ללא קשר לאופן שבו מייצרים את המתכת הגולמית לצינור או צינור

ללא קשר לאופן הפיכת המתכת הגולמית לצינור או צינור, תהליך הייצור משאיר כמות משמעותית של חומר שיורי על פני השטח.יצירה וריתוך במפעל גלגול, שרטוט על שולחן שרטוט, או שימוש בעמוד או אקסטרודר ואחריו תהליך חתוך לאורך עלולים לגרום לצינור או למשטח הצינור להיות מצופה בשומן ועלולים להיסתם בפסולת.מזהמים נפוצים שיש להסיר ממשטחים פנימיים וחיצוניים כוללים חומרי סיכה על בסיס שמן ומים ממשיכה וחיתוך, פסולת מתכת מפעולות חיתוך ואבק ופסולת מפעל.
שיטות אופייניות לניקוי צנרת ותעלות אוויר פנימיות, בין אם בתמיסות מימיות ובין אם בממיסים, דומות לאלו המשמשות לניקוי משטחים חיצוניים.אלה כוללים שטיפה, סתימה וקוויטציה קולית.כל השיטות הללו יעילות ונמצאות בשימוש כבר עשרות שנים.
כמובן שלכל תהליך יש מגבלות, ושיטות הניקוי הללו אינן יוצאות דופן.שטיפה מצריכה בדרך כלל סעפת ידנית ומאבדת את יעילותה ככל שמהירות נוזל השטיפה פוחתת ככל שהנוזל מתקרב אל פני הצינור (אפקט שכבת הגבול) (ראה איור 1).האריזה עובדת היטב, אבל היא מאוד מייגעת ולא מעשית עבור קטרים ​​קטנים מאוד כמו אלה המשמשים ביישומים רפואיים (צינורות תת עוריים או לומינליים).אנרגיה אולטרסאונד יעילה בניקוי משטחים חיצוניים, אך אינה יכולה לחדור למשטחים קשים ומתקשה להגיע לפנים הצינור, במיוחד כאשר המוצר צרור.חיסרון נוסף הוא שאנרגיה קולית עלולה לגרום נזק למשטח.בועות הקול מתנקות על ידי קוויטציה, ומשחררות כמות גדולה של אנרגיה ליד פני השטח.
אלטרנטיבה לתהליכים אלו היא גרעין מחזורי ואקום (VCN), הגורם לבועות גז לגדול ולקריסה כדי להעביר נוזל.בעיקרון, בניגוד לתהליך האולטראסוני, הוא אינו מסתכן בפגיעה במשטחי מתכת.
VCN משתמש בבועות אוויר כדי לעורר ולהסיר נוזלים מבפנים הצינור.זהו תהליך טבילה הפועל בוואקום וניתן להשתמש בו גם עם נוזלים על בסיס מים וגם על בסיס ממס.
זה עובד על אותו עיקרון שנוצרות בועות כאשר מים מתחילים לרתוח בסיר.הבועות הראשונות נוצרות במקומות מסוימים, במיוחד בסירים בשימוש טוב.בדיקה מדוקדקת של אזורים אלה מגלה לעתים קרובות חספוס או פגמים אחרים במשטח באזורים אלה.באזורים אלו פני המחבת נמצאים במגע רב יותר עם נפח נתון של נוזל.בנוסף, מכיוון שאזורים אלו אינם נתונים לקירור הסעה טבעי, בועות אוויר יכולות להיווצר בקלות.
בהעברת חום רותח, חום מועבר לנוזל כדי להעלות את הטמפרטורה שלו לנקודת הרתיחה שלו.כאשר מגיעים לנקודת הרתיחה, הטמפרטורה מפסיקה לעלות;הוספת עוד חום מביאה לאדים, בתחילה בצורה של בועות קיטור.כאשר מחומם במהירות, כל הנוזל על פני השטח הופך לאדים, הידוע כרותח סרט.
הנה מה שקורה כאשר מביאים סיר מים לרתיחה: ראשית נוצרות בועות אוויר בנקודות מסוימות על פני הסיר, ולאחר מכן כשהמים מתסיסים ומערבבים, המים מתאדים במהירות מפני השטח.ליד פני השטח הוא אד בלתי נראה;כאשר האדים מתקררים ממגע עם האוויר שמסביב, הוא מתעבה לאדי מים, הנראים בבירור כשהם נוצרים מעל הסיר.
