Anda melihat 'pengecoran berkelanjutan' sering kali dilontarkan akhir-akhir ini, sering kali dimasukkan ke dalam materi pemasaran untuk proses yang, sejujurnya, tidak jauh lebih ramah lingkungan dibandingkan tiga puluh tahun yang lalu. Mengenai cetakan cangkang untuk komponen besi cor, jawabannya bukanlah ya atau tidak. Jawabannya adalah 'ya, itu tergantung pada apa yang Anda bandingkan dan bagaimana Anda menjalankan pabriknya.' Dari tempat saya berdiri, setelah menghabiskan waktu bertahun-tahun di bidang ini, pertanyaan keberlanjutan bergantung pada keseimbangan praktis dan berpasir antara efisiensi material, penggunaan energi, dan apa yang terjadi pada semua pasir setelah Anda melepaskan pengecorannya.
Proses Shell: Di Mana Keuntungan (dan Kepedihan) Sebenarnya
Ide inti dari cetakan cangkang sangat elegan: cangkang pasir dan resin yang tipis dan mengeras membentuk rongga cetakan, bukan balok pasir yang besar dan padat. Dengan segera, Anda menggunakan lebih sedikit pasir—lebih sedikit. Untuk badan katup besi abu-abu yang biasa kami jalankan, cetakan cangkang mungkin memiliki berat 15 kg, sedangkan cetakan pasir hijau yang sebanding dapat berbobot 200 kg. Itu adalah pengurangan material langsung yang terasa besar di lantai. Anda tidak memindahkan banyak sampah, tidak melakukan reklamasi sebanyak itu, dan secara teoritis, membuang lebih sedikit sampah.
Tapi inilah hasil tangkapan pertama: resinnya. Ini adalah termoset fenolik. Untuk menyembuhkan cangkang itu, Anda memanggangnya pada suhu sekitar 300°C. Ini merupakan masukan energi yang tidak dimiliki oleh pasir hijau, karena digunakan dalam kondisi ‘dingin’. Jadi, Anda telah menukar penanganan pasir curah dengan energi panas yang ditargetkan. Apakah itu kemenangan bersih? Pada pengukur energi kami, untuk komponen bervolume tinggi dan dapat diulang seperti manifold atau rumah pompa, konsistensi dan kecepatan pencetakan cangkang sering kali menyebabkan total waktu tungku per pengecoran yang baik menjadi lebih sedikit. Lebih sedikitnya penolakan berarti Anda tidak melebur kembali besi yang bagus, yang merupakan penyerap energi yang sangat besar dan sering diabaikan.
Pasir sendiri menjadi masalah anak. Pasir hijau dapat didaur ulang di dalam rumah hampir tanpa henti dengan air dan bentonit. Pasir cangkang dilapisi dengan resin bekas yang diawetkan. Anda tidak bisa memasukkannya kembali ke dalam mixer begitu saja. Kami telah mencoba mengirimkannya ke pemroses pihak ketiga untuk reklamasi termal, lalu mereka membakar resinnya. Cara ini berhasil, namun kini Anda menghadapi emisi transportasi dan tagihan energi lainnya. Beberapa toko memadukan persentase pasir cangkang yang direklamasi kembali ke dalam campuran pasir baru untuk inti atau cetakan yang tidak kritis, namun hal ini merupakan tindakan penyeimbang—terlalu banyak akan menyebabkan permukaan Anda rusak, yang menyebabkan—Anda dapat menebaknya—lebih banyak sisa.
Tepi Inheren Besi Cor dan Kasus Praktis
Hal ini diabaikan: dimulai dengan besi cor karena bahan dasar Anda adalah langkah awal yang ramah lingkungan. Titik lelehnya lebih rendah dibandingkan baja, sehingga energi awal untuk membuatnya cair lebih sedikit. Yang lebih penting lagi, lingkaran skrap untuk besi itu kuat. Pengembalian kita sendiri—gerbang, riser, coran yang ditolak—langsung kembali ke muatan, seringkali mencapai 50-60% dari pencairan. Ini adalah lingkaran tertutup di dalam dinding tanaman. Umur panjang komponen besi cor juga berperan penting. Braket besi cetakan cangkang untuk alat berat mungkin akan lebih awet daripada mesin itu sendiri. Daya tahan adalah metrik keberlanjutan mendasar yang tidak selalu dimasukkan ke dalam lembar kerja penghitungan karbon.
Saya ingat sebuah proyek untuk pemasok komponen hidrolik. Mereka berdebat antara besi ulet cetakan cangkang dan las baja fabrikasi. Kami menghitung angkanya tidak hanya berdasarkan biaya per unit, namun juga perkiraan siklus hidup. Pengecoran satu bagian menghilangkan energi pengelasan, titik inspeksi, dan potensi kegagalan lapisan. Kemampuan proses shell yang bentuknya mendekati jaring berarti persediaan pemesinan yang minimal. Mereka pergi dengan casting. Lima tahun kemudian, tingkat kegagalan lapangan untuk bagian tersebut mendekati nol. Hal ini berkelanjutan dalam arti sebenarnya: tidak muncul kembali, tidak gagal, tidak memerlukan penggantian. Itu argumen yang Anda buat di lantai pabrik, bukan di brosur.
