Bez ohľadu na to, ako je surový kov vyrobený do rúry alebo rúrky, výrobný proces zanecháva na povrchu značné množstvo zvyškového materiálu.Tvarovanie a zváranie na valcovacej stolici, ťahanie na ryžovacom stole alebo použitie stožiara alebo extrudéra, po ktorom nasleduje proces rezania na dĺžku, môže spôsobiť, že sa povrch rúry alebo rúry pokryje mastnotou a môže sa upchať úlomkami.Bežné nečistoty, ktoré je potrebné odstrániť z vnútorných a vonkajších povrchov, zahŕňajú mazivá na báze oleja a vody z ťahania a rezania, kovové úlomky z operácií rezania a prach a nečistoty z továrne.
Typické metódy čistenia vnútorných potrubí a vzduchových potrubí, či už pomocou vodných roztokov alebo rozpúšťadiel, sú podobné tým, ktoré sa používajú na čistenie vonkajších povrchov.Patria sem preplachovanie, upchávanie a ultrazvuková kavitácia.Všetky tieto metódy sú účinné a používajú sa už desaťročia.
Samozrejme, každý proces má svoje obmedzenia a tieto metódy čistenia nie sú výnimkou.Preplachovanie zvyčajne vyžaduje ručné rozdeľovacie potrubie a stráca svoju účinnosť, keď sa rýchlosť preplachovacej tekutiny znižuje, keď sa tekutina blíži k povrchu potrubia (efekt hraničnej vrstvy) (pozri obrázok 1).Balenie funguje dobre, ale je veľmi pracné a nepraktické pre veľmi malé priemery, aké sa používajú v medicínskych aplikáciách (subkutánne alebo luminálne trubice).Ultrazvuková energia je účinná pri čistení vonkajších povrchov, ale nemôže preniknúť cez tvrdé povrchy a má problém dostať sa do vnútra potrubia, najmä ak je produkt zviazaný.Ďalšou nevýhodou je, že ultrazvuková energia môže spôsobiť poškodenie povrchu.Zvukové bubliny sa vyčistia kavitáciou, čím sa uvoľní veľké množstvo energie blízko povrchu.
Alternatívou k týmto procesom je vákuová cyklická nukleácia (VCN), ktorá spôsobuje, že bubliny plynu rastú a kolabujú, aby premiestnili kvapalinu.Na rozdiel od ultrazvukového procesu v zásade nehrozí poškodenie kovových povrchov.
VCN používa vzduchové bubliny na miešanie a odstraňovanie kvapaliny z vnútra potrubia.Ide o ponorný proces, ktorý funguje vo vákuu a možno ho použiť s kvapalinami na báze vody aj rozpúšťadlami.
Funguje na rovnakom princípe, na ktorom sa tvoria bublinky, keď voda v hrnci začne vrieť.Najmä v dobre používaných črepníkoch sa na určitých miestach tvoria prvé bublinky.Starostlivá kontrola týchto oblastí často odhalí drsnosť alebo iné povrchové nedokonalosti v týchto oblastiach.Práve v týchto oblastiach je povrch panvice vo väčšom kontakte s daným objemom kvapaliny.Navyše, keďže tieto oblasti nie sú vystavené prirodzenému konvekčnému chladeniu, môžu sa ľahko vytvárať vzduchové bubliny.
Pri prenose tepla varom sa teplo prenáša do kvapaliny, aby sa jej teplota zvýšila na bod varu.Po dosiahnutí bodu varu teplota prestane stúpať;pridaním väčšieho množstva tepla vzniká para, spočiatku vo forme parných bublín.Pri rýchlom zahriatí sa všetka kvapalina na povrchu zmení na paru, čo je známe ako filmový var.
Čo sa stane, keď privediete hrniec s vodou do varu: najprv sa na určitých miestach na povrchu hrnca vytvoria vzduchové bubliny a potom, keď sa voda mieša a mieša, voda sa z povrchu rýchlo vyparí.V blízkosti povrchu je to neviditeľná para;keď sa para ochladzuje kontaktom s okolitým vzduchom, kondenzuje na vodnú paru, ktorá je jasne viditeľná, keď sa tvorí nad hrncom.
