Manapság sokat lehet dobálózni a „fenntartható öntéssel”, amelyet gyakran olyan folyamatok marketinganyagaira csapnak, amelyek őszintén szólva nem sokkal zöldebbek, mint harminc évvel ezelőtt. Az öntöttvas alkatrészek héjformázásakor a válasz nem egy egyszerű igen vagy nem. Ez egy „jó, attól függ, hogy mihez hasonlítja, és hogyan vezeti az üzletet”. Ha én állást foglalok, éveket eltöltöttem ezeken a vonalakon, a fenntarthatósági kérdés az anyaghatékonyság, az energiafelhasználás és az öntvény kirázása utáni homok kavicsos, praktikus egyensúlyán múlik.
A Shell folyamat: hol vannak az igazi nyereségek (és fájdalmak).
A héjformázás alapötlete elegáns: a masszív, sűrű homoktömb helyett vékony, megkeményedett homok- és gyantahéj alkotja a formaüreget. Azonnal kevesebb homokot használ – sokkal kevesebbet. Egy tipikus szürkevas szeleptestnél a héjforma 15 kg-ot nyomhat, míg egy hasonló zöld homokos forma 200 kg-ot nyomhat. Ez egy közvetlen anyagcsökkentés, amely jelentősnek érzi magát a padlón. Nem mozgatsz annyi tömeget, nem nyersz vissza annyit, és elméletileg kevesebb hulladékot dobsz le.
De itt van az első fogás: a gyanta. Ez egy fenolos hőre keményedő. A héj kikeményítéséhez körülbelül 300 °C-on kell sütni. Ez egy olyan energiabevitel, amivel a zöld homok nem rendelkezik, mivel „hidegen” használják. Tehát az ömlesztett homokkezelést célzott hőenergiára cserélte. Ez nettó győzelem? Energiamérőinken a nagy térfogatú, megismételhető alkatrészek, például elosztók vagy szivattyúházak esetében a héjformázás konzisztenciája és sebessége gyakran csökkenti a jó öntvényenkénti teljes kemenceidőt. A kevesebb selejt azt jelenti, hogy nem olvasztja újra a jó vasat, amely egy hatalmas, gyakran figyelmen kívül hagyott energiaelnyelő.
Maga a homok problémás gyerekké válik. A zöld homok házon belül szinte vég nélkül újrahasznosítható vízzel és bentonittal. A kagylóhomokot az elhasznált, kikeményedett gyantával vonják be. Nem dobhatod csak úgy vissza a mixerbe. Megpróbáltuk elküldeni harmadik féltől származó processzoroknak hővisszanyerés céljából, ahol leégetik a gyantát. Működik, de most van a közlekedési kibocsátása és egy újabb energiaszámlája. Egyes üzletek a visszanyert kagylóhomok egy százalékát visszakeverik új homokkeverékekké a magokhoz vagy nem kritikus formákhoz, de ez kiegyensúlyozó hatást jelent – túl sok, és a felületi minőség megsérül, ami – úgy sejti – több hulladékhoz vezet.
Az öntöttvas belső éle és egy praktikus tok
Ezt figyelmen kívül hagyják: kezdve azzal öntöttvas mivel alapanyaga a fenntarthatóság előmozdítása. Olvadáspontja alacsonyabb, mint az acélé, így kevesebb a kezdeti energia, hogy folyékony legyen. Ennél is fontosabb, hogy a vashulladék-hurok robusztus. Saját hozamunk – kapuk, felszállók, visszautasított öntvények – azonnal visszakerül a töltetbe, gyakran az olvadék 50-60%-át teszik ki. Ez egy zárt hurok a növény falain belül. A jól öntöttvas alkatrészek élettartama is közrejátszik. A nehézgépekhez való héjas öntött vaskonzol túlélheti magát a gépet. A tartósság alapvető fenntarthatósági mérőszám, amely nem mindig szerepel a szén-dioxid-számítási táblázatokban.
Emlékszem egy hidraulikus alkatrészek beszállítójának projektjére. A kagylóból öntött gömbgrafitos öntöttvas és a gyári acélhegesztés között vitatkoztak. A számokat nemcsak az egységköltségen, hanem a becsült életcikluson is futtattuk. Az egyrészes öntvény kiküszöbölte a hegesztési energiát, az ellenőrzési pontokat és az esetleges meghibásodási varratokat. A héjeljárás háló-közeli alakképessége minimális megmunkálási készletet jelentett. Elmentek a szereposztással. Öt év elteltével az adott alkatrész térbeli meghibásodási aránya közel nulla. Ez a legvalódibb értelemben fenntartható: nem jött vissza, nem romlott el, nem kellett cserélni. Ez az az érv, amelyet a boltban hoz fel, nem pedig egy prospektusban.
