Indiferent de modul în care metalul brut este transformat într-un tub sau țeavă, procesul de fabricație lasă o cantitate semnificativă de material rezidual la suprafață.Formarea și sudarea pe o laminor, desenarea pe o masă de desen sau folosirea unui piler sau extruder, urmată de un proces de tăiere la lungime, poate face ca suprafața țevii sau țevii să devină acoperită cu grăsime și se poate înfunda cu resturi.Contaminanții obișnuiți care trebuie îndepărtați de pe suprafețele interne și externe includ lubrifianții pe bază de ulei și apă de la trefilare și tăiere, resturile metalice de la operațiunile de tăiere și praful și resturile din fabrică.
Metodele tipice de curățare a instalațiilor sanitare interioare și a conductelor de aer, fie cu soluții apoase sau solvenți, sunt similare cu cele utilizate pentru curățarea suprafețelor exterioare.Acestea includ spălarea, blocarea și cavitația cu ultrasunete.Toate aceste metode sunt eficiente și au fost folosite de zeci de ani.
Desigur, fiecare proces are limitări, iar aceste metode de curățare nu fac excepție.Spălarea necesită de obicei un colector manual și își pierde eficacitatea pe măsură ce viteza fluidului de spălare scade pe măsură ce fluidul se apropie de suprafața conductei (efectul stratului limită) (vezi Figura 1).Ambalarea funcționează bine, dar este foarte laborioasă și nepractică pentru diametre foarte mici, cum ar fi cele utilizate în aplicații medicale (tuburi subcutanate sau luminale).Energia cu ultrasunete este eficientă la curățarea suprafețelor exterioare, dar nu poate pătrunde în suprafețele dure și are dificultăți în a ajunge la interiorul țevii, mai ales când produsul este împachetat.Un alt dezavantaj este că energia ultrasonică poate provoca deteriorarea suprafeței.Bulele sonore sunt curățate prin cavitație, eliberând o cantitate mare de energie în apropierea suprafeței.
O alternativă la aceste procese este nuclearea ciclică în vid (VCN), care face ca bulele de gaz să crească și să se prăbușească pentru a muta lichidul.În principiu, spre deosebire de procesul cu ultrasunete, nu riscă să deterioreze suprafețele metalice.
VCN folosește bule de aer pentru a agita și îndepărta lichidul din interiorul țevii.Acesta este un proces de imersie care funcționează în vid și poate fi utilizat atât cu fluide pe bază de apă, cât și pe bază de solvenți.
Funcționează pe același principiu în care se formează bule atunci când apa începe să fiarbă într-o oală.Primele bule se formează în anumite locuri, mai ales în ghivece bine folosite.Inspecția atentă a acestor zone dezvăluie adesea rugozitate sau alte imperfecțiuni ale suprafeței în aceste zone.În aceste zone suprafața tigaii este mai în contact cu un anumit volum de lichid.În plus, deoarece aceste zone nu sunt supuse răcirii convective naturale, se pot forma cu ușurință bule de aer.
În transferul de căldură la fierbere, căldura este transferată într-un lichid pentru a-și ridica temperatura până la punctul de fierbere.Când se atinge punctul de fierbere, temperatura încetează să crească;adăugarea de căldură are ca rezultat abur, inițial sub formă de bule de abur.Când este încălzit rapid, tot lichidul de pe suprafață se transformă în vapori, ceea ce este cunoscut sub numele de fierbere a filmului.
Iată ce se întâmplă când aduceți o oală cu apă la fiert: mai întâi se formează bule de aer în anumite puncte de pe suprafața oalei, iar apoi, pe măsură ce apa este agitată și amestecată, apa se evaporă rapid de la suprafață.Aproape de suprafata este un vapor invizibil;atunci când vaporii se răcesc din contactul cu aerul înconjurător, se condensează în vapori de apă, care sunt clar vizibili pe măsură ce se formează peste oală.
Toată lumea știe că acest lucru se va întâmpla la 212 grade Fahrenheit (100 grade Celsius), dar asta nu este tot.Acest lucru se întâmplă la această temperatură și presiunea atmosferică standard, care este de 14,7 lire pe inch pătrat (PSI [1 bar]).Cu alte cuvinte, într-o zi în care presiunea aerului la nivelul mării este de 14,7 psi, punctul de fierbere al apei la nivelul mării este de 212 grade Fahrenheit;în aceeași zi, în munți, la 5.000 de picioare în această regiune, presiunea atmosferică este de 12,2 lire sterline pe inch pătrat, unde apa ar avea un punct de fierbere de 203 grade Fahrenheit.
În loc să ridice temperatura lichidului până la punctul de fierbere, procesul VCN scade presiunea din cameră până la punctul de fierbere al lichidului la temperatura ambiantă.Similar transferului de căldură la fierbere, atunci când presiunea atinge punctul de fierbere, temperatura și presiunea rămân constante.Această presiune se numește presiunea vaporilor.Când suprafața interioară a tubului sau țevii este umplută cu abur, suprafața exterioară completează aburul necesar pentru a menține presiunea de vapori în cameră.
Deși transferul de căldură prin fierbere exemplifica principiul VCN, procesul VCN funcționează invers cu fierbere.
Proces de curățare selectivă.Generarea bulelor este un proces selectiv care vizează curățarea anumitor zone.Eliminarea întregului aer reduce presiunea atmosferică la 0 psi, care este presiunea vaporilor, determinând formarea aburului la suprafață.Bulele de aer în creștere deplasează lichidul de pe suprafața tubului sau a duzei.Când vidul este eliberat, camera revine la presiunea atmosferică și este purjată, lichid proaspăt umplând tubul pentru următorul ciclu de vid.Ciclurile de vid/presiune sunt de obicei setate la 1 până la 3 secunde și pot fi setate la orice număr de cicluri, în funcție de dimensiunea și contaminarea piesei de prelucrat.
