機(jī)械工程中節(jié)材的措施研究

虞佳峰

【摘 要】隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展迅猛，同時(shí)也帶來(lái)了很多能源以及環(huán)境問(wèn)題，因此加強(qiáng)機(jī)械工程中材料的研究非常有必要，需要引起我們的重視，從而能夠在一定程度上降低能源的消耗，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。基于此本文分析了機(jī)械工程中節(jié)材的措施。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械工程；節(jié)材；措施

1、機(jī)械工程材料概述

1.1、性能。金屬材料金屬材料是指以金屬健結(jié)合并具有金屬特性的一類(lèi)物質(zhì)。它具有良好的性能，在比重、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱膨脹性、磁性、耐用腐蝕性、抗氧化性具有自身顯著特點(diǎn)。

1.2、分類(lèi)。金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。其中，黑色金屬又稱(chēng)鋼鐵材料，包括含鐵90%以上的工業(yè)純鐵，含碳2%～4%的鑄鐵，含碳小于2%的碳鋼，以及各種用途的結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金、精密合金等。有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，包括輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。

特種金屬材料包括不同用途的結(jié)構(gòu)金屬材料和功能金屬材料。其中有通過(guò)快速冷凝工藝獲得的非晶態(tài)金屬材料，以及準(zhǔn)晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導(dǎo)、形狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金，以及金屬基復(fù)合材料等。

1.3、生產(chǎn)工藝。通常先提取和冶煉金屬，有些金屬需進(jìn)一步精煉并調(diào)整到合適的成分，然后加工成各種規(guī)格和性能的產(chǎn)品。提煉金屬，鋼鐵通常采用火法冶金工藝，有色金屬兼用火法冶金和濕法冶金工藝；高純金屬以及要求特殊性能的金屬還采用區(qū)域熔煉、真空熔煉和粉末冶金工藝。金屬材料通過(guò)冶煉并調(diào)整成分后，經(jīng)過(guò)鑄造成型，或經(jīng)鑄造、粉末冶金成型工藝制成錠、坯，再經(jīng)塑性加工制成各種形態(tài)和規(guī)格的產(chǎn)品。對(duì)有些金屬制品，要求其有特定的內(nèi)部組織和力學(xué)性能，還常采用熱處理工藝，以提高其強(qiáng)度和硬度，滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)需要。

1.4、主要優(yōu)勢(shì)。金屬材料的力學(xué)性能全面，可靠性高，使用安全；具有良好的溫度使用范圍；良好的工藝性能；并儲(chǔ)量豐富，適合大規(guī)模應(yīng)用。

2、機(jī)械工程中的材耗現(xiàn)狀概述

我國(guó)機(jī)械工程中的材耗現(xiàn)狀主要表現(xiàn)為以下2個(gè)方面：

（1）原材料在機(jī)械產(chǎn)品成本中所占的費(fèi)用過(guò)高。相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，機(jī)械工程的鋼材消耗每年高達(dá)1000萬(wàn)t，占據(jù)全國(guó)鋼材消耗總量的15%～20%，且機(jī)械產(chǎn)品成本中，原材料的費(fèi)用要高于60%。

（2）鋼材利用率偏低。我國(guó)機(jī)械工程中的鋼材利用率約為60%，相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，存在15%左右的差距，而每一個(gè)百分點(diǎn)的提升就意味著每年約有10萬(wàn)t鋼材被節(jié)省下來(lái)。

同時(shí)，我國(guó)機(jī)械工程中鑄鍛件綜合廢品率偏高，浪費(fèi)了大量的能源和原材料，依據(jù)對(duì)部分企業(yè)的調(diào)查，鑄鐵件與鑄鋼件的廢品率均在10%以上，甚至有些企業(yè)要高于20%，這相比于國(guó)外低于5%的平均水平，差距明顯。此外，我國(guó)的重要基礎(chǔ)件壽命偏短，很不符合我國(guó)機(jī)械系統(tǒng)中對(duì)節(jié)材技術(shù)的政策要求。可以說(shuō)，新時(shí)期機(jī)械工程中的有效節(jié)材已經(jīng)成為機(jī)械系統(tǒng)所要面臨的重要課題。

3、工作中常見(jiàn)的機(jī)械工程材料消耗存在的問(wèn)題

3.1、在生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，原材料的成本過(guò)高。通過(guò)有關(guān)部門(mén)的調(diào)查顯示，機(jī)械系統(tǒng)每年在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)消耗掉鋼材大約 1000 萬(wàn)噸，占全國(guó)鋼材使用量的 15%～20%。機(jī)械產(chǎn)品的成本中原材料的費(fèi)用就占了一半以上。