Každý vie, že sa to stane pri teplote 212 stupňov Fahrenheita (100 stupňov Celzia), ale to nie je všetko.To sa deje pri tejto teplote a štandardnom atmosférickom tlaku, ktorý je 14,7 libier na štvorcový palec (1 bar).Inými slovami, v deň, keď je tlak vzduchu na hladine mora 14,7 psi, je bod varu vody na hladine mora 212 stupňov Fahrenheita;v ten istý deň v horách vo výške 5 000 stôp v tejto oblasti je atmosférický tlak 12,2 libier na štvorcový palec, kde by voda mala bod varu 203 stupňov Fahrenheita.
Namiesto zvýšenia teploty kvapaliny na jej bod varu proces VCN znižuje tlak v komore na teplotu varu kvapaliny pri teplote okolia.Podobne ako pri prenose tepla varom, keď tlak dosiahne bod varu, teplota a tlak zostávajú konštantné.Tento tlak sa nazýva tlak pár.Keď je vnútorný povrch rúry alebo rúrky naplnený parou, vonkajší povrch dopĺňa paru potrebnú na udržanie tlaku pary v komore.
Hoci prenos tepla varom je príkladom princípu VCN, proces VCN funguje inverzne s varom.
Selektívny proces čistenia.Vytváranie bublín je selektívny proces zameraný na čistenie určitých oblastí.Odstránenie všetkého vzduchu znižuje atmosférický tlak na 0 psi, čo je tlak pár, čo spôsobuje tvorbu pary na povrchu.Rastúce vzduchové bubliny vytláčajú kvapalinu z povrchu trubice alebo trysky.Keď sa vákuum uvoľní, komora sa vráti na atmosférický tlak a je prečistená, čerstvá kvapalina naplní trubicu pre ďalší cyklus vákua.Cykly podtlaku/tlaku sú zvyčajne nastavené na 1 až 3 sekundy a možno ich nastaviť na ľubovoľný počet cyklov v závislosti od veľkosti a znečistenia obrobku.
Výhodou tohto procesu je, že čistí povrch potrubia počnúc od kontaminovanej oblasti.Ako para rastie, kvapalina sa tlačí na povrch trubice a zrýchľuje sa, čím vytvára silné vlnenie na stenách trubice.Najväčšie vzrušenie nastáva pri stenách, kde rastie para.Tento proces v podstate narúša hraničnú vrstvu a udržiava kvapalinu blízko povrchu s vysokým chemickým potenciálom.Na obr.2 znázorňuje dva kroky spôsobu s použitím 0,1 % vodného roztoku povrchovo aktívnej látky.
Aby sa vytvorila para, musia sa na pevnom povrchu vytvárať bubliny.To znamená, že proces čistenia prechádza z povrchu do kvapaliny.Rovnako dôležité je, že nukleácia bublín začína malými bublinkami, ktoré sa spájajú na povrchu a nakoniec vytvárajú stabilné bubliny.Preto nukleácia uprednostňuje oblasti s veľkým povrchom v porovnaní s objemom kvapaliny, ako sú rúry a vnútorné priemery rúr.
V dôsledku konkávneho zakrivenia potrubia sa vo vnútri potrubia s väčšou pravdepodobnosťou tvorí para.Pretože vzduchové bubliny sa ľahko tvoria vo vnútornom priemere, para sa vytvorí najskôr tam a dostatočne rýchlo na to, aby vytlačila 70 % až 80 % kvapaliny.Kvapalina na povrchu na vrchole vákuovej fázy je takmer 100% para, čo napodobňuje varenie filmu pri prenose tepla varom.
Proces nukleácie je použiteľný pre rovné, zakrivené alebo skrútené produkty takmer akejkoľvek dĺžky alebo konfigurácie.
