Виждате, че „устойчивото леене“ се подхвърля често наоколо в наши дни, често се поставя върху маркетингови материали за процеси, които, честно казано, не са много по-екологични, отколкото бяха преди тридесет години. Когато става въпрос за формоване на черупки за части от чугун, отговорът не е просто да или не. Това е „добре, зависи с какво го сравнявате и как управлявате магазина“. От мястото, където стоя, след като съм прекарал години около тези линии, въпросът за устойчивостта зависи от жестокия практически баланс между ефективността на материалите, използването на енергия и какво се случва с целия този пясък, след като изтръскате отливката.
Процесът Shell: Къде са истинските печалби (и болки).
Основната идея на формоването на корпуса е елегантна: тънка, втвърдена обвивка от пясък и смола образува кухината на формата вместо масивен, плътен пясъчен блок. Веднага използвате по-малко пясък - много по-малко. За типично тяло на клапан от сив чугун, което използваме, черупковата форма може да тежи 15 кг, докато сравнима форма със зелен пясък може да избута 200 кг. Това е директно намаляване на материала, което се усеща значително на пода. Не премествате толкова много маса, не възстановявате толкова много и теоретично изхвърляте по-малко отпадъци.
Но ето първата уловка: смолата. Това е фенолен термореактивен материал. За да излекувате тази черупка, я печете на около 300°C. Това е вложена енергия, която зеленият пясък няма, тъй като се използва „студен“. Така че сте заменили обработката на пясък в насипно състояние за целева топлинна енергия. Това чиста печалба ли е? При нашите измервателни уреди за енергия, за големи обеми, повторяеми части като колектори или корпуси на помпи, последователността и скоростта на формоване на черупката често водят до по-малко общо време за пещ за добра отливка. По-малко бракове означават, че не претопявате добро желязо, което е огромен, често пренебрегван поглътител на енергия.
Самият пясък става проблемно дете. Зеленият пясък може да се рециклира вътре почти безкрайно с вода и бентонит. Пясъкът от черупки е покрит с тази отработена, втвърдена смола. Не можете просто да го хвърлите обратно в миксера. Опитахме да го изпратим на процесори на трети страни за термична регенерация, където те изгарят смолата. Работи, но сега имате емисии от транспорта и друга сметка за енергия. Някои магазини смесват процент от регенериран пясък от черупки обратно в нови пясъчни смеси за сърцевини или некритични форми, но това е балансиращ акт - твърде много и повърхностното ви покритие страда, което води до - познахте - повече скрап.
Присъщият ръб на чугуна и практичен калъф
Това се пренебрегва: започвайки с чугун тъй като вашият основен материал е преднина за устойчивост. Неговата точка на топене е по-ниска от тази на стоманата, така че първоначалната енергия за превръщането му в течно състояние е по-малка. По-важното е, че примката за скрап за желязо е здрава. Нашите собствени връщания - шибъри, щрангове, отхвърлени отливки - се връщат обратно в шихтата, често съставлявайки 50-60% от стопилката. Това е затворен цикъл в стените на завода. Дълголетието на една добре излята чугунена част също играе роля. Формована желязна скоба за тежки машини може да надживее самата машина. Устойчивостта е основен показател за устойчивост, който не винаги попада в електронните таблици за изчисляване на въглерода.
Спомням си проект за доставчик на хидравлични компоненти. Те обсъждаха между формован сферографитен чугун и изработена стоманена заварка. Изчислихме не само единичната цена, но и очаквания жизнен цикъл. Отливката от една част елиминира заваръчната енергия, точките за проверка и потенциалните повреди на шевовете. Възможността за почти чиста форма на процеса на черупката означаваше минимален материал за обработка. Отидоха с кастинга. Пет години по-късно техният процент на повреда на полето за тази част е близо до нула. Това е устойчиво в най-истинския смисъл: не се върна, не се повреди, не се нуждаеше от подмяна. Това е аргументът, който правите в магазина, а не в брошура.
Работим с партньор, Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), по някои сложни проекти за сплави. Те се занимават с леене и машинна обработка повече от три десетилетия и техният модел отразява този практичен възглед. За тяхната черупка мухъл работа на чугун и компоненти от неръждаема стомана, фокусът е върху прецизността, за да се намалят машинните отпадъци надолу по веригата. Идеално оформената кухина на черупката означава, че не използвате фреза с ЦПУ, за да отстраните излишния материал за един час, само за да постигнете толеранс. Това спестяване на енергия надолу по веригата, от гледна точка на техния отдел за машинна обработка, е критична част от общите разходи за околната среда, за която леярната сама по себе си често не получава заслуги.
Грубите реалности и неуспешните експерименти
Не всички са чисти печалби. Миризмата в корпуса за формоване на черупки е отчетлива - тази миризма на фенолна смола. Системите за вентилация и обработка на въздуха трябва да са първокласни, което е още един източник на енергия. Експериментирахме с „по-екологично“ свързващо вещество от смола на био основа преди няколко години. Маркетингът беше страхотен. На линията здравината на корпуса беше непостоянна, особено при влажно време. Получихме по-висок процент пукнатини на матрицата по време на работа, което води до скок в скрап поради проникване на метал. Прекратихме процеса след два месеца и изядохме цената. Устойчивостта, която компрометира доходността, не е старт на конкурентен пазар; излизаш от бизнеса. Урокът беше, че алтернативната химия трябва първо да съответства на механичните характеристики.
Друга реалност е цената на модела. За формоване на черупки се нуждаете от метални модели, обикновено желязо или алуминий, обработени по висок стандарт. Те са скъпи. Ако извършвате работа с малък обем и голямо количество смеси, екологичните разходи за производството на този модел може никога да не се амортизират за малката партида отливки. Процесът става наистина „устойчив“ в холистичен изглед само когато работите с големи обеми или много дълги производствени цикли от същия модел. В противен случай е по-добре с по-гъвкав процес, дори и да е по-малко ефективен на парче.
И така, устойчиво ли е? Присъдата на магазина
След всичко това, моето мнение е следното: черупково формоване за чугунени части може да бъде по-устойчив маршрут в сравнение с много други методи за кастинг, ако - и това е голямо ако - вашата операция е оптимизирана за това. Ако изливате големи обеми от подобни части, управлявате ефективно възстановяването на пясъка си (дори ако е извън обекта) и използвате точността на размерите, за да намалите машинните отпадъци, тогава да, вие сте на добър път. Ефективността на материала на етапа на формоване е реална и значителна.
Но ако сте малка работилница, която пуска линия за черупки за кратки тиражи, занимава се с лошо управление на пясъка и се бори с процента на скрап, всяко екологично предимство се изпарява бързо. Устойчивостта не е в името на процеса; това е в начина, по който го управлявате. Това е в заряда за стопилка, пълен с вътрешни връщания, в добре поддържаните модели, които издържат десетилетия, и в инженера-конструктор, който работи с вас, за да направи частта годна за отливане, а не само за машинна обработка.
В крайна сметка за нас това е инструмент. Черупковата форма е фантастичен инструмент за определени задачи и когато се използва правилно, причинява по-малко вреда за същия резултат. Това е най-честното определение за индустриална устойчивост, което ще получите от някой със смолист прах по ботушите си. Това не е революция; това е внимателна, понякога объркана еволюция на практиката. И това е истинската работа.