Partnerrel dolgozunk, Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), néhány összetett ötvözetprojektnél. Több mint három évtizede foglalkoznak öntéssel és megmunkálással, és fogásuk ezt a gyakorlatias képet tükrözi. A héj penész dolgozni öntöttvas és a rozsdamentes acél alkatrészek, a hangsúly a pontosságon van, hogy csökkentse a későbbi megmunkálási veszteséget. A tökéletesen kialakított héjüreg azt jelenti, hogy egy órán keresztül nem használ CNC-marót a felesleges anyag eltávolítására, csak a tűrés eléréséhez. Ez a downstream energiamegtakarítás a megmunkálási részlegük szempontjából kritikus része a teljes környezeti költségnek, amelyet az öntöde önmagában gyakran nem számol el.
A durva valóságok és a sikertelen kísérletek
Nem minden tiszta nyereség. A kagylóformázó öbölben a szag határozott – ez a fenolgyanta szag. A szellőztető és légkezelő rendszereknek csúcsminőségűeknek kell lenniük, ami egy másik energiafelhasználás. Néhány évvel ezelőtt kísérleteztünk egy „zöldebb” bioalapú gyanta kötőanyaggal. A marketing remek volt. A vonalon a héj erőssége inkonzisztens volt, különösen párás időben. A kezelés során nagyobb arányban keletkeztek penészrepedések, ami a fém behatolása miatt megugrott a selejtben. Két hónap után félbehagytuk a tárgyalást, és megettük az árát. A hozamot veszélyeztető fenntarthatóság nem indul el a versenypiacon; kilépsz az üzletből. A tanulság az volt, hogy az alternatív kémiának először meg kell felelnie a mechanikai teljesítménynek.
Egy másik valóság a mintaköltség. A héjformázáshoz fémmintákat, általában vasat vagy alumíniumot kell magas színvonalon megmunkálni. Ezek drágák. Ha kis mennyiségben, nagy keverékben végez munkát, előfordulhat, hogy a minta előállításának környezetvédelmi költségei soha nem amortizálódnak a kis mennyiségű öntvényre. A folyamat csak akkor válik igazán „fenntarthatóvá” holisztikus nézetben, ha nagy mennyiségben vagy nagyon hosszú gyártási ciklusban fut ugyanazon minta alapján. Ellenkező esetben jobban jársz egy rugalmasabb eljárással, még akkor is, ha az darabonként kevésbé hatékony.
Szóval, fenntartható? Az üzlethelyiség ítélete
Mindezek után a véleményem a következő: shell forming for öntöttvas alkatrészek fenntarthatóbb útvonal lehet sok más öntési módszerhez képest, ha – és ez nagy, ha – a működése erre van optimalizálva. Ha nagy mennyiségben önt ki hasonló alkatrészeket, hatékonyan kezeli a homok visszanyerését (még akkor is, ha a telephelyen kívül történik), és a méretpontosságot a megmunkálási hulladékok csökkentésére használja, akkor igen, jó úton halad. Az anyaghatékonyság a formázási szakaszban valós és jelentős.
De ha Ön egy kis munkabolt, amely rövid futásokra indít egy héjat, rossz homokkezeléssel küzd, és küzd a hulladék arányával, akkor minden környezeti előny gyorsan elpárolog. A fenntarthatóság nem szerepel a folyamat nevében; abban van, ahogyan futtatod. Ez benne van a belső hozamokkal teli olvadéktöltetben, a jól karbantartott, évtizedekig tartó mintákban, és a tervezőmérnökben, aki Önnel dolgozik azon, hogy az alkatrész önthető legyen, ne csak megmunkálható.
Végső soron számunkra ez egy eszköz. A héjforma fantasztikus eszköz bizonyos munkákhoz, és megfelelő használat esetén kevesebb kárt okoz ugyanazon a teljesítményen. Körülbelül ez az ipari fenntarthatóság legőszintébb meghatározása, amelyet valakitől kaphat, akinek gyantapor van a csizmáján. Ez nem forradalom; ez a gyakorlat óvatos, néha rendetlen fejlődése. És ez az igazi munka.
