صرف نظر از اینکه فلز خام چگونه به لوله یا لوله تبدیل می شود

صرف نظر از اینکه فلز خام چگونه به لوله یا لوله تبدیل می شود، فرآیند تولید مقدار قابل توجهی از مواد باقیمانده را روی سطح باقی می گذارد.شکل‌دهی و جوشکاری روی یک آسیاب نورد، کشیدن روی میز پیش‌نویس، یا استفاده از شمع یا اکسترودر و به دنبال آن فرآیند برش به طول می‌تواند باعث شود که سطح لوله یا لوله با گریس پوشانده شود و ممکن است با زباله‌ها مسدود شود.آلاینده های رایجی که باید از سطوح داخلی و خارجی حذف شوند عبارتند از روان کننده های مبتنی بر روغن و آب ناشی از کشیدن و برش، بقایای فلزات ناشی از عملیات برش و گرد و غبار و زباله های کارخانه.
روش‌های معمولی برای تمیز کردن لوله‌کشی داخلی و کانال‌های هوا، چه با محلول‌های آبی یا حلال‌ها، مشابه روش‌هایی است که برای تمیز کردن سطوح بیرونی استفاده می‌شود.اینها شامل فلاشینگ، وصل کردن و کاویتاسیون اولتراسونیک است.همه این روش ها موثر بوده و برای دهه ها مورد استفاده قرار گرفته اند.
البته هر فرآیندی محدودیت هایی دارد و این روش های پاکسازی نیز از این قاعده مستثنی نیستند.فلاشینگ معمولاً به یک منیفولد دستی نیاز دارد و با کاهش سرعت سیال شستشو با نزدیک شدن سیال به سطح لوله (اثر لایه مرزی) کارایی خود را از دست می دهد (شکل 1 را ببینید).بسته بندی به خوبی کار می کند، اما برای قطرهای بسیار کوچک مانند آنهایی که در کاربردهای پزشکی استفاده می شود (لوله های زیر جلدی یا مجرا) بسیار پر زحمت و غیر عملی است.انرژی اولتراسونیک در تمیز کردن سطوح خارجی موثر است، اما نمی تواند به سطوح سخت نفوذ کند و به سختی به داخل لوله می رسد، به خصوص زمانی که محصول بسته بندی شده است.یکی دیگر از معایب این است که انرژی اولتراسونیک می تواند باعث آسیب به سطح شود.حباب های صوتی با کاویتاسیون پاک می شوند و مقدار زیادی انرژی در نزدیکی سطح آزاد می شود.
جایگزینی برای این فرآیندها، هسته‌سازی چرخه‌ای خلاء (VCN) است که باعث رشد حباب‌های گاز و فروپاشی آن برای حرکت مایع می‌شود.اساسا، بر خلاف فرآیند اولتراسونیک، خطر آسیب رساندن به سطوح فلزی را ندارد.
VCN از حباب های هوا برای هم زدن و خارج کردن مایع از داخل لوله استفاده می کند.این یک فرآیند غوطه وری است که در خلاء عمل می کند و می تواند هم با سیالات مبتنی بر آب و هم با سیالات مبتنی بر حلال استفاده شود.
بر اساس همان اصل عمل می کند که وقتی آب در یک قابلمه شروع به جوشیدن می کند حباب ها ایجاد می شود.اولین حباب ها در مکان های خاصی به خصوص در گلدان هایی که به خوبی استفاده می شوند تشکیل می شوند.بازرسی دقیق این نواحی اغلب ناهمواری یا سایر نواقص سطحی را در این نواحی نشان می دهد.در این مناطق است که سطح تابه با حجم معینی از مایع تماس بیشتری دارد.علاوه بر این، از آنجایی که این مناطق در معرض سرمایش همرفتی طبیعی نیستند، حباب های هوا می توانند به راحتی ایجاد شوند.
در انتقال حرارت در حال جوش، حرارت به مایع منتقل می شود تا دمای آن تا نقطه جوش افزایش یابد.با رسیدن به نقطه جوش، افزایش دما متوقف می شود.افزودن گرمای بیشتر منجر به بخار می شود، در ابتدا به شکل حباب های بخار.هنگامی که به سرعت گرم می شود، تمام مایع روی سطح به بخار تبدیل می شود که به عنوان جوش فیلم شناخته می شود.
