Oavsett hur den råa metallen görs till ett rör eller rör

Oavsett hur den råa metallen görs till ett rör eller rör, lämnar tillverkningsprocessen en betydande mängd restmaterial på ytan.Formning och svetsning på ett valsverk, dragning på ett ritbord eller användning av en pål eller extruder följt av en process med skärning till längd kan göra att röret eller rörytan blir belagd med fett och kan bli igensatt med skräp.Vanliga föroreningar som måste avlägsnas från inre och yttre ytor inkluderar olje- och vattenbaserade smörjmedel från dragning och skärning, metallskräp från skäroperationer och fabriksdamm och skräp.
Typiska metoder för rengöring av inomhus VVS och luftkanaler, oavsett om det är med vattenlösningar eller lösningsmedel, liknar de som används för rengöring av ytor utomhus.Dessa inkluderar spolning, pluggning och ultraljudskavitation.Alla dessa metoder är effektiva och har använts i årtionden.
Naturligtvis har varje process begränsningar, och dessa rengöringsmetoder är inget undantag.Spolning kräver vanligtvis ett manuellt grenrör och förlorar sin effektivitet när spolvätskans hastighet minskar när vätskan närmar sig rörytan (gränsskiktseffekt) (se figur 1).Packning fungerar bra, men är mycket mödosam och opraktisk för mycket små diametrar som de som används i medicinska tillämpningar (subkutana eller luminala rör).Ultraljudsenergi är effektiv för att rengöra yttre ytor, men den kan inte penetrera hårda ytor och har svårt att nå rörets insida, speciellt när produkten är buntad.En annan nackdel är att ultraljudsenergi kan orsaka skador på ytan.Ljudbubblorna rensas bort genom kavitation, vilket frigör en stor mängd energi nära ytan.
Ett alternativ till dessa processer är vakuumcyklisk kärnbildning (VCN), som får gasbubblor att växa och kollapsa för att flytta vätska.I grunden, till skillnad från ultraljudsprocessen, riskerar den inte att skada metallytor.
VCN använder luftbubblor för att agitera och avlägsna vätska från insidan av röret.Detta är en nedsänkningsprocess som fungerar i ett vakuum och kan användas med både vattenbaserade och lösningsmedelsbaserade vätskor.
Det fungerar på samma princip som det bildas bubblor när vattnet börjar koka i en gryta.De första bubblorna bildas på vissa ställen, speciellt i välanvända krukor.Noggrann inspektion av dessa områden avslöjar ofta grovhet eller andra ytfel i dessa områden.Det är i dessa områden som ytan av pannan är i mer kontakt med en given volym vätska.Dessutom, eftersom dessa områden inte är föremål för naturlig konvektiv kylning, kan luftbubblor lätt bildas.
Vid kokande värmeöverföring överförs värme till en vätska för att höja dess temperatur till dess kokpunkt.När kokpunkten uppnås slutar temperaturen att stiga;lägga till mer värme resulterar i ånga, initialt i form av ångbubblor.När den värms upp snabbt förvandlas all vätska på ytan till ånga, vilket är känt som filmkokning.
Det här är vad som händer när du kokar upp en kastrull med vatten: först bildas luftbubblor vid vissa punkter på grytans yta, och sedan när vattnet skakas om och omrörs, avdunstar vattnet snabbt från ytan.Nära ytan är det en osynlig ånga;när ångan svalnar från kontakt med den omgivande luften, kondenserar den till vattenånga, som är tydligt synlig när den bildas över krukan.
Alla vet att detta kommer att hända vid 212 grader Fahrenheit (100 grader Celsius), men det är inte allt.Detta händer vid denna temperatur och standardatmosfärstryck, vilket är 14,7 pund per kvadrattum (PSI [1 bar]).Med andra ord, en dag när lufttrycket vid havsnivån är 14,7 psi, är kokpunkten för vattnet vid havsnivån 212 grader Fahrenheit;samma dag i bergen vid 5 000 fot i denna region är atmosfärstrycket 12,2 pund per kvadrattum, där vattnet skulle ha en kokpunkt på 203 grader Fahrenheit.
Istället för att höja temperaturen på vätskan till dess kokpunkt, sänker VCN-processen trycket i kammaren till vätskans kokpunkt vid rumstemperatur.I likhet med kokande värmeöverföring, när trycket når kokpunkten, förblir temperaturen och trycket konstanta.Detta tryck kallas ångtryck.När den inre ytan av röret eller röret är fylld med ånga, fyller den yttre ytan på den ånga som är nödvändig för att upprätthålla ångtrycket i kammaren.
Även om kokande värmeöverföring exemplifierar principen för VCN, fungerar VCN-processen omvänt med kokning.
Selektiv rengöringsprocess.Bubbelgenerering är en selektiv process som syftar till att rensa vissa områden.Att ta bort all luft minskar atmosfärstrycket till 0 psi, vilket är ångtrycket, vilket gör att ånga bildas på ytan.Växande luftbubblor tränger undan vätska från ytan på röret eller munstycket.När vakuumet släpps återgår kammaren till atmosfärstryck och rensas, varvid ny vätska fyller röret för nästa vakuumcykel.Vakuum-/tryckcykler är vanligtvis inställda på 1 till 3 sekunder och kan ställas in på valfritt antal cykler beroende på arbetsstyckets storlek och kontaminering.
