφορά θερμότητας βρασμού, όταν η πίεση φτάσει στο σημείο βρασμού, η θερμοκρασία και η πίεση παραμένουν σταθερές.Αυτή η πίεση ονομάζεται πίεση ατμών.Όταν η εσωτερική επιφάνεια του σωλήνα ή του σωλήνα γεμίσει με ατμό, η εξωτερική επιφάνεια αναπληρώνει τον ατμό που είναι απαραίτητος για τη διατήρηση της πίεσης ατμών στο θάλαμο.
Αν και η μεταφορά θερμότητας βρασμού αποτελεί παράδειγμα της αρχής του VCN, η διαδικασία VCN λειτουργεί αντίστροφα με το βρασμό.
Επιλεκτική διαδικασία καθαρισμού.Η δημιουργία φυσαλίδων είναι μια επιλεκτική διαδικασία που στοχεύει στην εκκαθάριση ορισμένων περιοχών.Η αφαίρεση όλου του αέρα μειώνει την ατμοσφαιρική πίεση στα 0 psi, που είναι η πίεση ατμών, προκαλώντας τη δημιουργία ατμού στην επιφάνεια.Οι αυξανόμενες φυσαλίδες αέρα εκτοπίζουν το υγρό από την επιφάνεια του σωλήνα ή του ακροφυσίου.Όταν απελευθερωθεί το κενό, ο θάλαμος επιστρέφει στην ατμοσφαιρική πίεση και εκκενώνεται, φρέσκο ​​υγρό που γεμίζει το σωλήνα για τον επόμενο κύκλο κενού.Οι κύκλοι κενού/πίεσης ρυθμίζονται συνήθως σε 1 έως 3 δευτερόλεπτα και μπορούν να ρυθμιστούν σε οποιονδήποτε αριθμό κύκλων ανάλογα με το μέγεθος και τη μόλυνση του τεμαχίου εργασίας.
Το πλεονέκτημα αυτής της διαδικασίας είναι ότι καθαρίζει την επιφάνεια του σωλήνα ξεκινώντας από τη μολυσμένη περιοχή.Καθώς αυξάνεται ο ατμός, το υγρό ωθείται στην επιφάνεια του σωλήνα και επιταχύνεται, δημιουργώντας έναν ισχυρό κυματισμό στα τοιχώματα του σωλήνα.Ο μεγαλύτερος ενθουσιασμός εμφανίζεται στους τοίχους, όπου μεγαλώνει ο ατμός.Ουσιαστικά, αυτή η διαδικασία διασπά το οριακό στρώμα, διατηρώντας το υγρό κοντά στην επιφάνεια υψηλού χημικού δυναμικού.Στο σχ.2 δείχνει δύο στάδια διεργασίας χρησιμοποιώντας ένα υδατικό διάλυμα επιφανειοδραστικής ουσίας 0,1%.
Για να σχηματιστεί ατμός, πρέπει να σχηματιστούν φυσαλίδες σε μια συμπαγή επιφάνεια.Αυτό σημαίνει ότι η διαδικασία καθαρισμού πηγαίνει από την επιφάνεια στο υγρό.Εξίσου σημαντικό, ο πυρήνας των φυσαλίδων ξεκινά με μικροσκοπικές φυσαλίδες που ενώνονται στην επιφάνεια, σχηματίζοντας τελικά σταθερές φυσαλίδες.Ως εκ τούτου, η πυρήνωση ευνοεί περιοχές με μεγάλη επιφάνεια έναντι όγκου υγρού, όπως σωλήνες και εσωτερικές διαμέτρους σωλήνων.
Λόγω της κοίλης καμπυλότητας του σωλήνα, είναι πιο πιθανό να σχηματιστεί ατμός στο εσωτερικό του σωλήνα.Επειδή οι φυσαλίδες αέρα σχηματίζονται εύκολα στην εσωτερική διάμετρο, σχηματίζεται ατμός εκεί πρώτα και αρκετά γρήγορα ώστε να εκτοπίσει συνήθως το 70% έως 80% του υγρού.Το υγρό στην επιφάνεια στην κορυφή της φάσης κενού είναι σχεδόν 100% ατμός, ο οποίος μιμείται το βρασμό μεμβράνης στη μεταφορά θερμότητας που βράζει.
Η διαδικασία πυρήνωσης εφαρμόζεται σε ίσια, καμπύλα ή στριμμένα προϊόντα σχεδόν οποιουδήποτε μήκους ή διαμόρφωσης.
Βρείτε κρυφές αποταμιεύσεις.Τα συστήματα νερού που χρησιμοποιούν VCN μπορούν να μειώσουν σημαντικά το κόστος.Επειδή η διαδικασία διατηρεί υψηλές συγκεντρώσεις χημικών λόγω ισχυρότερης ανάμειξης κοντά στην επιφάνεια του σωλήνα (βλ. Εικόνα 1), δεν απαιτούνται υψηλές συγκεντρώσεις χημικών ουσιών για τη διευκόλυνση της χημικής διάχυσης.Η ταχύτερη επεξεργασία και καθαρισμός έχει επίσης ως αποτέλεσμα υψηλότερη παραγωγικότητα για ένα δεδομένο μηχάνημα, αυξάνοντας έτσι το κόστος του εξοπλισμού.