כולם יודעים שזה יקרה ב-212 מעלות פרנהייט (100 מעלות צלזיוס), אבל זה לא הכל.זה קורה בטמפרטורה זו ובלחץ אטמוספרי סטנדרטי, שהם 14.7 פאונד לאינץ' רבוע (PSI [1 בר]).במילים אחרות, ביום שבו לחץ האוויר בגובה פני הים הוא 14.7 psi, נקודת הרתיחה של המים בגובה פני הים היא 212 מעלות פרנהייט;באותו יום בהרים בגובה 5,000 רגל באזור זה, הלחץ האטמוספרי הוא 12.2 פאונד לאינץ' מרובע, כאשר למים תהיה נקודת רתיחה של 203 מעלות פרנהייט.
במקום להעלות את טמפרטורת הנוזל לנקודת הרתיחה שלו, תהליך VCN מוריד את הלחץ בתא לנקודת הרתיחה של הנוזל בטמפרטורת הסביבה.בדומה להעברת חום רותח, כאשר הלחץ מגיע לנקודת הרתיחה, הטמפרטורה והלחץ נשארים קבועים.לחץ זה נקרא לחץ אדים.כאשר המשטח הפנימי של הצינור או הצינור מלא בקיטור, המשטח החיצוני ממלא את האדים הדרושים לשמירה על לחץ האדים בתא.
למרות שהעברת חום רותח מדגימה את העיקרון של VCN, תהליך VCN פועל הפוך לרתיחה.
תהליך ניקוי סלקטיבי.יצירת בועות הוא תהליך סלקטיבי שמטרתו לנקות אזורים מסוימים.הסרת כל האוויר מפחיתה את הלחץ האטמוספרי ל-0 psi, שהוא לחץ אדים, הגורם להיווצרות אדים על פני השטח.בועות אוויר גדלות מחליפות נוזל מפני השטח של הצינור או הזרבובית.כאשר הוואקום משתחרר, החדר חוזר ללחץ אטמוספרי ומטוהר, נוזל טרי ממלא את הצינור למחזור הוואקום הבא.מחזורי ואקום/לחץ מוגדרים בדרך כלל ל-1 עד 3 שניות וניתן להגדיר אותם לכל מספר של מחזורים בהתאם לגודל ולזיהום של חלק העבודה.
היתרון של תהליך זה הוא שהוא מנקה את פני הצינור החל מהאזור המזוהם.ככל שהאדים גדלים, הנוזל נדחק אל פני השטח של הצינור ומאיץ, ויוצר אדווה חזקה על דפנות הצינור.ההתרגשות הגדולה ביותר מתרחשת בקירות, שם גדל אדים.בעיקרו של דבר, תהליך זה מפרק את שכבת הגבול, שומר את הנוזל קרוב למשטח הפוטנציאל הכימי הגבוה.על איור.2 מציג שני שלבי תהליך באמצעות תמיסה מימית של 0.1% פעילי שטח.
כדי להיווצר אדים, צריכות להיווצר בועות על משטח מוצק.המשמעות היא שתהליך הניקוי עובר מהמשטח אל הנוזל.לא פחות חשוב, גרעין בועות מתחיל עם בועות זעירות שמתלכדות על פני השטח, ובסופו של דבר יוצרות בועות יציבות.לכן, גרעין מעדיף אזורים עם שטח פנים גבוה על פני נפח נוזל, כגון צינורות וקטרים ​​פנימיים של צינורות.
בשל העקמומיות הקעורה של הצינור, יש סיכוי גבוה יותר להיווצר אדים בתוך הצינור.מכיוון שבועות אוויר נוצרות בקלות בקוטר הפנימי, אדים נוצרים שם תחילה ומהר מספיק כדי לעקור בדרך כלל 70% עד 80% מהנוזל.הנוזל על פני השטח בשיא שלב הוואקום הוא כמעט 100% אדים, אשר מחקה סרט רותח בהעברת חום רותח.
