綠色制造的新型機械制造工藝技術(shù)

劉俊杰

摘要：現(xiàn)階段，伴隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，經(jīng)濟、環(huán)境和資源三者的關(guān)系越來越緊密，傳統(tǒng)的機械制造工藝技術(shù)因其在節(jié)能、環(huán)保方面不太理想，對生態(tài)環(huán)境造成破壞以及浪費能源的問題日漸凸顯，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的要求。越來越多的機械制造企業(yè)開始重視可持續(xù)發(fā)展的理念，逐漸開始在機械制造過程中推行綠色制造工藝技術(shù)，極大地改善了機械制造過程中污染環(huán)境和浪費能源的問題。本文以綠色制造工藝的概念及其應(yīng)用的必要性作為切入點，重點介紹綠色制造工藝和具體應(yīng)用，供相關(guān)技術(shù)人員參考。

Abstract： At the present stage， with the rapid development of social economy， the relationship among economy， environment and resources is becoming more and more close. The traditional mechanical manufacturing technology has been unable to meet the current requirements of sustainable development because of its unsatisfactory energy saving and environmental protection， the ecological environment damage and waste of energy. More and more machinery manufacturing enterprises begin to attach importance to the concept of sustainable development， and gradually begin to implement green manufacturing technology in the process of mechanical manufacturing， which greatly improves the problem of environmental pollution and energy waste in the process of mechanical manufacturing. In this paper， the concept of green manufacturing process and the necessity of its application as a starting point， focusing on the introduction of green manufacturing technology and specific applications， for the reference of relevant technical personnel.

關(guān)鍵詞：綠色制造;新型機械制造;工藝技術(shù)

Key words： green manufacturing;new mechanical manufacturing;process technology

中圖分類號：TH16? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0104-03

1? 綠色制造工藝概念和必要性

1.1 綠色制造工藝概念

綠色制造工藝是在傳統(tǒng)機械加工工藝的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化發(fā)展而來的，其目的是為了合理地利用資源，降低能源的消耗和減輕環(huán)境污染問題。綠色制造工藝有效地結(jié)合了材料科學(xué)、環(huán)境工程以及控制工程等多方面的工藝技術(shù)和理論。綠色制造工藝一般情況下可分為三種類型：低物耗工藝、低能耗工藝和環(huán)保型工藝。

低能耗綠色工藝，一般情況下也稱作節(jié)省能源型技術(shù)?，F(xiàn)階段，社會的迅速發(fā)展對能源的需求非常大，同時各類礦產(chǎn)資源也在不斷被消耗，逐年減少。這就需要機械制造企業(yè)合理推進綠色制造工藝，改進傳統(tǒng)的加工工藝，實現(xiàn)節(jié)約能耗和資源的目的。并加大資金投入，適當(dāng)引進先進的設(shè)備和加工技術(shù)，最大限度地提高能源利用率。

傳統(tǒng)機械加工產(chǎn)生大量的污染氣體，不僅污染環(huán)境，而且浪費能源。而環(huán)保綠色制造工藝可以有效地減少污染氣體的排放，從而達到保護環(huán)境的目的。

1.2 綠色制造工藝在機械加工應(yīng)用中的必要性

對于傳統(tǒng)的機械加工來說，不僅需要消耗大量的人力、物力、能源，而且存在加工時效長，效率低等問題。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機械加工工藝的弊端逐漸暴露，尤其是在環(huán)境污染、能源消耗等方面。因此機械制造企業(yè)為了促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，逐漸在加工制造過程中融入生態(tài)環(huán)保理念，合理應(yīng)用綠色制造工藝，不僅可以很好的實現(xiàn)機械加工，很大程度上也可以降低機械加工過程中對生態(tài)環(huán)境的影響，并提高資源利用率，保護我們賴以生存的地球，平衡經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護間的關(guān)系。

