Você vê “fundição sustentável” sendo muito divulgada hoje em dia, muitas vezes incluída em materiais de marketing para processos que, francamente, não são muito mais ecológicos do que eram há trinta anos. Quando se trata de moldagem de peças de ferro fundido, a resposta não é um simples sim ou não. É um “bem, depende do que você está comparando e de como você está administrando a loja”. Do meu ponto de vista, tendo passado anos nessa linha, a questão da sustentabilidade depende de um equilíbrio prático e corajoso entre a eficiência do material, o uso de energia e o que acontece com toda aquela areia depois que você sacode a peça fundida.
O Processo Shell: Onde estão os reais ganhos (e dores)
A ideia central da moldagem em casca é elegante: uma casca fina e endurecida de areia e resina forma a cavidade do molde, em vez de um bloco de areia maciço e denso. Imediatamente, você está usando menos areia – muito menos. Para um corpo de válvula típico de ferro cinzento que operamos, o molde de carcaça pode pesar 15 kg, enquanto um molde de areia verde comparável pode pesar 200 kg. Essa é uma redução direta de material que parece substancial no chão. Você não está movimentando tanta massa, não está recuperando tanta massa e, teoricamente, descartando menos resíduos.
Mas aqui está o primeiro problema: a resina. É um termofixo fenólico. Para curar essa casca, você a assa a cerca de 300°C. Esse é um aporte energético que a areia verde não tem, pois é usada “fria”. Então você trocou o manuseio de areia a granel por energia térmica direcionada. Isso é uma vitória líquida? Em nossos medidores de energia, para peças repetíveis e de alto volume, como manifolds ou carcaças de bombas, a consistência e a velocidade da moldagem da casca geralmente levam a menos tempo total de forno por boa fundição. Menos rejeições significam que você não está fundindo ferro de boa qualidade, que é um enorme e muitas vezes esquecido sumidouro de energia.
A própria areia se torna uma criança problemática. A areia verde pode ser reciclada internamente quase infinitamente com água e bentonita. A areia da concha é revestida com aquela resina curada e gasta. Você não pode simplesmente jogá-lo de volta na batedeira. Tentamos enviá-lo para processadores de terceiros para recuperação térmica, onde queimam a resina. Funciona, mas agora temos emissões de transporte e outra conta de energia. Algumas lojas misturam uma porcentagem de areia de concha recuperada em novas misturas de areia para machos ou moldes não críticos, mas é um ato de equilíbrio - se for demais, o acabamento da superfície será prejudicado, levando a - você adivinhou - mais sucata.
A vantagem inerente do ferro fundido e um caso prático
Isso passa despercebido: começando com ferro fundido já que seu material base é um avanço em sustentabilidade. Seu ponto de fusão é inferior ao do aço, portanto a energia inicial para torná-lo líquido é menor. Mais importante ainda, o circuito de sucata de ferro é robusto. Nossos próprios retornos – portões, risers, peças fundidas rejeitadas – voltam diretamente para a carga, muitas vezes constituindo 50-60% do fundido. É um circuito fechado dentro das paredes da planta. A longevidade de uma peça de ferro bem fundida também influencia. Um suporte de ferro moldado em concha para maquinaria pesada pode durar mais que a própria máquina. A durabilidade é uma métrica fundamental de sustentabilidade que nem sempre aparece nas planilhas de cálculo de carbono.
Lembro-me de um projeto para um fornecedor de componentes hidráulicos. Eles estavam debatendo entre ferro dúctil moldado em concha e uma soldagem de aço fabricado. Analisamos os números não apenas no custo unitário, mas também no ciclo de vida estimado. A fundição de peça única eliminou energia de soldagem, pontos de inspeção e possíveis falhas nas costuras. A capacidade de formato quase final do processo de casca significou um estoque mínimo de usinagem. Eles foram com o elenco. Cinco anos depois, a taxa de falhas em campo para essa peça é próxima de zero. Isso é sustentável no sentido mais real: não voltou, não falhou, não precisou de substituição. Esse é o argumento que você apresenta na loja, não em um folheto.