Fördelen med denna process är att den rengör rörets yta med början från det förorenade området.När ångan växer, skjuts vätskan till ytan av röret och accelererar, vilket skapar en stark krusning på väggarna av röret.Den största spänningen uppstår vid väggarna, där ånga växer.I huvudsak bryter denna process ner gränsskiktet och håller vätskan nära ytan med hög kemisk potential.På fig.2 visar två processsteg med användning av en 0,1% vattenlösning av ytaktivt medel.
För att ånga ska bildas måste bubblor bildas på en fast yta.Det betyder att rengöringsprocessen går från ytan till vätskan.Lika viktigt är att bubbelkärnbildning börjar med små bubblor som smälter samman vid ytan och så småningom bildar stabila bubblor.Därför gynnar kärnbildning regioner med stor ytarea framför vätskevolym, såsom rör och rör inre diametrar.
På grund av rörets konkava krökning är det mer sannolikt att ånga bildas inuti röret.Eftersom luftbubblor lätt bildas vid innerdiametern, bildas ånga där först och tillräckligt snabbt för att vanligtvis tränga undan 70 % till 80 % av vätskan.Vätskan vid ytan vid toppen av vakuumfasen är nästan 100 % ånga, vilket efterliknar filmkokning vid kokande värmeöverföring.
Kärnbildningsprocessen är tillämpbar på raka, krökta eller vridna produkter av nästan vilken längd eller konfiguration som helst.
Hitta dolda besparingar.Vattensystem som använder VCN kan avsevärt minska kostnaderna.Eftersom processen upprätthåller höga koncentrationer av kemikalier på grund av starkare blandning nära ytan av röret (se figur 1), krävs inte höga koncentrationer av kemikalier för att underlätta kemisk diffusion.Snabbare bearbetning och rengöring resulterar också i högre produktivitet för en given maskin, vilket ökar kostnaderna för utrustningen.
Slutligen kan både vattenbaserade och lösningsmedelsbaserade VCN-processer öka produktiviteten genom vakuumtorkning.Detta kräver ingen extra utrustning, det är bara en del av processen.
På grund av den slutna kammarens design och termiska flexibilitet kan VCN-systemet konfigureras på en mängd olika sätt.
Vakuumcykelns kärnbildningsprocess används för att rengöra rörformiga komponenter av olika storlekar och applikationer, såsom medicinsk utrustning med liten diameter (vänster) och radiovågledare med stor diameter (höger).
För lösningsmedelsbaserade system kan andra rengöringsmetoder som ånga och spray användas förutom VCN.I vissa unika applikationer kan ett ultraljudssystem läggas till för att förbättra VCN.När man använder lösningsmedel stöds VCN-processen av en vakuum-till-vakuum-process (eller luftlös), patenterad första gången 1991. Processen begränsar utsläpp och lösningsmedelsanvändning till 97 % eller högre.Processen har erkänts av Environmental Protection Agency och California District of South Coast Air Quality Management för dess effektivitet när det gäller att begränsa exponering och användning.
Lösningsmedelssystem som använder VCN är kostnadseffektiva eftersom varje system kan vakuumdestillera, vilket maximerar lösningsmedelsåtervinningen.Detta minskar inköp av lösningsmedel och avfallshantering.Denna process i sig förlänger livslängden för lösningsmedlet;hastigheten för lösningsmedelsnedbrytning minskar när driftstemperaturen minskar.
Dessa system är lämpliga för efterbehandling såsom passivering med syralösningar eller sterilisering med väteperoxid eller andra kemikalier vid behov.Ytaktiviteten i VCN-processen gör dessa behandlingar snabba och kostnadseffektiva, och de kan kombineras i samma utrustningsdesign.
Hittills har VCN-maskiner bearbetat rör så små som 0,25 mm i diameter och rör med ett förhållande mellan diameter och väggtjocklek som är större än 1000:1 i fält.I laboratoriestudier var VCN effektivt för att ta bort inre föroreningsslingor upp till 1 meter långa och 0,08 mm i diameter;i praktiken kunde den rengöra genomgående hål upp till 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 lanserades 1990 som den första tidningen dedikerad till metallrörsindustrin.Idag är det fortfarande den enda branschpublikationen i Nordamerika och har blivit den mest pålitliga informationskällan för slangproffs.
Fullständig digital tillgång till FABRICATOR är nu tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Fullständig digital tillgång till The Tube & Pipe Journal är nu tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Njut av full digital tillgång till STAMPING Journal, tidskriften för metallstämpelmarknaden med de senaste tekniska framstegen, bästa praxis och branschnyheter.
Full tillgång till The Fabricator en Españols digitala utgåva är nu tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Svetsinstruktören och konstnären Sean Flottmann gick med i The Fabricator-podcast på FABTECH 2022 i Atlanta för en livechatt...