Terlepas dari bagaimana logam mentah dibuat menjadi tabung atau pipa

Terlepas dari bagaimana logam mentah dibuat menjadi tabung atau pipa, proses pembuatannya meninggalkan sejumlah besar bahan sisa di permukaan.Pembentukan dan pengelasan pada rolling mill, drawing pada drafting table, atau penggunaan piler atau extruder yang dilanjutkan dengan proses potong memanjang dapat menyebabkan permukaan pipa atau pipa terlapisi minyak dan dapat tersumbat oleh serpihan.Kontaminan umum yang perlu dihilangkan dari permukaan internal dan eksternal mencakup pelumas berbahan dasar minyak dan air dari proses penarikan dan pemotongan, serpihan logam dari operasi pemotongan, serta debu dan serpihan pabrik.
Metode umum untuk membersihkan pipa dan saluran udara dalam ruangan, baik dengan larutan air atau pelarut, serupa dengan yang digunakan untuk membersihkan permukaan luar ruangan.Ini termasuk pembilasan, penyumbatan dan kavitasi ultrasonik.Semua metode ini efektif dan telah digunakan selama beberapa dekade.
Tentu saja, setiap proses memiliki keterbatasan, tidak terkecuali metode pembersihan ini.Pembilasan biasanya memerlukan manifold manual dan kehilangan efektivitasnya karena kecepatan fluida pembilasan menurun saat fluida mendekati permukaan pipa (efek lapisan batas) (lihat Gambar 1).Pengepakan berfungsi dengan baik, namun sangat melelahkan dan tidak praktis untuk diameter yang sangat kecil seperti yang digunakan dalam aplikasi medis (tabung subkutan atau luminal).Energi ultrasonik efektif membersihkan permukaan luar, namun tidak dapat menembus permukaan keras dan sulit menjangkau bagian dalam pipa, terutama bila produk dibundel.Kerugian lainnya adalah energi ultrasonik dapat menyebabkan kerusakan pada permukaan.Gelembung suara dibersihkan melalui kavitasi, melepaskan sejumlah besar energi di dekat permukaan.
Alternatif untuk proses ini adalah nukleasi siklik vakum (VCN), yang menyebabkan gelembung gas membesar dan mengempis untuk memindahkan cairan.Pada dasarnya, tidak seperti proses ultrasonik, proses ini tidak berisiko merusak permukaan logam.
VCN menggunakan gelembung udara untuk mengaduk dan mengeluarkan cairan dari bagian dalam pipa.Ini adalah proses perendaman yang beroperasi dalam ruang hampa dan dapat digunakan dengan cairan berbasis air dan berbasis pelarut.
Prinsip kerjanya sama seperti gelembung terbentuk saat air mulai mendidih di dalam panci.Gelembung pertama terbentuk di tempat-tempat tertentu, terutama di pot yang sering digunakan.Pemeriksaan yang cermat pada area ini sering kali menunjukkan adanya kekasaran atau ketidaksempurnaan permukaan lainnya di area tersebut.Di area inilah permukaan panci lebih banyak bersentuhan dengan sejumlah cairan tertentu.Selain itu, karena area ini tidak mengalami pendinginan konvektif alami, gelembung udara dapat dengan mudah terbentuk.
Dalam perpindahan panas mendidih, panas dipindahkan ke cairan untuk menaikkan suhunya hingga titik didihnya.Ketika titik didih tercapai, suhu berhenti naik;menambahkan lebih banyak panas menghasilkan uap, awalnya berbentuk gelembung uap.Ketika dipanaskan dengan cepat, seluruh cairan di permukaan berubah menjadi uap, yang disebut film mendidih.
Inilah yang terjadi ketika Anda merebus sepanci air hingga mendidih: pertama, gelembung-gelembung udara terbentuk pada titik-titik tertentu di permukaan panci, kemudian ketika air diaduk dan diaduk, air tersebut dengan cepat menguap dari permukaan.Di dekat permukaan terdapat uap yang tidak terlihat;ketika uap mendingin karena kontak dengan udara di sekitarnya, ia mengembun menjadi uap air, yang terlihat jelas saat terbentuk di atas panci.