2? 基于綠色制造的新型機械制造工藝

2.1 資源節(jié)約型工藝

隨著科技進步，新型的機械制造工藝和技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和發(fā)展，工程塑料和冷擠壓成形技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機械制造領(lǐng)域中，該技術(shù)的應(yīng)用使得機械部件不必進行復(fù)雜的加工，直接就可以成型。該技術(shù)的應(yīng)用不僅有利于節(jié)省資源和能源的消耗，而且還在一定程度上縮短了機械制造周期，節(jié)省了大量的人力、物力和財力。冷擠壓成形技術(shù)來說，可廣泛應(yīng)用于機械制造中的臺階軸、齒輪花鍵、端面爪齒件以及孔類零件的加工中，相對于傳統(tǒng)加工工藝，不僅可以節(jié)省30%以上的成本，還能節(jié)省大量的原材料和能源消耗。除此之外，傳統(tǒng)的機械制造利用毛坯加工技術(shù)，不僅浪費大量的材料和人力，而且制造效果相對較差?，F(xiàn)階段，在綠色制造的理念下，機械制造中對于毛坯的加工一般采取集中化處理方式，有效的提高了毛坯制作的質(zhì)量和效率。對于毛坯切削來說，選用高速切削工藝，可有效提高切割精度和效率。

2.2 降低能耗型工藝

機械制造企業(yè)，作為高能耗型企業(yè)，在進行生產(chǎn)制造期間，需要利用非常多的金屬材料以及煤炭、電力等能源。隨著世界范圍內(nèi)礦產(chǎn)資源的逐年遞減，礦產(chǎn)資源的成本不斷升高，因此機械制造業(yè)的成本壓力也越來越大。這就需要全面貫徹綠色制造的理念，深入研究和應(yīng)用機械加工的降低能耗工藝。

現(xiàn)階段，常用的綠色制造工藝的方式有應(yīng)用新能源、管理節(jié)能等形式。對于新能源的應(yīng)用來說，包括將太陽能、潮汐能和風(fēng)能等清潔能源廣泛應(yīng)用于機械制造過程中。對于管理節(jié)能來說，其目的是系統(tǒng)地管理機械制造過程中的能源消耗情況，從而實現(xiàn)降低能耗的目的。通過合理管理設(shè)備，有效減少設(shè)備故障，減少設(shè)備在高能耗狀態(tài)下的工作時間，同時應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，并對傳統(tǒng)的加工制造技術(shù)進行優(yōu)化，最大程度地提高設(shè)備加工效率和能源利用率。除此之外，還要合理使用潤滑劑，并對潤滑劑加以改進，從而實現(xiàn)降低設(shè)備能耗高的問題。機械制造企業(yè)要融入節(jié)能環(huán)保的理念，研發(fā)、應(yīng)用性能好、環(huán)保節(jié)能的潤滑劑。不僅可以有效降低機械設(shè)備的能耗，提高機械設(shè)備的加工效率和能源利用率，還有利于延長設(shè)備使用年限，有利于企業(yè)經(jīng)濟效益的提高。最后，機械制造型企業(yè)還要重視對潤滑系統(tǒng)的改造。現(xiàn)階段，最為常用的工藝潤滑系統(tǒng)是混合式MQL系統(tǒng)，在綠色節(jié)能環(huán)保的理念下，合理改進潤滑系統(tǒng)還可以動態(tài)調(diào)整加工情況，對節(jié)約能源和減少污染具有重要價值。

2.3 生態(tài)環(huán)保型工藝

傳統(tǒng)的機械制造工藝會對我們的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的污染，所以要合理融入綠色制造的環(huán)保理念，有效降低機械制造對生態(tài)環(huán)境造成的影響，同時提高能源和原材料利用率，促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和人與自然的和諧共處。

首先，要合理改進燃燒方式和能源結(jié)構(gòu)，對煤炭進行去硫處理，合理應(yīng)用太陽能、天然氣等清潔能源。除此之外，還可以利用集中供熱的方式實現(xiàn)對老城區(qū)和產(chǎn)業(yè)基地的改造;其次，機械制造過程中會產(chǎn)生很多工業(yè)廢水，工業(yè)廢水的治理難度大、成本高，為了有效處理工業(yè)廢水，機械制造型企業(yè)必須從工業(yè)廢水的源頭進行管控，利用洗滌廢水和電鍍廢水處理技術(shù)，實現(xiàn)對工業(yè)廢水的綠色處理;最后，加強對材料的管理，傳統(tǒng)的材料并不節(jié)能環(huán)保，極易對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。因此機械制造企業(yè)必須要合理選擇生態(tài)環(huán)保材料，最大限度地保障生態(tài)環(huán)境。對于選擇材料來說，可以選擇貝氏體鋼、低滲馬氏體鋼和低滲碳性鋼等。同時在節(jié)約材料的前提下，還要考慮機械制造產(chǎn)品的性能，例如貝氏體鋼的強度、韌性相對較高，可以在淬火工藝應(yīng)用，不但可以提高機械的使用壽命，還有利于降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。除此之外，對機械制造來說，作為系統(tǒng)性工程，在各個生產(chǎn)階段都會產(chǎn)生污染問題，包括光污染、熱污染、噪音污染等，機械制造型企業(yè)必須加強對綠色工藝技術(shù)的深入研究，最大限度地保障人與自然的和諧共處。