תהליך הגרעין ישים למוצרים ישרים, מעוקלים או מעוותים כמעט בכל אורך או תצורה.
מצא חסכונות נסתרים.מערכות מים המשתמשות ב-VCN יכולות להפחית משמעותית את העלויות.מכיוון שהתהליך שומר על ריכוזים גבוהים של כימיקלים עקב ערבוב חזק יותר ליד פני השטח של הצינור (ראה איור 1), ריכוזים גבוהים של כימיקלים אינם נדרשים כדי להקל על דיפוזיה כימית.עיבוד וניקוי מהירים יותר מביאים גם לפרודוקטיביות גבוהה יותר עבור מכונה נתונה, ובכך מגדילים את עלות הציוד.
לבסוף, גם תהליכי VCN על בסיס מים וגם על בסיס ממס יכולים להגביר את הפרודוקטיביות באמצעות ייבוש ואקום.זה לא דורש שום ציוד נוסף, זה רק חלק מהתהליך.
בשל עיצוב החדר הסגור והגמישות התרמית, ניתן להגדיר את מערכת VCN במגוון דרכים.
תהליך גרעין מחזור ואקום משמש לניקוי רכיבים צינוריים בגדלים ויישומים שונים, כגון מכשירים רפואיים בקוטר קטן (משמאל) ומובילי גל רדיו בקוטר גדול (מימין).
עבור מערכות מבוססות ממס, ניתן להשתמש בשיטות ניקוי אחרות כגון קיטור וריסוס בנוסף ל-VCN.בכמה יישומים ייחודיים, ניתן להוסיף מערכת אולטרסאונד לשיפור ה-VCN.בעת שימוש בממסים, תהליך VCN נתמך על ידי תהליך ואקום לוואקום (או ללא אוויר), פטנט לראשונה בשנת 1991. התהליך מגביל את הפליטות ואת השימוש בממסים ל-97% ומעלה.התהליך זכה להכרה על ידי הסוכנות להגנת הסביבה ומחוז קליפורניה של ניהול איכות האוויר בחוף הדרומי בשל יעילותו בהגבלת החשיפה והשימוש.
מערכות ממס המשתמשות ב-VCN הן חסכוניות מכיוון שכל מערכת מסוגלת לזיקוק בוואקום, ולמקסם את שחזור הממס.זה מפחית את רכישת הממסים ואת סילוק הפסולת.תהליך זה עצמו מאריך את חיי הממס;קצב פירוק הממס יורד ככל שטמפרטורת הפעולה יורדת.
מערכות אלו מתאימות לאחר טיפול כגון פסיבציה עם תמיסות חומצה או עיקור עם מי חמצן או כימיקלים אחרים במידת הצורך.פעילות פני השטח של תהליך VCN הופכת את הטיפולים הללו למהירים וחסכוניים, וניתן לשלב אותם באותו עיצוב ציוד.
עד כה, מכונות VCN עיבדו צינורות קטנים עד 0.25 מ"מ בקוטר וצינורות בעלי יחסי קוטר לעובי דופן גדולים מ-1000:1 בשטח.במחקרי מעבדה, VCN היה יעיל בהסרת סלילי מזהמים פנימיים באורך של עד מטר אחד ובקוטר של 0.08 מ"מ;בפועל, הוא הצליח לנקות דרך חורים בקוטר של עד 0.15 מ"מ.
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 הושק בשנת 1990 כמגזין הראשון המוקדש לתעשיית צינורות המתכת.כיום, הוא נותר הפרסום היחיד בתעשייה בצפון אמריקה והפך למקור המידע המהימן ביותר עבור אנשי מקצוע בתחום הצינורות.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The FABRICATOR זמינה כעת, ומספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The Tube & Pipe Journal זמינה כעת, ומספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
תיהנו מגישה דיגיטלית מלאה ל-STAMPING Journal, יומן שוק הטבעות המתכת עם ההתקדמות הטכנולוגית העדכנית ביותר, שיטות עבודה מומלצות וחדשות בתעשייה.
גישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של The Fabricator en Español זמינה כעת, המספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
מדריך הריתוך והאמן שון פלוטמן הצטרף לפודקאסט The Fabricator ב-FABTECH 2022 באטלנטה לצ'אט חי...