Semua orang tahu bahwa hal ini akan terjadi pada suhu 212 derajat Fahrenheit (100 derajat Celcius), tapi bukan itu saja.Hal ini terjadi pada suhu dan tekanan atmosfer standar, yaitu 14,7 pon per inci persegi (PSI [1 bar]).Dengan kata lain, pada hari ketika tekanan udara di permukaan laut adalah 14,7 psi, titik didih air di permukaan laut adalah 212 derajat Fahrenheit;pada hari yang sama di pegunungan pada ketinggian 5.000 kaki di wilayah ini, tekanan atmosfernya adalah 12,2 pon per inci persegi, dengan titik didih air sebesar 203 derajat Fahrenheit.
Alih-alih menaikkan suhu cairan hingga titik didihnya, proses VCN menurunkan tekanan di dalam ruangan hingga titik didih cairan pada suhu kamar.Mirip dengan perpindahan panas mendidih, ketika tekanan mencapai titik didih, suhu dan tekanan tetap konstan.Tekanan ini disebut tekanan uap.Ketika permukaan bagian dalam tabung atau pipa diisi dengan uap, permukaan luar mengisi kembali uap yang diperlukan untuk mempertahankan tekanan uap di dalam ruangan.
Meskipun perpindahan panas mendidih mencontohkan prinsip VCN, proses VCN bekerja berbanding terbalik dengan mendidih.
Proses pembersihan selektif.Pembuatan gelembung adalah proses selektif yang bertujuan untuk membersihkan area tertentu.Menghilangkan semua udara akan mengurangi tekanan atmosfer menjadi 0 psi, yaitu tekanan uap, menyebabkan terbentuknya uap di permukaan.Gelembung udara yang tumbuh menggantikan cairan dari permukaan tabung atau nosel.Ketika ruang hampa dilepaskan, ruang kembali ke tekanan atmosfer dan dibersihkan, cairan segar mengisi tabung untuk siklus vakum berikutnya.Siklus vakum/tekanan biasanya diatur ke 1 hingga 3 detik dan dapat diatur ke sejumlah siklus tergantung pada ukuran dan kontaminasi benda kerja.
Keuntungan dari proses ini adalah membersihkan permukaan pipa mulai dari area yang terkontaminasi.Saat uap bertambah, cairan terdorong ke permukaan tabung dan berakselerasi, menciptakan riak yang kuat pada dinding tabung.Kegembiraan terbesar terjadi di dinding, tempat uap tumbuh.Pada dasarnya, proses ini memecah lapisan batas, menjaga cairan tetap dekat dengan permukaan dengan potensi kimia tinggi.Pada gambar.Gambar 2 menunjukkan dua langkah proses menggunakan larutan surfaktan berair 0,1%.
Agar uap dapat terbentuk, gelembung harus terbentuk pada permukaan padat.Artinya proses pembersihan berpindah dari permukaan ke cairan.Yang tidak kalah pentingnya, nukleasi gelembung dimulai dengan gelembung-gelembung kecil yang menyatu di permukaan, yang akhirnya membentuk gelembung-gelembung stabil.Oleh karena itu, nukleasi lebih menyukai daerah dengan luas permukaan yang tinggi dibandingkan volume cairan, seperti pipa dan diameter dalam pipa.
Karena kelengkungan pipa yang cekung, kemungkinan besar uap akan terbentuk di dalam pipa.Karena gelembung udara mudah terbentuk pada diameter dalam, uap terbentuk di sana terlebih dahulu dan cukup cepat untuk menggantikan 70% hingga 80% cairan.Cairan di permukaan pada puncak fase vakum hampir 100% uap, yang meniru pendidihan film dalam perpindahan panas mendidih.
Proses nukleasi dapat diterapkan pada produk lurus, melengkung, atau terpelintir dengan panjang atau konfigurasi apa pun.
