Obecnie często spotyka się pojęcie „zrównoważonego odlewania”, często umieszczane w materiałach marketingowych w odniesieniu do procesów, które, szczerze mówiąc, nie są dużo bardziej ekologiczne niż trzydzieści lat temu. Jeśli chodzi o formowanie skorupowe części żeliwnych, odpowiedź nie jest prosta: tak lub nie. To stwierdzenie: „No cóż, to zależy od tego, z czym to porównujesz i jak prowadzisz sklep”. Z mojego punktu widzenia, po latach spędzonych wokół tych kwestii, kwestia zrównoważonego rozwoju opiera się na twardej, praktycznej równowadze pomiędzy efektywnością materiałową, zużyciem energii i tym, co dzieje się z całym piaskiem po wytrząsaniu odlewu.
Proces powłoki: gdzie są prawdziwe zyski (i problemy).
Podstawowa idea formowania skorupowego jest elegancka: cienka, utwardzona skorupa piasku i żywicy tworzy wnękę formy zamiast masywnego, gęstego bloku piasku. Natychmiast zużywasz mniej piasku – o wiele mniej. W przypadku typowego korpusu zaworu z żeliwa szarego, jaki produkujemy, forma płaszczowa może ważyć 15 kg, podczas gdy porównywalna zielona forma piaskowa może unosić ciężar 200 kg. Jest to bezpośrednia redukcja materiału, która jest odczuwalna na podłodze. Nie przenosisz tak dużej masy, nie odzyskujesz tak dużo i teoretycznie wyrzucasz mniej odpadów.
Ale oto pierwszy haczyk: żywica. Jest to termoutwardzalny materiał fenolowy. Aby utwardzić tę skorupkę, pieczesz ją w temperaturze około 300°C. Jest to wkład energetyczny, którego nie ma zielony piasek, ponieważ jest używany „na zimno”. Zamieniłeś więc obsługę piasku luzem na ukierunkowaną energię cieplną. Czy to zwycięstwo netto? W przypadku naszych liczników energii, w przypadku powtarzalnych części o dużej objętości, takich jak kolektory lub obudowy pomp, konsystencja i szybkość formowania płaszcza często prowadzą do skrócenia całkowitego czasu pieca na dobry odlew. Mniej odrzutów oznacza, że nie przetapiasz dobrego żelaza, które jest ogromnym, często pomijanym pochłaniaczem energii.
Sam piasek staje się problematycznym dzieckiem. Zielony piasek można poddawać recyklingowi we własnym zakresie za pomocą wody i bentonitu niemal w nieskończoność. Piasek muszlowy pokryty jest tą zużytą, utwardzoną żywicą. Nie możesz po prostu wrzucić go z powrotem do miksera. Próbowaliśmy wysłać go do zewnętrznych przetwórców w celu regeneracji termicznej, gdzie spalają żywicę. To działa, ale teraz masz emisje z transportu i kolejny rachunek za energię. Niektóre sklepy mieszają pewien procent odzyskanego piasku z muszli z powrotem w nowe mieszanki piasku do rdzeni lub niekrytycznych form, ale jest to działanie równoważące – zbyt duża ilość powoduje pogorszenie jakości wykończenia powierzchni, co prowadzi do – jak się domyślacie – większej ilości złomu.
Nieodłączna krawędź żeliwa i praktyczna obudowa
To zostaje przeoczone: zaczynając od żeliwo ponieważ Twój materiał bazowy stanowi przewagę w zakresie zrównoważonego rozwoju. Jego temperatura topnienia jest niższa niż stali, więc początkowa energia potrzebna do uzyskania cieczy jest mniejsza. Co ważniejsze, pętla złomu żelaza jest solidna. Nasze własne produkty — zasuwy, piony, odrzucone odlewy — wracają bezpośrednio do wsadu, często stanowiąc 50–60% wytopu. To zamknięta pętla w ścianach roślin. Ważna jest także trwałość dobrze odlanej części z żeliwa. Odlewany żelazny wspornik do ciężkich maszyn może wytrzymać dłużej niż samą maszynę. Trwałość to podstawowy wskaźnik zrównoważonego rozwoju, który nie zawsze pojawia się w arkuszach kalkulacyjnych obliczających emisję dwutlenku węgla.
Pamiętam projekt dla dostawcy komponentów hydraulicznych. Zastanawiali się pomiędzy formowanym w formie żeliwa sferoidalnego a prefabrykowaną stalową konstrukcją spawaną. Liczby sprawdziliśmy nie tylko pod względem kosztów jednostkowych, ale także szacowanego cyklu życia. Jednoczęściowy odlew wyeliminował energię spawania, punkty kontrolne i potencjalne awarie. Możliwość uzyskania kształtu zbliżonego do netto w procesie powłoki oznaczała minimalny zapas obróbki. Poszli z castingiem. Pięć lat później wskaźnik awaryjności tej części jest bliski zeru. Jest to trwałe w najbardziej realnym tego słowa znaczeniu: nie wróciło, nie zawiodło, nie wymagało wymiany. To argument, który przedstawiasz w sklepie, a nie w broszurze.