Kami bekerja dengan mitra, Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd.(QSY), pada beberapa proyek paduan yang kompleks. Mereka telah berkecimpung dalam pengecoran dan permesinan selama lebih dari tiga dekade, dan pandangan mereka mencerminkan pandangan praktis ini. Untuk pengerjaan cetakan cangkangnya besi cor dan komponen baja tahan karat, fokusnya adalah pada presisi untuk mengurangi limbah permesinan hilir. Rongga cangkang yang terbentuk sempurna berarti Anda tidak menggunakan pabrik CNC untuk menghilangkan material berlebih selama satu jam, hanya untuk mencapai toleransi. Penghematan energi hilir tersebut, dari sudut pandang divisi permesinan mereka, merupakan bagian penting dari total biaya lingkungan yang sering kali tidak ditanggung oleh pihak pengecoran sendiri.
Realitas Berpasir dan Eksperimen yang Gagal
Tidak semuanya merupakan keuntungan bersih. Bau di tempat cetakan cangkang sangat berbeda—bau resin fenolik. Sistem ventilasi dan penanganan udara harus unggul, yang merupakan salah satu daya tarik energi. Kami bereksperimen dengan pengikat resin berbasis bio yang ‘lebih ramah lingkungan’ beberapa tahun yang lalu. Pemasarannya luar biasa. Secara garis besar, kekuatan cangkang tidak konsisten, terutama pada cuaca lembab. Kami mengalami tingkat keretakan cetakan yang lebih tinggi selama penanganan, sehingga menyebabkan lonjakan jumlah potongan akibat penetrasi logam. Kami membatalkan uji coba setelah dua bulan dan menanggung biayanya. Keberlanjutan yang mengorbankan hasil bukanlah hal yang penting dalam pasar yang kompetitif; kamu keluar dari bisnis. Pelajarannya adalah kimia alternatif harus sesuai dengan kinerja mekaniknya terlebih dahulu.
Kenyataan lainnya adalah biaya pola. Untuk pencetakan cangkang, Anda memerlukan pola logam, biasanya besi atau aluminium, yang dikerjakan dengan standar tinggi. Harganya mahal. Jika Anda melakukan pekerjaan dengan volume rendah dan campuran tinggi, biaya lingkungan dalam memproduksi pola tersebut mungkin tidak akan pernah diamortisasi dalam jumlah kecil pengecoran. Prosesnya hanya menjadi benar-benar 'berkelanjutan' dalam pandangan holistik ketika Anda menjalankan siklus produksi dengan volume tinggi atau sangat panjang dengan pola yang sama. Jika tidak, lebih baik Anda menggunakan proses yang lebih fleksibel, meskipun proses tersebut kurang efisien per bagiannya.
Jadi, Apakah Ini Berkelanjutan? Putusan Lantai Toko
Setelah semua ini, pendapat saya adalah ini: cetakan cangkang bagian besi cor dapat menjadi rute yang lebih berkelanjutan dibandingkan dengan banyak metode pengecoran lainnya, jika—dan ini merupakan hal yang penting—operasi Anda dioptimalkan untuk hal tersebut. Jika Anda menuangkan komponen serupa dalam jumlah besar, mengelola reklamasi pasir secara efektif (meskipun dilakukan di luar lokasi), dan memanfaatkan akurasi dimensi untuk mengurangi limbah pemesinan, maka ya, Anda berada di jalur yang baik. Efisiensi material pada tahap pencetakan adalah nyata dan signifikan.
Namun jika Anda adalah perusahaan kecil yang melakukan pekerjaan jangka pendek, menangani pengelolaan pasir yang buruk, dan berjuang melawan tingkat sampah, keuntungan lingkungan apa pun akan hilang dengan cepat. Keberlanjutan tidak terletak pada nama prosesnya; itu tergantung bagaimana Anda menjalankannya. Hal ini terletak pada muatan lelehan yang penuh dengan pengembalian internal, dalam pola yang terpelihara dengan baik yang bertahan selama beberapa dekade, dan pada insinyur desain yang bekerja dengan Anda untuk membuat bagian tersebut dapat dicetak, bukan hanya dapat dikerjakan dengan mesin.
Pada akhirnya, bagi kami, ini adalah sebuah alat. Cetakan cangkang adalah alat yang luar biasa untuk pekerjaan tertentu, dan bila digunakan dengan benar, dampaknya lebih kecil pada hasil yang sama. Itulah definisi paling jujur mengenai keberlanjutan industri yang akan Anda dapatkan dari seseorang yang memiliki debu resin di sepatu botnya. Ini bukanlah sebuah revolusi; ini adalah evolusi praktik yang hati-hati, terkadang berantakan. Dan itulah pekerjaan sebenarnya.
