Understanding the Environmental Footprint of Projection Welding

ويستخدم الإسقاط في مجال اللحام على نطاق واسع في مجال السيارات والفضاء الجوي، وصناعة الأجهزة لسرعة وموثوقيتها وقدرتها على الانضمام إلى الجيولوجيات المعقدة، غير أن نفس التيار الكهربائي والقوى الميكانيكية التي تجعل العملية فعالة تؤدي أيضا إلى أعباء بيئية قابلة للقياس، ويكشف منظور دورة حياة شاملة أن استخدام الطاقة والانبعاثات والنفايات المادية والمخاطر المهنية تسهم جميعها في التأثير الإيكولوجي للعملية، إذ يمكن أن تحدد نقاط الصنع المحددة.

استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون

وبالإضافة إلى ذلك، فإن آلات الإلحام التي تستخدم في الإسقاط تسحب عادة حمولات كهربائية عالية - غالباً ما تكون 200 كيلوفولت أمبير أو أكثر خلال دورة مبللة، وعندما تكون الكهرباء مصدرها شبكات مهيمنة للوقود الأحفوري، فإن كل كيلوواط ساعة تحمل تكلفة كربونية مقابلة، وتفيد الوكالة الدولية للطاقة بأن استهلاك الكهرباء الصناعية يمثل نحو 30 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الواقع.

وبالإضافة إلى استخدام الكهرباء مباشرة، فإن تصنيع الكهروود المبللة، وأدواتها، ونظم التبريد، يجسد أيضا الطاقة، فمثلاً، يمكن للنحاس والمولدينوم - المواد الكهربائية المشتركة - أن يتطلب استخراجاً وإعادة صقلاً كثيفاً للطاقة، وقد تبين أن تقييماً للقطعة يُنشر في جواهراً للإنتاج الأنظف أن إنتاج الكهروجين يمكن أن يسهم بنسبة 15 في المائة.

النفايات والمواد الثانوية

وأثناء الإسقاطات، يتم توليد اللحوم والمشروبات والرشات والربطة في الوصلة بين اللحام، وترسل هذه النفايات الصلبة، في حين تعاد تدويرها في كثير من الأحيان، إلى مدافن القمامة إذا كانت بروتوكولات العزل غير موجودة، ويمكن أن تحتوي على عناصر مخففة مثل الكروم والنيكل والمنغنيز التي يمكن أن تتدفق إلى المياه الجوفية إذا ما تم تخزينها بصورة غير سليمة.

نوعية الهواء وسلامة العمال

كما أن الحرارة الشديدة للهب المشبع بالهواء تزدهر بخار المعادن والتدفقات، وتنتج مادة الجسيمات الدقيقة (PM2.5) والبخرة التي تحتوي على معادن ثقيلة، كما أن استنشاق هذه الهباء يمكن أن يسبب أمراضاً الجهاز التنفسي، وحمى الصمامات المعدنية، وآثاراً عصبية طويلة الأجل، وفي حين أن التهوية العادم المحلية ومعدات الحماية الشخصية تخفف من تعرض العمال، فإن الجدول الزمني المأخوذ به في السعة من السعة.

النهج المستدامة للتخفيف من آثار تغير المناخ

وتتجاوز الجهات المصنعة المتمركزة في الصناعة الامتثال لتندمج الاستدامة في كل جانب من جوانب الإلحام في الإسقاطات، وهذه الممارسات لا تقلل من الضرر البيئي فحسب بل تخفض في كثير من الأحيان تكاليف التشغيل وتحسن اتساق المنتجات، وتفصل الأقسام الفرعية التالية الاستراتيجيات الأكثر تأثيرا.

معدات الطاقة الفعالة والعمل على تحقيق الاستخدام الأمثل

(ب) إن إصلاح اللحامات التقليدية العاملة بالطاقة الكهرمائية بآلات من صنع البلدان النامية المبثوثة يمكن أن يقلل استهلاك الطاقة بنسبة تتراوح بين 20 و40 في المائة في الوقت الذي يوفر فيه رقابة أشد على البارامترات الرطبة، وتقضي النظم الصحفية التي تحركها أجهزة الضغط على الحاجة إلى مضخات الهواء المضغوط أو الهيدروليكية، ويزيد من تخفيض نفايات الطاقة.

Renewable Energy Integration

ويمكن للمصانع أن تقلل بدرجة كبيرة من البصمة الكربونية للحام عن طريق مصادر الكهرباء من الطاقة الشمسية أو الرياح أو وشراء شهادات الطاقة المتجددة في الموقع، وبالنسبة للمرافق في المناطق التي يوجد فيها إشعاع شمسي ووافر، يمكن للصفوف الضوئية السطحية أن تقابل جزءا كبيرا من حمولات اللحام النهارية، كما أن تخزين البطاريات بالجيل المتجدد يتيح أيضا لخطوط الحاملات أن تعمل خلال فترات الذروة دون أن تسحب برسوم الأحفورية.

إعادة تدوير النفايات والاقتصاد العلماني

ويولد الإسقاط اللحام مجرىين رئيسيين للنفايات هما: حرارة المعادن/الاشتعال والكهرباء المستعملة، ويمكن إعادة تدوير كل منهما، ويمكن جمع ورشات الميتال والرقيق وإعادتها إلى مؤسسات لإعادة الصهر، وتجنب استخراج الخامات الخامات العازلة، ويمكن إعادة تركيب أجهزة الإرسال الكهربائي أو إعادة تشكيلها باستخدام أجهزة التنظيف الكهربائي، مما يطيل أمد استهلاكها بنسبة 300 إلى 500 في المائة.