وقتی یک قابلمه آب را به جوش می آورید این اتفاق می افتد: ابتدا حباب های هوا در نقاط خاصی از سطح دیگ ایجاد می شود و سپس با هم زدن و هم زدن آب، آب به سرعت از سطح آن تبخیر می شود.در نزدیکی سطح آن یک بخار نامرئی است.هنگامی که بخار در اثر تماس با هوای اطراف سرد می شود، به بخار آب تبدیل می شود، که به وضوح قابل مشاهده است.
همه می دانند که این اتفاق در دمای 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتیگراد) رخ خواهد داد، اما این همه ماجرا نیست.این در این دما و فشار اتمسفر استاندارد، که 14.7 پوند بر اینچ مربع (PSI [1 بار]) است، اتفاق می‌افتد.به عبارت دیگر، در روزی که فشار هوا در سطح دریا 14.7 psi است، نقطه جوش آب در سطح دریا 212 درجه فارنهایت است.در همان روز در کوه‌ها در ارتفاع 5000 فوتی در این منطقه، فشار اتمسفر 12.2 پوند بر اینچ مربع است، جایی که آب دارای نقطه جوش 203 درجه فارنهایت است.
فرآیند VCN به جای افزایش دمای مایع به نقطه جوش، فشار در محفظه را تا نقطه جوش مایع در دمای محیط کاهش می دهد.مشابه انتقال حرارت در حال جوش، هنگامی که فشار به نقطه جوش می رسد، دما و فشار ثابت می مانند.این فشار را فشار بخار می نامند.هنگامی که سطح داخلی لوله یا لوله با بخار پر می شود، سطح بیرونی بخار لازم برای حفظ فشار بخار در محفظه را دوباره پر می کند.
اگرچه انتقال حرارت جوشان اصل VCN را مثال می‌زند، فرآیند VCN با جوش برعکس عمل می‌کند.
فرآیند تمیز کردن انتخابیتولید حباب یک فرآیند انتخابی با هدف پاکسازی مناطق خاص است.حذف تمام هوا فشار اتمسفر را تا 0 psi کاهش می دهد که فشار بخار است و باعث تشکیل بخار روی سطح می شود.حباب های هوا در حال رشد مایع را از سطح لوله یا نازل جابجا می کند.هنگامی که خلاء آزاد می شود، محفظه به فشار اتمسفر باز می گردد و با مایع تازه، لوله را برای چرخه خلاء بعدی پر می کند.چرخه‌های خلاء/فشار معمولاً بین ۱ تا ۳ ثانیه تنظیم می‌شوند و بسته به اندازه و آلودگی قطعه کار، می‌توان آنها را روی هر تعداد چرخه تنظیم کرد.
مزیت این فرآیند این است که سطح لوله را با شروع از منطقه آلوده تمیز می کند.با رشد بخار، مایع به سطح لوله رانده می شود و سرعت می گیرد و موجی قوی بر روی دیواره های لوله ایجاد می کند.بیشترین هیجان در دیوارها رخ می دهد، جایی که بخار رشد می کند.اساساً، این فرآیند لایه مرزی را می شکند و مایع را نزدیک به سطح پتانسیل شیمیایی بالا نگه می دارد.روی انجیرشکل 2 دو مرحله فرآیند را با استفاده از محلول سورفکتانت آبی 0.1٪ نشان می دهد.
برای تشکیل بخار، باید حباب هایی روی سطح جامد ایجاد شود.این بدان معنی است که فرآیند تمیز کردن از سطح به مایع می رود.به همان اندازه مهم، هسته‌زایی حباب‌ها با حباب‌های کوچکی شروع می‌شود که در سطح به هم می‌پیوندند و در نهایت حباب‌های پایدار را تشکیل می‌دهند.بنابراین، هسته‌زایی مناطقی با مساحت سطح بالا را نسبت به حجم مایع ترجیح می‌دهد، مانند لوله‌ها و قطر داخلی لوله‌ها.
به دلیل انحنای مقعر لوله، احتمال تشکیل بخار در داخل لوله بیشتر است.از آنجایی که حباب‌های هوا به راحتی در قطر داخلی تشکیل می‌شوند، ابتدا بخار در آنجا تشکیل می‌شود و آنقدر سریع تشکیل می‌شود که معمولاً 70 تا 80 درصد مایع را جابجا می‌کند.مایع موجود در سطح در اوج فاز خلاء تقریباً 100٪ بخار است که شبیه به جوشیدن فیلم در انتقال حرارت در حال جوش است.
فرآیند هسته‌زایی برای محصولات مستقیم، منحنی یا پیچ خورده تقریباً با هر طول یا پیکربندی قابل اعمال است.