3? 綠色制造工藝在機械加工中具體應(yīng)用

3.1 干式切削工藝

對于干式切削工藝來說，一般情況下不使用切削液，從而有效減少環(huán)境污染。在機械制造行業(yè)中，應(yīng)用干式切削技術(shù)與加工的材料有直接關(guān)系，對于合金等硬性材料來說，該技術(shù)處理相對比較困難;但對于鑄鐵來說，利用該技術(shù)極易完成加工。研究發(fā)現(xiàn)，在干式切削過程中，有95%以上的切削熱量在切削中消耗，這樣可以有效提高材料加工的精度，有利于節(jié)約材料和能源。但應(yīng)注意的是，在使用該技術(shù)時，盡可能地不要在高溫環(huán)境中施工，因為會出現(xiàn)加工材料和切削刀具粘連的現(xiàn)象，同時應(yīng)根據(jù)實際加工材料選擇最佳刀具和工件。

3.2 低溫切削工藝

低溫切削工藝作為高級綠色制造工藝，一般情況下，廣泛應(yīng)用于難度相對較大的材料加工過程中，例如高錳鋼、鈦合金等。應(yīng)用低溫切削技術(shù)時，需配備低溫冷風(fēng)裝置?，F(xiàn)階段，在美國、日本等發(fā)達國家的低溫切削技術(shù)發(fā)展已經(jīng)十分成熟，非常多的機械制造企業(yè)已經(jīng)大范圍應(yīng)用該技術(shù)，尤其是日本機械制造企業(yè)。

3.3 機床技術(shù)

在進行機械制造加工期間，使用干式切削技術(shù)可以實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，但極易在切削處產(chǎn)生大量的熱量，如果散熱不及時，機床就會出現(xiàn)變形，無法保障施工的準(zhǔn)確性。所以要合理配備機床冷卻系統(tǒng)，不僅要實現(xiàn)隔熱，而且還要及時將產(chǎn)生的切削熱量進行分散。研究發(fā)現(xiàn)，在進行高速切削時，干式切削可以有效降低切削熱量，因此可以選擇將機床床身設(shè)計成傾斜或立軸式，特別是機床工作臺傾斜蓋板的材料的應(yīng)具有隔熱性。除此之外，還要在機床上安置過濾系統(tǒng)，及時清理灰塵和垃圾，有效保護機床關(guān)鍵部位。隨著科技迅猛發(fā)展，機床切削工藝技術(shù)有了很大改善，高速切削機床技術(shù)也逐漸應(yīng)用于機械制造中。

4? 結(jié)語

綜上所述，相對于傳統(tǒng)的機械制造工藝技術(shù)而言，綠色制造工藝作為現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，在能耗、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等方面均比傳統(tǒng)機械制造工藝要好很多，綠色制造工藝技術(shù)在機械制造過程中的合理應(yīng)用是科學(xué)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的必然需求。所以，對于機械制造企業(yè)而言，一定要重視對綠色制造工藝技術(shù)的合理運用以及運用中的要點，最大限度地發(fā)揮綠色制造工藝技術(shù)的優(yōu)勢。在保證機械產(chǎn)品質(zhì)量、制造效率和安全的同時，有利于機械制造過程中的節(jié)約能源和保護環(huán)境。除此之外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對于機械制造企業(yè)來說，也要不斷的深入研究綠色制造工藝技術(shù)，不斷地更新和優(yōu)化技術(shù)，提高綠色工藝技術(shù)水平，促進機械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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