Bättre miljöavtryck

Text av Håkan Fransson, teknisk chef för simulering, NovaCast Systems AB i Ronneby

Förbättra gjutgods miljöavtryck genom gjutsimulering

När en gjutgodsdetalj produceras genereras en hög mängd energi eftersom vi behöver smälta metallen och sedan hålla den vid hög temperatur under dess fyllning av formen. Detta innebär att produktionen av gjutgodset resulterar i ett stort miljöavtryck och höga koldioxidutsläpp under tillverkningsprocessen. Detta fotavtryck är oundvikligt men kan minskas genom att ändra hur man gjuter detaljen. Denna artikel kommer att fokusera på möjligheterna att förbättra detta och användningen av gjutprocessimulering för att stödja detta sätt att arbeta.

Möjliga förbättringar av gjutgodset och tillverkningsprocessen Det finns flera områden gällande gjutgodset och dess process som kan förbättras. Här är en lista över dessa möjligheter: • Genom att producera mer tunnväggigt gjutgods sparar man vikt och energi både under gjutprocessen och som färdig produkt Förbättra utbytet. Genom att minska mängden flytande material som behövs för att producera gjutgodset så sparar man material, energi och reducerar koldioxidutsläppen Optimera gjutparametrarna så att lägre temperatur kan användas under tillverkningen av gjutgodset för att spara energi och minska koldioxidutsläpp Optimera ingjutssystemet för fyllnad utan filter för ekonomiskt sparande men även att slippa den miljömässiga påverkan som tillverkning av ett keramiskt filter är. Optimera matningen och behovet av matare genom att optimera gjutgodset. Ju mindre behov det finns för exotermiska matare och ju mindre mängd material som krävs, desto mindre pengar, material och energi behövs samtidigt som koldioxidutsläppen minskas. Reducera defekterna i gjutgodset. Simulerade gjutgodsdetaljer sänker kassationen som i sin tur genererar lägre tillverkningskostnader, lägre energiåtgång, mindre material och mindre påverkan på miljön.

Vårt gjutsimuleringssystem, NovaFlow&Solid, framhäver kreativiteten att tillverka bättre gjutgods och mer effektiva ingjuts- och matningssystem. Det kostar betydligt mindre pengar att göra fel och testa i datorn och man kan dessutom testa nya alternativ utan att produktionen äventyras.

Hur NovaFlow&Solid underlättar jakten på minskat miljöavtryck: Med hjälp av ett simuleringsprogram kan man noggrant simulera risk för kallflytningar. Detta hjälper till att förstå hur tunnväggigt man kan gjuta och visar också flera olika sätt att minska den gjutna detaljens vikt genom att testa olika designer på ingjutsystemet.

Ett simuleringsprogram kan å andra sidan också hitta den lägsta möjliga temperaturen för fyllning av detaljen. Om en lägre temperatur behövs, minskas också hur mycket

Exempel på hur verklighetstrogen en simulering kan vara gällande kallflytningar.

man måste överhetta smältan. Allt detta resulterar i lägre energiförbrukning och lägre koldioxidutsläpp.

Genom att beräkna sugningar i simuleringsprogrammet får man en förståelse hur stora matare man verkligen behöver ha på en detalj. Man kan även testa olika kombinationer av matare för bästa utbyte. Utbyte = gjutgodsets vikt / (gjutgodsets vikt + matarens vikt + ingjutssystemets vikt) x 100 = x %

Under fyllningsstadiet i simuleringsprogrammet kan man beräkna hastigheten för att verifiera ingjutssystemets design. En klassisk beräkning är 1:2:4 som betyder att kanalens area ska vara dubbelt så stor som nedloppet och ingjuten bör vara dubbelt så stort som kanalen. Nedloppets strypning skall var längst ned i nedloppet. Inloppshastyigheten skall vara lägre än 0.5 m/s. Good Guy’s Index NovaFlow&Solid bidrar tillsammans med vårt Good Guys’ Index-program (GGI) till ett grönare sätt att arbeta. GGI räknar fram utbytet och hur man kan förbättra det. Man kan även beräkna hur mycket energi som går åt när man gjuter en detalj och hur mycket koldioxid som tillverkningen genererar. GGI och simuleringsprogrammet jobbar tätt ihop och ger möjligheten att justera och anpassa till exempel matnings- och ingjutssystemen och se vilken påverkan detta har på pris och miljö. Man kan även jämföra koldioxidutsläppen genom att justera energikälla. I den senaste versionen kan man även ta hänsyn till de omkringliggande processerna vid tillverkning att gjutgods med den nya “Process Editor”:

GGI fungerar också som ett gjutgodskalkyleringsprogram där man kan beräkna kostnaden för att framställa gjutgodset. Programmet är flexibelt och kan anpassas för flera olika material och processer. Det finns mallar för gravitations-, press- och vaxursmältningsmetoden. Good Guys’ Index kan användas separat där man manuellt lägger in nödvändiga värden för att göra beräkningar.

Genom att använda ett stabilt gjutsimuleringssystem I kombination med GGI kan man reducera sitt miljöavtryck avsevärt och göra hela sin gjuteriprocess grönare. På NovaCast har vi en slogan “Every casting counts™” som betyder att varje gjutgodsdetalj är betydelsefull. Vi skulle även kunna säga att varje kilogram har betydelse och även varje kilowatt, för den bästa resursen är egentligen den som aldrig behöver användas.