Avantajul acestui proces este că curăță suprafața țevii pornind de la zona contaminată.Pe măsură ce vaporii cresc, lichidul este împins la suprafața tubului și accelerează, creând o ondulație puternică pe pereții tubului.Cea mai mare emoție are loc la pereți, unde crește aburul.În esență, acest proces descompune stratul limită, menținând lichidul aproape de suprafața cu potențial chimic ridicat.Pe fig.2 prezintă două etape de proces utilizând o soluţie apoasă de surfactant 0,1%.
Pentru a se forma aburul, trebuie să se formeze bule pe o suprafață solidă.Aceasta înseamnă că procesul de curățare trece de la suprafață la lichid.La fel de important, nuclearea bulelor începe cu bule minuscule care se unesc la suprafață, formând în cele din urmă bule stabile.Prin urmare, nuclearea favorizează regiunile cu suprafață mare față de volumul lichidului, cum ar fi țevile și diametrele interioare ale țevilor.
Datorită curburii concave a țevii, este mai probabil să se formeze aburi în interiorul țevii.Deoarece bulele de aer se formează cu ușurință la diametrul interior, acolo se formează mai întâi vapori și suficient de repede pentru a deplasa de obicei 70% până la 80% din lichid.Lichidul de la suprafață la vârful fazei de vid este aproape 100% vapori, ceea ce imită fierberea filmului în transferul de căldură la fierbere.
Procesul de nucleare este aplicabil produselor drepte, curbate sau răsucite de aproape orice lungime sau configurație.
Găsiți economii ascunse.Sistemele de apă care utilizează VCN-uri pot reduce semnificativ costurile.Deoarece procesul menține concentrații mari de substanțe chimice datorită amestecării mai puternice lângă suprafața tubului (vezi Figura 1), nu sunt necesare concentrații mari de substanțe chimice pentru a facilita difuzia chimică.Procesarea și curățarea mai rapidă are ca rezultat, de asemenea, o productivitate mai mare pentru o anumită mașină, crescând astfel costul echipamentului.
În cele din urmă, atât procesele VCN pe bază de apă, cât și pe bază de solvenți pot crește productivitatea prin uscare în vid.Acest lucru nu necesită niciun echipament suplimentar, este doar o parte a procesului.
Datorită designului cu cameră închisă și flexibilității termice, sistemul VCN poate fi configurat într-o varietate de moduri.
Procesul de nucleare a ciclului de vid este utilizat pentru curățarea componentelor tubulare de diferite dimensiuni și aplicații, cum ar fi dispozitivele medicale cu diametru mic (stânga) și ghidurile de undă radio cu diametru mare (dreapta).
Pentru sistemele pe bază de solvenți, pe lângă VCN pot fi utilizate și alte metode de curățare, cum ar fi aburul și spray-ul.În unele aplicații unice, un sistem cu ultrasunete poate fi adăugat pentru a îmbunătăți VCN.Când se utilizează solvenți, procesul VCN este susținut de un proces de vid la vid (sau fără aer), brevetat pentru prima dată în 1991. Procesul limitează emisiile și utilizarea solvenților la 97% sau mai mult.Procesul a fost recunoscut de Agenția pentru Protecția Mediului și de Managementul Calității Aerului din California District of South Coast pentru eficacitatea sa în limitarea expunerii și a utilizării.
Sistemele de solvenți care utilizează VCN sunt rentabile deoarece fiecare sistem este capabil de distilare în vid, maximizând recuperarea solvenților.Acest lucru reduce achizițiile de solvenți și eliminarea deșeurilor.Acest proces în sine prelungește durata de viață a solventului;viteza de descompunere a solventului scade pe masura ce temperatura de functionare scade.
Aceste sisteme sunt potrivite pentru post-tratare, cum ar fi pasivarea cu soluții acide sau sterilizarea cu peroxid de hidrogen sau alte substanțe chimice, dacă este necesar.Activitatea de suprafață a procesului VCN face ca aceste tratamente să fie rapide și rentabile și pot fi combinate în același design de echipament.
Până în prezent, mașinile VCN au procesat țevi de până la 0,25 mm în diametru și țevi cu un raport diametru/grosimea peretelui mai mare de 1000:1 pe teren.În studiile de laborator, VCN a fost eficient în îndepărtarea bobinelor de contaminant intern de până la 1 metru lungime și 0,08 mm în diametru;în practică, a putut curăța prin găuri de până la 0,15 mm în diametru.
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 a fost lansat în 1990 ca prima revistă dedicată industriei țevilor metalice.Astăzi, rămâne singura publicație din industrie din America de Nord și a devenit cea mai de încredere sursă de informații pentru profesioniștii în tuburi.
Accesul digital complet la FABRICATOR este acum disponibil, oferind acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Accesul digital complet la The Tube & Pipe Journal este acum disponibil, oferind acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Bucurați-vă de acces digital complet la STAMPING Journal, jurnalul pieței de ștanțare a metalelor cu cele mai recente progrese tehnologice, bune practici și știri din industrie.
Accesul complet la ediția digitală The Fabricator en Español este acum disponibil, oferind acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Instructorul de sudură și artistul Sean Flottmann s-a alăturat podcastului The Fabricator la FABTECH 2022 din Atlanta pentru un chat live...
Ora postării: 13-ian-2023