Tidak kira bagaimana logam mentah itu dibuat menjadi tiub atau paip, proses pembuatan meninggalkan sejumlah besar bahan sisa di permukaan.Membentuk dan mengimpal pada kilang gelek, melukis di atas meja penggubalan, atau menggunakan cerucuk atau penyemperit diikuti dengan proses potong ke panjang boleh menyebabkan paip atau permukaan paip disalut dengan gris dan boleh tersumbat dengan serpihan.Bahan cemar biasa yang perlu disingkirkan daripada permukaan dalaman dan luaran termasuk pelincir berasaskan minyak dan air daripada lukisan dan pemotongan, serpihan logam daripada operasi pemotongan, dan habuk dan serpihan kilang.
Kaedah biasa untuk membersihkan paip dalaman dan saluran udara, sama ada dengan larutan akueus atau pelarut, adalah serupa dengan kaedah yang digunakan untuk membersihkan permukaan luar.Ini termasuk pembilasan, palam dan peronggaan ultrasonik.Semua kaedah ini berkesan dan telah digunakan selama beberapa dekad.
Sudah tentu, setiap proses mempunyai had, dan kaedah pembersihan ini tidak terkecuali.Cucian biasanya memerlukan manifold manual dan kehilangan keberkesanannya apabila halaju bendalir siram berkurangan apabila bendalir menghampiri permukaan paip (kesan lapisan sempadan) (lihat Rajah 1).Pembungkusan berfungsi dengan baik, tetapi sangat susah payah dan tidak praktikal untuk diameter yang sangat kecil seperti yang digunakan dalam aplikasi perubatan (tiub subkutaneus atau luminal).Tenaga ultrasonik berkesan untuk membersihkan permukaan luaran, tetapi ia tidak boleh menembusi permukaan keras dan menghadapi kesukaran untuk mencapai bahagian dalam paip, terutamanya apabila produk disatukan.Satu lagi kelemahan ialah tenaga ultrasonik boleh menyebabkan kerosakan pada permukaan.Buih bunyi dibersihkan dengan peronggaan, melepaskan sejumlah besar tenaga berhampiran permukaan.
Alternatif kepada proses ini ialah nukleasi kitaran vakum (VCN), yang menyebabkan gelembung gas tumbuh dan runtuh untuk menggerakkan cecair.Pada asasnya, tidak seperti proses ultrasonik, ia tidak berisiko merosakkan permukaan logam.
VCN menggunakan gelembung udara untuk menggoncang dan mengeluarkan cecair dari bahagian dalam paip.Ini ialah proses rendaman yang beroperasi dalam vakum dan boleh digunakan dengan kedua-dua cecair berasaskan air dan berasaskan pelarut.
Ia berfungsi pada prinsip yang sama bahawa gelembung terbentuk apabila air mula mendidih dalam periuk.Gelembung pertama terbentuk di tempat tertentu, terutamanya dalam pasu yang digunakan dengan baik.Pemeriksaan yang teliti terhadap kawasan ini selalunya mendedahkan kekasaran atau ketidaksempurnaan permukaan lain di kawasan ini.Di kawasan inilah permukaan kuali lebih bersentuhan dengan isipadu cecair tertentu.Di samping itu, oleh kerana kawasan ini tidak tertakluk kepada penyejukan perolakan semula jadi, gelembung udara boleh terbentuk dengan mudah.
Dalam pemindahan haba mendidih, haba dipindahkan ke cecair untuk menaikkan suhunya ke takat didihnya.Apabila takat didih dicapai, suhu berhenti meningkat;menambahkan lebih banyak haba menghasilkan stim, pada mulanya dalam bentuk gelembung wap.Apabila dipanaskan dengan cepat, semua cecair di permukaan bertukar menjadi wap, yang dikenali sebagai pendidihan filem.
Inilah yang berlaku apabila anda mendidihkan periuk air: pertama, gelembung udara terbentuk pada titik tertentu pada permukaan periuk, dan kemudian apabila air digoncang dan dikacau, air dengan cepat menyejat dari permukaan.Berhampiran permukaan ia adalah wap yang tidak kelihatan;apabila wap menyejuk daripada sentuhan dengan udara sekeliling, ia terpeluwap menjadi wap air, yang jelas kelihatan apabila ia terbentuk di atas periuk.