Nájdite skryté úspory.Vodné systémy využívajúce VCN môžu výrazne znížiť náklady.Pretože proces zachováva vysoké koncentrácie chemikálií vďaka silnejšiemu miešaniu blízko povrchu skúmavky (pozri obrázok 1), nie sú potrebné vysoké koncentrácie chemikálií na uľahčenie chemickej difúzie.Rýchlejšie spracovanie a čistenie má za následok aj vyššiu produktivitu daného stroja, čím sa zvyšuje cena zariadenia.
Nakoniec, procesy VCN na báze vody aj rozpúšťadla môžu zvýšiť produktivitu sušením vo vákuu.To si nevyžaduje žiadne ďalšie vybavenie, je to len súčasť procesu.
Vďaka dizajnu uzavretej komory a tepelnej flexibilite je možné systém VCN konfigurovať rôznymi spôsobmi.
Proces nukleácie vo vákuovom cykle sa používa na čistenie tubulárnych komponentov rôznych veľkostí a aplikácií, ako sú lekárske zariadenia s malým priemerom (vľavo) a rádiové vlnovody s veľkým priemerom (vpravo).
Pre systémy na báze rozpúšťadiel možno okrem VCN použiť aj iné spôsoby čistenia, ako je para a sprej.V niektorých jedinečných aplikáciách je možné pridať ultrazvukový systém na zlepšenie VCN.Pri použití rozpúšťadiel je proces VCN podporovaný procesom z vákua do vákua (alebo airless), ktorý bol prvýkrát patentovaný v roku 1991. Proces obmedzuje emisie a použitie rozpúšťadiel na 97 % alebo viac.Tento proces bol uznaný Agentúrou na ochranu životného prostredia a Riadením kvality ovzdušia v okrese Kalifornia na južnom pobreží pre jeho účinnosť pri obmedzovaní expozície a používania.
Rozpúšťadlové systémy využívajúce VCN sú nákladovo efektívne, pretože každý systém je schopný vákuovej destilácie, čím sa maximalizuje regenerácia rozpúšťadla.To znižuje nákupy rozpúšťadiel a likvidáciu odpadu.Tento proces sám o sebe predlžuje životnosť rozpúšťadla;rýchlosť rozkladu rozpúšťadla klesá so znižovaním prevádzkovej teploty.
Tieto systémy sú vhodné na dodatočnú úpravu, ako je pasivácia kyslými roztokmi alebo sterilizácia peroxidom vodíka alebo inými chemikáliami, ak je to potrebné.Povrchová aktivita procesu VCN robí tieto úpravy rýchlymi a nákladovo efektívnymi a možno ich kombinovať v rovnakom dizajne zariadenia.
Doposiaľ stroje VCN spracovávali v teréne rúry s priemerom len 0,25 mm a rúry s pomerom priemeru k hrúbke steny väčším ako 1000:1.V laboratórnych štúdiách bol VCN účinný pri odstraňovaní vnútorných cievok kontaminantov s dĺžkou až 1 meter a priemerom 0,08 mm;v praxi dokázal vyčistiť otvory až do priemeru 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.
Tube & Pipe Journal bol vydaný v roku 1990 ako prvý časopis venovaný priemyslu kovových rúr.Dnes zostáva jedinou priemyselnou publikáciou v Severnej Amerike a stala sa najdôveryhodnejším zdrojom informácií pre odborníkov na hadičky.
Teraz je k dispozícii úplný digitálny prístup k FABRICATOR, ktorý poskytuje jednoduchý prístup k cenným priemyselným zdrojom.
Teraz je k dispozícii úplný digitálny prístup k The Tube & Pipe Journal, ktorý poskytuje jednoduchý prístup k cenným priemyselným zdrojom.
Vychutnajte si úplný digitálny prístup k STAMPING Journal, časopisu o trhu s lisovaním kovov s najnovšími technologickými pokrokmi, osvedčenými postupmi a novinkami z odvetvia.
Teraz je k dispozícii úplný prístup k digitálnemu vydaniu The Fabricator en Español, ktorý poskytuje jednoduchý prístup k cenným priemyselným zdrojom.
Zváračský inštruktor a umelec Sean Flottmann sa pripojil k podcastu The Fabricator na FABTECH 2022 v Atlante na živý rozhovor…
Čas odoslania: 13. januára 2023