В наши дни вы часто видите «устойчивый кастинг», который часто упоминается в маркетинговых материалах для процессов, которые, честно говоря, не намного более экологичны, чем тридцать лет назад. Когда дело доходит до формования чугунных деталей, ответ не является простым «да» или «нет». Это «ну, это зависит от того, с чем вы это сравниваете и как вы управляете цехом». С моей точки зрения, проведя годы вокруг этих линий, вопрос устойчивости зависит от жесткого, практического баланса между эффективностью использования материалов, использованием энергии и тем, что происходит со всем этим песком после того, как вы вытрясете отливку.
Процесс «Шелл»: где реальные выгоды (и недостатки)
Основная идея формования ракушек элегантна: тонкая затвердевшая оболочка из песка и смолы образует полость формы вместо массивного плотного песчаного блока. Вы сразу же используете меньше песка — намного меньше. Для типичного корпуса клапана из серого чугуна, который мы используем, оболочечная форма может весить 15 кг, тогда как сопоставимая форма из зеленого песка может весить 200 кг. Это прямое сокращение материала, которое на полу ощущается существенным. Вы перемещаете не так много массы, не так много утилизируете и теоретически выбрасываете меньше отходов.
Но вот первая загвоздка: смола. Это фенольный термореактивный материал. Чтобы затвердеть скорлупу, ее запекают при температуре около 300°C. Это энергозатраты, которых нет у зеленого песка, поскольку он используется «холодным». Итак, вы обменяли транспортировку сыпучего песка на целевую тепловую энергию. Это чистая победа? На наших счетчиках энергии для крупносерийных повторяемых деталей, таких как коллекторы или корпуса насосов, постоянство и скорость формования оболочки часто приводят к сокращению общего времени печи на одну хорошую отливку. Меньшее количество брака означает, что вы не переплавляете хорошее железо, которое является огромным, но часто упускаемым из виду источником энергии.
Сам песок становится проблемным ребенком. Зеленый песок можно практически бесконечно перерабатывать в домашних условиях с помощью воды и бентонита. Ракушечник покрыт отработанной затвердевшей смолой. Вы не можете просто бросить его обратно в миксер. Мы пытались отправить его сторонним переработчикам на термическую регенерацию, где смолу выжигают. Это работает, но теперь у вас есть транспортные выбросы и новые счета за электроэнергию. Некоторые магазины смешивают определенный процент вторичного песка-ракушечника обратно в новые песчаные смеси для стержней или некритических форм, но это балансирующий акт — слишком много, и качество поверхности ухудшается, что приводит, как вы уже догадались, к большему количеству отходов.
Неотъемлемое преимущество чугуна и практический пример
Это упускается из виду: начиная с чугун поскольку ваш базовый материал является залогом устойчивого развития. Его температура плавления ниже, чем у стали, поэтому начальная энергия для получения жидкого состояния меньше. Что еще более важно, петля для сбора лома железа надежна. Собственный возврат — литники, стояки, бракованные отливки — сразу же возвращается в шихту, часто составляя 50-60% расплава. Это замкнутый контур внутри стен завода. Также играет роль долговечность хорошо отлитой чугунной детали. Литой железный кронштейн для тяжелой техники может пережить саму машину. Долговечность — это фундаментальный показатель устойчивости, который не всегда учитывается в таблицах расчета выбросов углерода.
Я помню проект для поставщика гидравлических компонентов. Они спорили между формованным ковким чугуном и сварной стальной конструкцией. Мы подсчитали не только стоимость единицы продукции, но и предполагаемый жизненный цикл. Цельная отливка исключила затраты энергии на сварку, контрольные точки и потенциальные разрушения швов. Возможность получения почти готовой формы оболочки означала минимальный объем обработки. Они пошли на кастинг. Пять лет спустя процент отказов в этой части близок к нулю. Это устойчиво в самом прямом смысле слова: оно не вернулось, не вышло из строя, оно не нуждалось в замене. Это аргумент, который вы приводите в цеху, а не в брошюре.
Мы работаем с партнером, Циндао Цянсеньюань Технолоджи Лтд. (QSY), в некоторых сложных проектах по сплавам. Они занимаются литьем и механической обработкой уже более трех десятилетий, и их взгляды отражают этот практический взгляд. За их работу по формованию ракушек чугун и компонентов из нержавеющей стали, основное внимание уделяется точности для сокращения отходов последующей обработки. Идеально сформированная полость корпуса означает, что вы не используете фрезерный станок с ЧПУ для удаления лишнего материала в течение часа, просто чтобы соблюсти допуск. Эта экономия энергии на последующих этапах, с точки зрения обрабатывающего подразделения, является важной частью общих затрат на охрану окружающей среды, которые часто не учитываются только литейным заводом.
Суровая реальность и неудачные эксперименты
Это не все чистые выгоды. Запах в отсеке для формования ракушек отчетливый — запах фенольной смолы. Системы вентиляции и кондиционирования должны быть первоклассными, что является еще одним источником энергии. Несколько лет назад мы экспериментировали с «более экологичным» связующим на основе био-смолы. Маркетинг был отличным. На линии прочность снаряда была непостоянной, особенно во влажную погоду. Мы обнаружили более высокий уровень трещин в пресс-формах во время погрузочно-разгрузочных работ, что привело к резкому увеличению количества лома из-за проникновения металла. Мы отказались от испытания через два месяца и съели затраты. Устойчивое развитие, которое ставит под угрозу урожайность, не имеет смысла на конкурентном рынке; ты уходишь из бизнеса. Урок заключался в том, что альтернативная химия должна в первую очередь соответствовать механическим характеристикам.
Другая реальность — стоимость модели. Для формования корпуса вам потребуются металлические модели, обычно из железа или алюминия, обработанные по высоким стандартам. Они дорогие. Если вы выполняете работу в небольших объемах и с большим количеством смешанных деталей, экологические затраты на производство этой модели могут никогда не амортизироваться за счет небольшой партии отливок. Этот процесс становится по-настоящему «устойчивым» только в целостном представлении, когда вы используете большие объемы или очень длинные производственные циклы по одной и той же схеме. В противном случае вам лучше использовать более гибкий процесс, даже если он менее эффективен в расчете на единицу продукции.
Итак, устойчиво ли это? Вердикт цеха
После всего этого я думаю так: литье ракушек для чугунные детали может быть более экологичным способом по сравнению со многими другими методами литья, если — и это большое «если» — ваша операция оптимизирована для него. Если вы заливаете большие объемы одинаковых деталей, эффективно управляете рекультивацией песка (даже если она осуществляется за пределами площадки) и используете точность размеров для сокращения отходов механической обработки, то да, вы на правильном пути. Эффективность использования материала на этапе формования реальна и значительна.
Но если вы представляете небольшую мастерскую, которая запускает линию по производству снарядов на короткие партии, сталкивается с плохим обращением с песком и борется с процентом брака, любые экологические преимущества быстро испаряются. Устойчивость не заключена в названии процесса; дело в том, как вы им управляете. Все дело в загрузке расплава, полной внутренних возвратов, в хорошо сохраняемых моделях, которые служат десятилетиями, и в инженере-конструкторе, который работает с вами, чтобы сделать деталь пригодной для литья, а не только для механической обработки.
В конечном итоге для нас это инструмент. Пресс-форма — фантастический инструмент для определенных работ, и при правильном использовании она приносит меньше вреда при том же результате. Это самое честное определение промышленной устойчивости, которое вы можете получить от человека, на ботинках которого есть смоляная пыль. Это не революция; это осторожное, иногда беспорядочное развитие практики. И это настоящая работа.