پس انداز پنهان را پیدا کنیدسیستم های آبی با استفاده از VCN می توانند هزینه ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.از آنجایی که فرآیند به دلیل اختلاط قوی تر در نزدیکی سطح لوله، غلظت بالایی از مواد شیمیایی را حفظ می کند (شکل 1 را ببینید)، غلظت بالایی از مواد شیمیایی برای تسهیل انتشار مواد شیمیایی لازم نیست.پردازش و تمیز کردن سریعتر همچنین منجر به بهره وری بالاتر برای یک ماشین خاص می شود و در نتیجه هزینه تجهیزات را افزایش می دهد.
در نهایت، هر دو فرآیند VCN مبتنی بر آب و مبتنی بر حلال می توانند بهره وری را از طریق خشک کردن خلاء افزایش دهند.این نیازی به تجهیزات اضافی ندارد، این فقط بخشی از فرآیند است.
با توجه به طراحی محفظه بسته و انعطاف پذیری حرارتی، سیستم VCN را می توان به روش های مختلفی پیکربندی کرد.
فرآیند هسته‌سازی چرخه خلاء برای تمیز کردن اجزای لوله‌ای در اندازه‌ها و کاربردهای مختلف، مانند دستگاه‌های پزشکی با قطر کوچک (سمت چپ) و موجبرهای رادیویی با قطر بزرگ (راست) استفاده می‌شود.
برای سیستم های مبتنی بر حلال، علاوه بر VCN می توان از روش های تمیز کردن دیگر مانند بخار و اسپری استفاده کرد.در برخی از کاربردهای منحصر به فرد، می توان یک سیستم اولتراسوند برای بهبود VCN اضافه کرد.هنگام استفاده از حلال‌ها، فرآیند VCN توسط فرآیند خلاء به خلاء (یا بدون هوا) پشتیبانی می‌شود که برای اولین بار در سال 1991 ثبت شد. این فرآیند انتشار و استفاده از حلال را تا 97% یا بالاتر محدود می‌کند.این فرآیند توسط آژانس حفاظت از محیط زیست و مدیریت کیفیت هوای منطقه کالیفرنیا ساحل جنوبی به دلیل اثربخشی آن در محدود کردن قرار گرفتن در معرض و استفاده به رسمیت شناخته شده است.
سیستم های حلال با استفاده از VCN مقرون به صرفه هستند زیرا هر سیستم قادر به تقطیر در خلاء است و بازیابی حلال را به حداکثر می رساند.این امر خرید حلال و دفع زباله را کاهش می دهد.این فرآیند به خودی خود عمر حلال را طولانی می کند.سرعت تجزیه حلال با کاهش دمای عملیاتی کاهش می یابد.
این سیستم ها برای عملیات پس از درمان مانند غیرفعال کردن با محلول های اسیدی یا استریل کردن با پراکسید هیدروژن یا سایر مواد شیمیایی در صورت نیاز مناسب هستند.فعالیت سطحی فرآیند VCN باعث می شود این درمان ها سریع و مقرون به صرفه باشند و می توان آنها را در طراحی تجهیزات مشابه ترکیب کرد.
تا به امروز، ماشین‌های VCN لوله‌هایی به قطر 0.25 میلی‌متر و لوله‌هایی با نسبت قطر به ضخامت دیواره بیشتر از 1000:1 را در میدان پردازش می‌کنند.در مطالعات آزمایشگاهی، VCN در حذف کویل های آلاینده داخلی تا طول 1 متر و قطر 0.08 میلی متر موثر بود.در عمل قادر به تمیز کردن سوراخ هایی به قطر 0.15 میلی متر بود.
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 در سال 1990 به عنوان اولین مجله اختصاص داده شده به صنعت لوله های فلزی راه اندازی شد.امروزه، این تنها نشریه صنعتی در آمریکای شمالی است و به معتبرترین منبع اطلاعات برای متخصصان لوله‌سازی تبدیل شده است.
دسترسی دیجیتالی کامل به FABRICATOR اکنون در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می کند.
اکنون دسترسی دیجیتالی کامل به The Tube & Pipe Journal در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می کند.
از دسترسی دیجیتالی کامل به STAMPING Journal، مجله بازار مهر و موم فلزی با آخرین پیشرفت‌های تکنولوژیکی، بهترین شیوه‌ها و اخبار صنعت لذت ببرید.
دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The Fabricator en Español اکنون در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می کند.
مربی جوش و هنرمند شان فلوتمن به پادکست فابریکاتور در FABTECH 2022 در آتلانتا برای گفتگوی زنده پیوست…