Semua orang tahu bahawa ini akan berlaku pada 212 darjah Fahrenheit (100 darjah Celsius), tetapi bukan itu sahaja.Ini berlaku pada suhu ini dan tekanan atmosfera standard, iaitu 14.7 paun setiap inci persegi (PSI [1 bar]).Dalam erti kata lain, pada hari apabila tekanan udara di paras laut ialah 14.7 psi, takat didih air di paras laut ialah 212 darjah Fahrenheit;pada hari yang sama di pergunungan pada 5,000 kaki di rantau ini, tekanan atmosfera ialah 12.2 paun setiap inci persegi, di mana air akan mempunyai takat didih 203 darjah Fahrenheit.
Daripada menaikkan suhu cecair ke takat didihnya, proses VCN menurunkan tekanan dalam ruang ke takat didih cecair pada suhu ambien.Sama seperti pemindahan haba mendidih, apabila tekanan mencapai takat didih, suhu dan tekanan kekal malar.Tekanan ini dipanggil tekanan wap.Apabila permukaan dalaman tiub atau paip diisi dengan stim, permukaan luar mengisi semula stim yang diperlukan untuk mengekalkan tekanan wap di dalam ruang.
Walaupun pemindahan haba mendidih mencontohkan prinsip VCN, proses VCN berfungsi secara songsang dengan mendidih.
Proses pembersihan terpilih.Penjanaan gelembung adalah proses terpilih yang bertujuan untuk membersihkan kawasan tertentu.Mengeluarkan semua udara mengurangkan tekanan atmosfera kepada 0 psi, iaitu tekanan wap, menyebabkan wap terbentuk di permukaan.Gelembung udara yang semakin membesar menyesarkan cecair dari permukaan tiub atau muncung.Apabila vakum dilepaskan, ruang kembali ke tekanan atmosfera dan dibersihkan, cecair segar mengisi tiub untuk kitaran vakum seterusnya.Kitaran vakum/tekanan biasanya ditetapkan kepada 1 hingga 3 saat dan boleh ditetapkan kepada sebarang bilangan kitaran bergantung pada saiz dan pencemaran bahan kerja.
Kelebihan proses ini ialah ia membersihkan permukaan paip bermula dari kawasan yang tercemar.Apabila wap tumbuh, cecair ditolak ke permukaan tiub dan memecut, mewujudkan riak kuat pada dinding tiub.Keseronokan terbesar berlaku di dinding, di mana wap tumbuh.Pada asasnya, proses ini memecahkan lapisan sempadan, mengekalkan cecair dekat dengan permukaan berpotensi kimia yang tinggi.Pada rajah.2 menunjukkan dua langkah proses menggunakan larutan surfaktan akueus 0.1%.
Untuk wap terbentuk, buih mesti terbentuk pada permukaan pepejal.Ini bermakna proses pembersihan pergi dari permukaan ke cecair.Sama pentingnya, nukleasi gelembung bermula dengan gelembung kecil yang bergabung di permukaan, akhirnya membentuk gelembung yang stabil.Oleh itu, nukleasi mengutamakan kawasan dengan luas permukaan yang tinggi berbanding isipadu cecair, seperti paip dan diameter dalam paip.
Disebabkan oleh kelengkungan cekung paip, wap lebih berkemungkinan terbentuk di dalam paip.Kerana gelembung udara mudah terbentuk pada diameter dalam, wap terbentuk di sana terlebih dahulu dan cukup cepat untuk biasanya menyesarkan 70% hingga 80% cecair.Cecair pada permukaan pada puncak fasa vakum adalah hampir 100% wap, yang meniru filem mendidih dalam pemindahan haba mendidih.
Proses nukleasi boleh digunakan untuk produk lurus, melengkung atau berpintal hampir mana-mana panjang atau konfigurasi.