3.2、鋼材的使用率很低。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國(guó)對(duì)鋼材的使用效率很低，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距極大。如果將利用率提高百分之一，就可以節(jié)省鋼材約十萬(wàn)噸。在我國(guó)，機(jī)械工業(yè)的鍛、鑄件廢品率很高，這大大浪費(fèi)了原材料和能源。調(diào)查顯示，一些企業(yè)鑄鋼件的廢品率大約在10%到 11%之間，鑄鐵件的廢品率在 12%到 14%之間，有的機(jī)械工廠(chǎng)的廢品率甚至達(dá)到了 20%，而發(fā)達(dá)國(guó)家廢品率通常都小于 5%。此外，我國(guó)基礎(chǔ)件還存在使用壽命不長(zhǎng)的問(wèn)題。例如我國(guó)的模具使用時(shí)間不到發(fā)達(dá)國(guó)家模具使用時(shí)間的一半。實(shí)際建造情況與國(guó)家的要求差距極大。

4、機(jī)械工程中節(jié)材的措施

4.1、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平，充分發(fā)揮材料潛力

提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平，充分發(fā)揮材料潛力，降低材料消耗以輕量化為目標(biāo)，大力推廣計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，有限壽命設(shè)計(jì)、防腐蝕設(shè)計(jì)和價(jià)值工程方法，使產(chǎn)品既可靠安全又結(jié)構(gòu)緊湊，用材合理；適當(dāng)提高材料使用強(qiáng)度等級(jí)，充分發(fā)揮材料性能潛力，降低材料消耗。 如對(duì)EQ-140汽車(chē)橋殼進(jìn)行疲勞研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)后，每臺(tái)減少5千克，新設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床與普通塔車(chē)床相比，采用數(shù)控伺服機(jī)構(gòu)后，省去刀架和溜板等，零件數(shù)目減少2/5。

4.2、逐步淘汰舊材料，提高新材料應(yīng)用比例，改善用材結(jié)構(gòu)

為了能在機(jī)械工程方面做到節(jié)約，首要的便是逐步淘汰舊材料，提高新材料應(yīng)用比例，在工作過(guò)程中需要加速?lài)?guó)家相對(duì)較新的高強(qiáng)度低合金鋼、冷成形鋼、等高效鋼的使用，在現(xiàn)實(shí)的工作過(guò)程中還需要鼓勵(lì)廠(chǎng)商多使用切削鋼、新型模具鋼等新材料。并且注意在一些相關(guān)的機(jī)械工作中開(kāi)發(fā)更為新式的材料，逐步淘汰一些老舊材料，提高材料的使用效率減少浪費(fèi)，并需要研制一些新型材料的替代品，以及材料的可再生利用，減少對(duì)傳統(tǒng)材料和能源的依賴(lài)。

4.3、在機(jī)械制造的過(guò)程中需要應(yīng)用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，提高材料的使用效率

為了更好的在機(jī)械工程中節(jié)材，需要在機(jī)械制造的過(guò)程中需要應(yīng)用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，提高材料的使用效率。眾所周知采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)不但能夠提高生產(chǎn)效率，而且還能增加所生產(chǎn)機(jī)械的精度，使得在機(jī)械工程的生產(chǎn)與制造過(guò)程中鑄、鍛件的優(yōu)質(zhì)比例不斷提高；現(xiàn)實(shí)的工作過(guò)程中還需注意，為了提高機(jī)械工程的使用年限，應(yīng)注意對(duì)材料的表面進(jìn)行適當(dāng)處理。通過(guò)這些先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，來(lái)不斷提高材料的使用效率，減少浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程中節(jié)材目的。

4.4、在機(jī)械的使用過(guò)程中為有效增加機(jī)械使用時(shí)間，需注意防腐技術(shù)的應(yīng)用

在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)與工作過(guò)程中，所需要面對(duì)的一大重要問(wèn)題便是機(jī)械的腐蝕問(wèn)題，腐蝕問(wèn)題處理不好，不但會(huì)影響機(jī)械工程所生產(chǎn)出產(chǎn)品的精度與嚴(yán)謹(jǐn)，也會(huì)對(duì)社會(huì)主義的正常生產(chǎn)起到阻礙作用，另一方面機(jī)械的腐蝕問(wèn)題還會(huì)使得機(jī)械的出現(xiàn)老化等問(wèn)題，使得本身制作這一機(jī)械的材料便是一種浪費(fèi)。在現(xiàn)實(shí)的機(jī)械工程工作過(guò)程中，防腐問(wèn)題且不可小視，長(zhǎng)久的腐蝕問(wèn)題所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失不可估量。