Temukan tabungan tersembunyi.Sistem air yang menggunakan VCN dapat mengurangi biaya secara signifikan.Karena proses ini mempertahankan konsentrasi bahan kimia yang tinggi karena pencampuran yang lebih kuat di dekat permukaan tabung (lihat Gambar 1), konsentrasi bahan kimia yang tinggi tidak diperlukan untuk memfasilitasi difusi bahan kimia.Pemrosesan dan pembersihan yang lebih cepat juga menghasilkan produktivitas yang lebih tinggi pada mesin tertentu, sehingga meningkatkan biaya peralatan.
Terakhir, proses VCN berbasis air dan berbasis pelarut dapat meningkatkan produktivitas melalui pengeringan vakum.Ini tidak memerlukan peralatan tambahan apa pun, ini hanya sebagian dari proses.
Karena desain ruang tertutup dan fleksibilitas termal, sistem VCN dapat dikonfigurasi dalam berbagai cara.
Proses nukleasi siklus vakum digunakan untuk membersihkan komponen tubular dengan berbagai ukuran dan aplikasi, seperti peralatan medis berdiameter kecil (kiri) dan pandu gelombang radio berdiameter besar (kanan).
Untuk sistem berbasis pelarut, metode pembersihan lain seperti uap dan semprotan dapat digunakan selain VCN.Dalam beberapa aplikasi unik, sistem USG dapat ditambahkan untuk meningkatkan VCN.Saat menggunakan pelarut, proses VCN didukung oleh proses vakum-ke-vakum (atau tanpa udara), yang pertama kali dipatenkan pada tahun 1991. Proses ini membatasi emisi dan penggunaan pelarut hingga 97% atau lebih tinggi.Proses ini telah diakui oleh Badan Perlindungan Lingkungan dan Manajemen Kualitas Udara Pantai Selatan Distrik California atas efektivitasnya dalam membatasi paparan dan penggunaan.
Sistem pelarut yang menggunakan VCN hemat biaya karena setiap sistem mampu melakukan distilasi vakum, sehingga memaksimalkan perolehan kembali pelarut.Hal ini mengurangi pembelian pelarut dan pembuangan limbah.Proses ini sendiri memperpanjang umur pelarut;laju dekomposisi pelarut menurun seiring dengan penurunan suhu operasi.
Sistem ini cocok untuk pasca perawatan seperti pasivasi dengan larutan asam atau sterilisasi dengan hidrogen peroksida atau bahan kimia lainnya jika diperlukan.Aktivitas permukaan proses VCN membuat perawatan ini cepat dan hemat biaya, serta dapat digabungkan dalam desain peralatan yang sama.
Hingga saat ini, mesin VCN telah memproses pipa dengan diameter sekecil 0,25 mm dan pipa dengan rasio diameter terhadap ketebalan dinding lebih besar dari 1000:1 di lapangan.Dalam penelitian di laboratorium, VCN efektif dalam menghilangkan kumparan kontaminan internal hingga panjang 1 meter dan diameter 0,08 mm;dalam praktiknya, ia mampu membersihkan lubang dengan diameter hingga 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 diluncurkan pada tahun 1990 sebagai majalah pertama yang didedikasikan untuk industri pipa logam.Saat ini, publikasi ini tetap menjadi satu-satunya publikasi industri di Amerika Utara dan telah menjadi sumber informasi paling tepercaya bagi para profesional tubing.
Akses digital penuh ke The FABRICATOR kini tersedia, memberikan akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Akses digital penuh ke The Tube & Pipe Journal kini tersedia, memberikan akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Nikmati akses digital penuh ke STAMPING Journal, jurnal pasar stamping logam dengan kemajuan teknologi terkini, praktik terbaik, dan berita industri.
Akses penuh ke edisi digital The Fabricator en Español kini tersedia, memberikan akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Instruktur pengelasan dan seniman Sean Flottmann bergabung dengan podcast The Fabricator di FABTECH 2022 di Atlanta untuk obrolan langsung…