Cari simpanan tersembunyi.Sistem air menggunakan VCN boleh mengurangkan kos dengan ketara.Oleh kerana proses mengekalkan kepekatan bahan kimia yang tinggi disebabkan oleh pencampuran yang lebih kuat berhampiran permukaan tiub (lihat Rajah 1), kepekatan bahan kimia yang tinggi tidak diperlukan untuk memudahkan resapan kimia.Pemprosesan dan pembersihan yang lebih pantas juga menghasilkan produktiviti yang lebih tinggi untuk mesin tertentu, sekali gus meningkatkan kos peralatan.
Akhirnya, kedua-dua proses VCN berasaskan air dan berasaskan pelarut boleh meningkatkan produktiviti melalui pengeringan vakum.Ini tidak memerlukan sebarang peralatan tambahan, ia hanya sebahagian daripada proses.
Oleh kerana reka bentuk ruang tertutup dan fleksibiliti terma, sistem VCN boleh dikonfigurasikan dalam pelbagai cara.
Proses nukleasi kitaran vakum digunakan untuk membersihkan komponen tiub pelbagai saiz dan aplikasi, seperti peranti perubatan berdiameter kecil (kiri) dan pandu gelombang radio berdiameter besar (kanan).
Untuk sistem berasaskan pelarut, kaedah pembersihan lain seperti stim dan semburan boleh digunakan sebagai tambahan kepada VCN.Dalam beberapa aplikasi unik, sistem ultrasound boleh ditambah untuk menambah baik VCN.Apabila menggunakan pelarut, proses VCN disokong oleh proses vakum-ke-vakum (atau tanpa udara), pertama kali dipatenkan pada tahun 1991. Proses ini mengehadkan pelepasan dan penggunaan pelarut kepada 97% atau lebih tinggi.Proses ini telah diiktiraf oleh Agensi Perlindungan Alam Sekitar dan Daerah California bagi Pengurusan Kualiti Udara Pantai Selatan untuk keberkesanannya dalam mengehadkan pendedahan dan penggunaan.
Sistem pelarut menggunakan VCN adalah kos efektif kerana setiap sistem mampu melakukan penyulingan vakum, memaksimumkan pemulihan pelarut.Ini mengurangkan pembelian pelarut dan pelupusan sisa.Proses ini sendiri memanjangkan hayat pelarut;kadar penguraian pelarut berkurangan apabila suhu operasi berkurangan.
Sistem ini sesuai untuk rawatan selepas seperti pempasifan dengan larutan asid atau pensterilan dengan hidrogen peroksida atau bahan kimia lain jika diperlukan.Aktiviti permukaan proses VCN menjadikan rawatan ini cepat dan kos efektif, dan ia boleh digabungkan dalam reka bentuk peralatan yang sama.
Sehingga kini, mesin VCN telah memproses paip sekecil 0.25 mm diameter dan paip dengan nisbah diameter ke dinding lebih besar daripada 1000:1 di lapangan.Dalam kajian makmal, VCN berkesan dalam mengeluarkan gegelung pencemar dalaman sehingga 1 meter panjang dan diameter 0.08 mm;dalam amalan, ia dapat membersihkan melalui lubang sehingga diameter 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 telah dilancarkan pada tahun 1990 sebagai majalah pertama yang didedikasikan untuk industri paip logam.Hari ini, ia kekal sebagai satu-satunya penerbitan industri di Amerika Utara dan telah menjadi sumber maklumat yang paling dipercayai untuk profesional tiub.
Akses digital penuh kepada The FABRICATOR kini tersedia, menyediakan akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Akses digital penuh kepada The Tube & Pipe Journal kini tersedia, menyediakan akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Nikmati akses digital penuh ke Jurnal STAMPING, jurnal pasaran pengecapan logam dengan kemajuan teknologi terkini, amalan terbaik dan berita industri.
Akses penuh kepada The Fabricator en Español edisi digital kini tersedia, menyediakan akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Pengajar kimpalan dan artis Sean Flottmann menyertai podcast The Fabricator di FABTECH 2022 di Atlanta untuk sembang langsung…
Masa siaran: Jan-13-2023