Trabalhamos com um parceiro, Tecnologia Co. de Qingdao Qiangsenyuan, Ltd., em alguns projetos complexos de ligas. Eles trabalham em fundição e usinagem há mais de três décadas e sua visão reflete essa visão prática. Para seu trabalho de molde de casca em ferro fundido e componentes de aço inoxidável, o foco está na precisão para reduzir o desperdício de usinagem posterior. Uma cavidade de casca perfeitamente formada significa que você não usará uma fresadora CNC para remover o excesso de material por uma hora, apenas para atingir uma tolerância. Essa poupança de energia a jusante, do ponto de vista da sua divisão de maquinação, é uma parte crítica do custo ambiental total pelo qual a fundição por si só muitas vezes não recebe crédito.
As duras realidades e as experiências fracassadas
Nem tudo são ganhos limpos. O cheiro em uma baia de moldagem é distinto – aquele odor de resina fenólica. Os sistemas de ventilação e tratamento de ar devem ser de primeira qualidade, o que representa outro consumo de energia. Experimentamos um aglutinante de resina de base biológica “mais ecológico” há alguns anos. O marketing foi ótimo. Na linha, a resistência do projétil era inconsistente, especialmente em clima úmido. Obtivemos uma taxa maior de trincas no molde durante o manuseio, levando a um aumento na sucata devido à penetração do metal. Cancelamos o teste depois de dois meses e arcamos com os custos. A sustentabilidade que compromete o rendimento é um fracasso num mercado competitivo; você sai do mercado. A lição foi que a química alternativa deve primeiro corresponder ao desempenho mecânico.
Outra realidade é o custo padrão. Para moldagem em casca, você precisa de padrões de metal, geralmente ferro ou alumínio, usinados com alto padrão. Eles são caros. Se você estiver realizando um trabalho de baixo volume e alta mistura, o custo ambiental de produzir esse padrão poderá nunca ser amortizado pelo pequeno lote de peças fundidas. O processo só se torna verdadeiramente “sustentável” em uma visão holística quando você executa grandes volumes ou ciclos de produção muito longos a partir do mesmo padrão. Caso contrário, será melhor usar um processo mais flexível, mesmo que seja menos eficiente por peça.
Então, é sustentável? O veredicto do chão de fábrica
Depois de tudo isso, minha opinião é a seguinte: moldagem em concha para peças de ferro fundido pode ser uma rota mais sustentável em comparação com muitos outros métodos de fundição, se – e é um grande se – sua operação estiver otimizada para isso. Se você estiver despejando grandes volumes de peças semelhantes, gerenciando sua recuperação de areia de maneira eficaz (mesmo que seja fora do local) e aproveitando a precisão dimensional para reduzir o desperdício de usinagem, então sim, você está no bom caminho. A eficiência do material na fase de moldagem é real e significativa.
Mas se você é uma pequena oficina que está iniciando uma linha de produção para pequenas tiragens, lidando com o mau gerenciamento da areia e lutando contra as taxas de sucata, qualquer vantagem ambiental evapora rapidamente. A sustentabilidade não está no nome do processo; depende de como você o administra. Está na carga de fusão cheia de retornos internos, nos padrões bem mantidos que duram décadas e no engenheiro de projeto que trabalha com você para tornar a peça moldável, e não apenas usinável.
Em última análise, para nós, é uma ferramenta. Um molde de casca é uma ferramenta fantástica para determinados trabalhos e, quando usado corretamente, causa menos danos ao mesmo resultado. Essa é a definição mais honesta de sustentabilidade industrial que você receberá de alguém com pó de resina nas botas. Não é uma revolução; é uma evolução cuidadosa, às vezes confusa, da prática. E esse é o verdadeiro trabalho.