التخزين المتقدم ومراقبة الانبعاثات

وتستخدم نظم استخراج الصمامات الحديثة محركات متغيرة تعمل على تكييف تدفق الهواء استنادا إلى تركيز الصمامات في الوقت الحقيقي، مما يقلل من استخدام الطاقة عندما لا يكون اللحام نشطا، ولا يقوم جامعو الكارتريد الذين يلتقطون مواد إعلامية ذات طابع ناري باستخدام الجسيمات دون الميكرونية بصورة فعالة، مع اشتراط تنظيف نبضات أقل تكرارا، بالإضافة إلى ذلك، فإن أجهزة الاستشعار الذكية التي ترصد انخفاض ضغط الرشيحات وصيان عند الحاجة لا تطيل الرش النفايات.

اختيار المواد الخضراء

يمكن أن تقلل المواد الأساسية المختارة التي يسهل إقحامها بمدخلات أقل من الطاقة من الأثر البيئي، فعلى سبيل المثال، كثيرا ما تتطلب الفولاذات المنخفضة الطوافات ذات الحجم المرتفع تقلل من اللحام الحالي عن الصلب التقليدي للكربون نتيجة لانخفاض القدرة على المقاومة الكهربائية، وقد يؤدي استخدام المواد الممزوجة أو المجهزة بالغازلة إلى إزالة الحاجة إلى معالجة مضادة للارتجاج بعد الweld، مما يقلل من الاستخدام الكيميائي.

المعايير التنظيمية والصناعية

كما أن المبادئ التوجيهية للاتحاد الأوروبي بشأن تحديد المواقع الإلكترونية ومعايير كفاءة إدارة الطاقة في مجال المعدات الصناعية تدفع الجهات المصنعة إلى تصميمات أعلى من حيث الكفاءة، كما أن معايير التصنيع الدولية الواضعة التي تكفل عدم وجود معايير دولية واضحة للتصنيع، كما أن معايير الصنع الدولية للتصميمات السائلة الواعية، ] [FLSO] American Welding Society تقدم توجيهات بشأن تقليل النفايات والطاقة إلى أدنى حد ممكن في مد-1.

دراسات حالة في الإلحام المستدام

Supplier Automotive Tier — 1 Supplier Reduces Energy by 40 %

واستبدلت إحدى الموردات الرئيسية للسيارات بآلات الحام بالصحافة الهيدروليكية التي تحمل الإسقاطات المتحركة عبر ثلاثة خطوط إنتاج، وخفضت الوحدات الجديدة استهلاك الطاقة الاحتياطية بنسبة 80 في المائة، وقطعت متوسط الطاقة الحاملة لكل مشترك بنسبة 35 في المائة، حيث بلغ إجمالي كمية الطاقة الشمسية السطحية 500 كيلوواط ومصرف بطارية تبلغ 200 كيلوه، وهو ما يُدير الآن خطوط الحام على 100 في المائة من الطاقة المتجددة خلال ساعات ذروة ضوء الشمس.

إعادة تدوير الأجهزة المغلقة في تصنيع التطبيقات

وقد قام مصنع للأجهزة المنتجة لأطر الصلب لغسل الآلات بتنفيذ نظام لالتقاط الخردة مباشرة تحت محطات اللحام، ويتم جمع الوميضات المميتة والحواف المزروعة عبر المنقل وإرسالها إلى مؤسس قريب لإعادة صهرها إلى فحم فولاذي جديد، مع إعادة زراعة وإعادة تزين الكهروديس النحلية، وخفض المرفق استخدام المواد الخام بنسبة 18 في المائة، وتجنب استهلاك النفايات من مدافن القمامة.

التوقعات والابتكارات في المستقبل

فالتكنولوجيات الناشئة تعد بزيادة تقليص البصمة البيئية للحام المزود بالزجاجات، ويمكن أن يؤدي رصد عملية التوليد مع خوارزميات التعلم الآلي إلى اكتشاف الارتداء الكهربائي المبكر وتكييف البارامترات للحفاظ على الجودة مع التقليل من مدخلات الطاقة إلى أدنى حد، وفي جانب المواد، يمكن أن يؤدي رصد العمليات في مراحلها النهائية مع خوارزميات التعلم الآلات إلى اكتشاف الارتداء الكهربائي المبكر وتكييف البارامترات للحفاظ على الجودة مع تقليل مدخلات الطاقة.

ويتيح التوأم الرقمي لخطوط اللحام للمهندسين محاكاة استخدام الطاقة، وتدفق المواد، والانبعاثات قبل بدء الإنتاج المادي، مما يتيح إمكانية تصميم مخططات متطورة للاستدامة، واختيار البارامترات من مرحلة التصميم، وبما أن متطلبات تسعير الكربون واستدامة العملاء تزداد صرامة، فإن هذه الابتكارات ستنتقل من مكان إلى آخر، مما سيدفع الصناعة بأكملها نحو مستقبل أقل تأثيرا.

خاتمة

ولا يزال الإسقاط في الإلحام عملية تصنيع لا غنى عنها، ولكن أثره البيئي ليس ضئيلا، إذ يمكن تخفيض استهلاك الطاقة والنفايات المادية والانبعاثات تخفيضا كبيرا من خلال مزيج من تحديث المعدات، وتكامل الطاقة المتجددة، وتعميم النفايات، ومراقبة العمليات الأذكى، كما أن المصانع التي تستثمر في هذه الممارسات المستدامة لا تتقلص من آثارها الإيكولوجية فحسب، بل تكتسب أيضا مزايا تنافسية من خلال وفورات في المشهد، والاستعداد التنظيمي، وتحسين السمعة.