因此，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程中節(jié)材目的，國(guó)家應(yīng)加快對(duì)機(jī)械防腐問(wèn)題的研究，開(kāi)發(fā)新型防腐材料，探尋新的防腐手段與方法，減少腐蝕所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，使機(jī)械壽命得以延長(zhǎng)。

4.5、在機(jī)械工程的使用過(guò)程中應(yīng)主義再造工程的推進(jìn)

時(shí)下的中國(guó)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得機(jī)械制造業(yè)得以短時(shí)間內(nèi)得以提高，特別是改革開(kāi)放后的這些年，使得冰箱、電視、汽車(chē)等機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量不斷增加，進(jìn)入尋常百姓家，這些機(jī)械產(chǎn)品給廣大市民帶來(lái)一定便利的同時(shí)，也出現(xiàn)一定問(wèn)題，主要是隨著機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品推陳出新的速度相對(duì)較快，淘汰的速度也相對(duì)較快，使得一些老舊產(chǎn)品的處理便形成一定問(wèn)題。

在大街上現(xiàn)在隨處可見(jiàn)的報(bào)廢汽車(chē)，淘汰的電視、冰箱等老舊電子產(chǎn)品也對(duì)城市的環(huán)境問(wèn)題造成一定影響。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程中節(jié)材的目的，便需要國(guó)人在現(xiàn)實(shí)的生活與生產(chǎn)過(guò)程中注意機(jī)械產(chǎn)品再造過(guò)程的推進(jìn)。再造技術(shù)的推進(jìn)主要是倡導(dǎo)在生產(chǎn)與生活的過(guò)程中，很多機(jī)械產(chǎn)品由于其非可再生性，要求國(guó)人能夠堅(jiān)持使用的便不能隨便拋棄，能夠修繕的便不變換新，對(duì)于實(shí)在不能使用的機(jī)械產(chǎn)品，要注意將一些可用的零部件拆卸下來(lái)，使用在一些同型號(hào)的機(jī)械上面。

5、機(jī)械工程材料前景展望

5.1、應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)效益良好。隨著材料設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)及使用性能試驗(yàn)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的金屬材料得到迅速發(fā)展，新的高性能金屬材料不斷開(kāi)發(fā)出來(lái)。如快速冷凝非晶和微晶材料、高比強(qiáng)和高比模的鋁鋰合金、有序金屬間化合物及機(jī)械合金化合金、氧化物彌散強(qiáng)化合金、定向凝固柱晶和單晶合金等高溫結(jié)構(gòu)材料、金屬基復(fù)合材料以及形狀記憶合金、釹鐵硼永磁合金、貯氫合金等新型功能金屬材料，已分別在航空航天、能源、機(jī)電等各個(gè)領(lǐng)域獲得了應(yīng)用，并產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。

5.2、應(yīng)對(duì)市場(chǎng)缺陷，推動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展。目前，我國(guó)金屬材料行業(yè)呈現(xiàn)出起穩(wěn)回升、發(fā)展逐漸向好的良好局面。雖然金屬材料行業(yè)發(fā)展很快，但是市場(chǎng)存在的一些問(wèn)題不容忽視，如市場(chǎng)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品質(zhì)量下降、創(chuàng)新乏力等。今后應(yīng)該對(duì)金屬加工行業(yè)進(jìn)行調(diào)研分析，推動(dòng)技術(shù)整合，建立長(zhǎng)期合作的固定客戶(hù)，秉承顧客至上銳意進(jìn)取的精神旗幟，獲得廣大消費(fèi)者好評(píng)。在不斷的進(jìn)取創(chuàng)新中為金屬加工行業(yè)的消費(fèi)者服務(wù)，金屬材料行業(yè)前景將不斷上升。

總之，近幾年社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，機(jī)械工程行業(yè)的發(fā)展也是得到很大提高，成為了我國(guó)經(jīng)濟(jì)重要支柱，但是其在發(fā)展的過(guò)程中造成了很多的材料浪費(fèi)情況，從而阻礙經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此需要引起我們的重視，采取有效的措施進(jìn)行控制，從而進(jìn)一步出去我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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