Τέλος, τόσο οι διαδικασίες VCN με βάση το νερό όσο και οι διαδικασίες VCN με βάση διαλύτες μπορούν να αυξήσουν την παραγωγικότητα μέσω της ξήρανσης υπό κενό.Αυτό δεν απαιτεί πρόσθετο εξοπλισμό, είναι απλώς μέρος της διαδικασίας.
Λόγω του σχεδιασμού κλειστού θαλάμου και της θερμικής ευελιξίας, το σύστημα VCN μπορεί να διαμορφωθεί με διάφορους τρόπους.
Η διαδικασία πυρήνωσης του κύκλου κενού χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό σωληνοειδών εξαρτημάτων διαφόρων μεγεθών και εφαρμογών, όπως ιατρικές συσκευές μικρής διαμέτρου (αριστερά) και ραδιοκυματοδηγούς μεγάλης διαμέτρου (δεξιά).
Για συστήματα που βασίζονται σε διαλύτες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλες μέθοδοι καθαρισμού όπως ατμός και ψεκασμός εκτός από το VCN.Σε ορισμένες μοναδικές εφαρμογές, μπορεί να προστεθεί ένα σύστημα υπερήχων για τη βελτίωση του VCN.Κατά τη χρήση διαλυτών, η διαδικασία VCN υποστηρίζεται από μια διαδικασία κενού σε κενό (ή χωρίς αέρα), η οποία κατοχυρώθηκε για πρώτη φορά το 1991. Η διαδικασία περιορίζει τις εκπομπές και τη χρήση διαλυτών στο 97% ή υψηλότερο.Η διαδικασία έχει αναγνωριστεί από την Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος και την Περιφέρεια Καλιφόρνιας της Νότιας Ακτής Διαχείρισης Ποιότητας Αέρα για την αποτελεσματικότητά της στον περιορισμό της έκθεσης και της χρήσης.
Τα συστήματα διαλυτών που χρησιμοποιούν VCN είναι οικονομικά αποδοτικά επειδή κάθε σύστημα είναι ικανό για απόσταξη υπό κενό, μεγιστοποιώντας την ανάκτηση του διαλύτη.Αυτό μειώνει τις αγορές διαλυτών και τη διάθεση απορριμμάτων.Αυτή η ίδια η διαδικασία παρατείνει τη διάρκεια ζωής του διαλύτη.ο ρυθμός αποσύνθεσης του διαλύτη μειώνεται καθώς μειώνεται η θερμοκρασία λειτουργίας.
Αυτά τα συστήματα είναι κατάλληλα για μετεπεξεργασία, όπως παθητικοποίηση με όξινα διαλύματα ή αποστείρωση με υπεροξείδιο του υδρογόνου ή άλλες χημικές ουσίες, εάν απαιτείται.Η επιφανειακή δραστηριότητα της διαδικασίας VCN καθιστά αυτές τις θεραπείες γρήγορες και οικονομικά αποδοτικές και μπορούν να συνδυαστούν στον ίδιο σχεδιασμό εξοπλισμού.
Μέχρι σήμερα, οι μηχανές VCN επεξεργάζονται σωλήνες με διάμετρο 0,25 mm και σωλήνες με αναλογίες διαμέτρου προς πάχος τοιχώματος μεγαλύτερες από 1000:1 στο χωράφι.Σε εργαστηριακές μελέτες, το VCN ήταν αποτελεσματικό στην αφαίρεση εσωτερικών μολυσματικών πηνίων μήκους έως 1 μέτρου και διαμέτρου 0,08 mm.Στην πράξη, ήταν σε θέση να καθαρίσει μέσα από οπές διαμέτρου έως 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.
Το Tube & Pipe Journal κυκλοφόρησε το 1990 ως το πρώτο περιοδικό αφιερωμένο στη βιομηχανία μεταλλικών σωλήνων.Σήμερα, παραμένει η μόνη δημοσίευση του κλάδου στη Βόρεια Αμερική και έχει γίνει η πιο αξιόπιστη πηγή πληροφοριών για τους επαγγελματίες σωληνώσεων.
Η πλήρης ψηφιακή πρόσβαση στο The FABRICATOR είναι πλέον διαθέσιμη, παρέχοντας εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους της βιομηχανίας.
Η πλήρης ψηφιακή πρόσβαση στο The Tube & Pipe Journal είναι πλέον διαθέσιμη, παρέχοντας εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους της βιομηχανίας.
Απολαύστε πλήρη ψηφιακή πρόσβαση στο STAMPING Journal, το περιοδικό της αγοράς σφράγισης μετάλλων με τις τελευταίες τεχνολογικές εξελίξεις, τις βέλτιστες πρακτικές και τα νέα του κλάδου.
Η πλήρης πρόσβαση στην ψηφιακή έκδοση The Fabricator en Español είναι πλέον διαθέσιμη, παρέχοντας εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους της βιομηχανίας.
Ο εκπαιδευτής συγκόλλησης και καλλιτέχνης Sean Flottmann εντάχθηκε στο podcast του Fabricator στο FABTECH 2022 στην Ατλάντα για μια ζωντανή συνομιλία…