Współpracujemy z partnerem, Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY), w przypadku niektórych złożonych projektów ze stopów. Zajmują się odlewaniem i obróbką skrawaniem od ponad trzydziestu lat, a ich podejście odzwierciedla ten praktyczny pogląd. Do pracy nad formami skorupowymi żeliwo i komponenty ze stali nierdzewnej, nacisk kładziony jest na precyzję, aby zmniejszyć straty wynikające z dalszej obróbki. Idealnie uformowane wgłębienie skorupy oznacza, że nie używasz frezarki CNC do usuwania nadmiaru materiału przez godzinę, tylko po to, aby osiągnąć tolerancję. Z punktu widzenia działu obróbki mechanicznej oszczędność energii na dalszym etapie produkcji stanowi kluczową część całkowitych kosztów środowiskowych, której sama odlewnia często nie docenia.
Szara rzeczywistość i nieudane eksperymenty
To nie wszystkie czyste zyski. Zapach w hali formowania skorup jest wyraźny – ten zapach żywicy fenolowej. Systemy wentylacji i uzdatniania powietrza muszą być na najwyższym poziomie, co stanowi kolejny pobór energii. Kilka lat temu eksperymentowaliśmy z „bardziej ekologicznym” spoiwem na bazie żywicy biologicznej. Marketing był świetny. Na linii wytrzymałość powłoki była nierówna, szczególnie przy wilgotnej pogodzie. Odnotowaliśmy wyższy wskaźnik pęknięć pleśni podczas obsługi, co prowadziło do gwałtownego wzrostu ilości złomu w wyniku penetracji metalu. Zrezygnowaliśmy z wersji próbnej po dwóch miesiącach i przejedliśmy koszty. Zrównoważony rozwój, który zagraża plonom, nie jest nowością na konkurencyjnym rynku; wypadasz z interesu. Lekcja była taka, że alternatywna chemia musi najpierw dopasować się do wydajności mechanicznej.
Inną rzeczywistością jest koszt wzoru. Do formowania skorupowego potrzebne są modele metalowe, zwykle z żelaza lub aluminium, obrobione w wysokim standardzie. Są drogie. Jeśli wykonujesz prace w małych ilościach i przy dużym mieszaniu, koszty środowiskowe wytworzenia tego wzoru mogą nigdy nie zostać zamortyzowane w przypadku małej partii odlewów. Z holistycznego punktu widzenia proces staje się naprawdę „zrównoważony” tylko wtedy, gdy realizujesz duże ilości lub bardzo długie cykle produkcyjne według tego samego schematu. W przeciwnym razie lepiej będzie, jeśli zastosujesz bardziej elastyczny proces, nawet jeśli będzie on mniej wydajny w przeliczeniu na sztukę.
Czy jest to zatem zrównoważone? Werdykt dotyczący hali produkcyjnej
Po tym wszystkim moje zdanie jest takie: formowanie skorupy części żeliwne może być bardziej zrównoważoną metodą w porównaniu z wieloma innymi metodami odlewania, jeśli – a to ważne, jeśli – Twoja operacja jest pod tym kątem zoptymalizowana. Jeśli wylewasz duże ilości podobnych części, skutecznie zarządzasz odzyskiem piasku (nawet jeśli odbywa się on poza terenem zakładu) i wykorzystujesz dokładność wymiarową, aby ciąć odpady powstałe podczas obróbki, to tak, jesteś na dobrej drodze. Wydajność materiału na etapie formowania jest realna i znacząca.
Jeśli jednak prowadzisz mały warsztat, który wykorzystuje linię surowcową do krótkich serii, borykasz się ze słabą gospodarką piaskiem i walczysz z ilością złomu, wszelkie korzyści dla środowiska szybko wyparowują. Zrównoważony rozwój nie jest zawarty w nazwie procesu; zależy od tego, jak to uruchomisz. Dzieje się tak w roztopionym ładunku pełnym wewnętrznych zwrotów, w dobrze utrzymanych wzorach, które przetrwają dziesięciolecia, oraz w inżynierze-projektowcu, który współpracuje z Tobą, aby sprawić, że część będzie nadawała się do odlewania, a nie tylko do obróbki mechanicznej.
Ostatecznie dla nas jest to narzędzie. Forma skorupowa to fantastyczne narzędzie do niektórych zadań, a jeśli zostanie właściwie użyte, wyrządza mniej szkód przy tej samej wydajności. To najbardziej uczciwa definicja zrównoważonego rozwoju przemysłowego, jaką otrzymasz od kogoś, kto ma na butach pył żywiczny. To nie jest rewolucja; to ostrożna, czasem chaotyczna ewolucja praktyki. I to jest prawdziwa praca.
