淺談機械工程中的節(jié)材方法研究

郝杰

【摘要】概述了機械工程中材耗的現(xiàn)狀，對機械工程中的節(jié)材途徑進行了分析探討，并就其未來發(fā)展做出了展望，旨在為機械工程中高效節(jié)材的實現(xiàn)提供借鑒與支持。

【關(guān)鍵詞】機械工程；材耗；節(jié)材途徑；展望

機械工程行業(yè)在現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展當中具有重要的支柱作用，其發(fā)展程度同社會建設(shè)息息相關(guān)。近年來，機械工程行業(yè)取得了顯著成績，讓我們對其未來發(fā)展更具信心，但不可否認，大量的材料浪費是其行業(yè)發(fā)展中的顯著問題。能源日趨緊張是我國的客觀國情，而機械工程中大量材料的浪費顯然同現(xiàn)實情況存在矛盾，很大程度上阻礙了國民經(jīng)濟的發(fā)展。因此，對機械工程中的節(jié)材途徑進行探討，尋求機械工程與國民經(jīng)濟間的平衡就顯得十分必要，這對于我國機械工程行業(yè)的長足、穩(wěn)定發(fā)展具有積極的現(xiàn)實意義。

1 機械工程中的材耗現(xiàn)狀概述

我國機械工程中的材耗現(xiàn)狀主要表現(xiàn)為以下兩個方面：

（1）原材料在機械產(chǎn)品成本中所占的費用過高。相關(guān)統(tǒng)計表明，機械工程的鋼材消耗每年高達1000萬t，占據(jù)全國鋼材消耗總量的15%～20%，且機械產(chǎn)品成本中，原材料的費用要高于60%。

（2）鋼材利用率偏低。我國機械工程中的鋼材利用率約為60%，相比于發(fā)達國家，存在15%左右的差距，而每一個百分點的提升就意味著每年約有10萬t鋼材被節(jié)省下來。同時，我國機械工程中鑄鍛件綜合廢品率偏高，浪費了大量的能源和原材料，依據(jù)對部分企業(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%，這相比于國外低于5%的平均水平，差距明顯。此外，我國的重要基礎(chǔ)件壽命偏短，很不符合我國機械系統(tǒng)中對節(jié)材技術(shù)的政策要求。可以說，新時期機械工程中的有效節(jié)材已經(jīng)成為機械系統(tǒng)所要面臨的重要課題。

2 機械工程中的節(jié)材途徑分析

鋼鐵等金屬材料是機械工程中節(jié)材的重點，當然對于其他原材料的節(jié)約也應(yīng)給予足夠的重視。結(jié)合機械工程特點，可通過以下途徑來實現(xiàn)有效節(jié)材：

2.1 以先進技術(shù)為支撐，促進材料利用率的提高

將先進制造技術(shù)引入到機械工程生產(chǎn)過程當中，可進一步提高鑄件精度，降低廢品率，從而節(jié)約材料使用量。實際機械生產(chǎn)中，應(yīng)在堅持科學套材、集中下料的基礎(chǔ)上，應(yīng)用如下先進技術(shù)：采用數(shù)控編排、自動切割技術(shù)，對各種精度進行推廣，應(yīng)用中溫剪切、帶鋸床等下料新設(shè)備；通過大力應(yīng)用先進的焊接技術(shù)，降低焊條的使用數(shù)量；落實可控氣氛的推廣，規(guī)避金屬氧化作用的發(fā)生；積極應(yīng)用先進熱處理技術(shù)，促進零部件壽命的提高；就關(guān)鍵基礎(chǔ)體而言，需擴大脫氧鋼和精煉鋼的使用范圍，并通過有效應(yīng)用表面熱處理技術(shù)和熱處理技術(shù)，來延長基礎(chǔ)體使用壽命；強化材料表面處理技術(shù)的應(yīng)用，促進材料表面性能的提高，從而在最大程度上保障節(jié)材的實現(xiàn)。

2.2 引入先進防腐蝕技術(shù)，保障設(shè)備壽命

機械工程中腐蝕問題是難以避免的，其在很大程度上制約了經(jīng)濟的發(fā)展，如腐蝕會造成零件和機器設(shè)備損失，對正常生產(chǎn)有著不利的影響。當機器發(fā)生腐蝕情況時，會對產(chǎn)品質(zhì)量造成直接傷害，導致新工藝難以被立即使用，在情況嚴重時，便會導致安全事故的發(fā)生。就相關(guān)資料來看，全球每年約有942億元的腐蝕損失，其中金屬腐蝕損失占據(jù)20%左右，可謂一項巨大的資源浪費。因此，對于機械工程中的節(jié)材來說，防腐蝕應(yīng)成為重要手段。在科學技術(shù)不斷發(fā)展的今天，不斷涌現(xiàn)出新的防腐蝕方法和材料，其相關(guān)技術(shù)水平亦不斷提升，如新型電弧噴涂防腐技術(shù)等，在機械工程中注重這些先進技術(shù)、方法、材料的引入，對于保障設(shè)備壽命，實現(xiàn)工程節(jié)材意義重大。

2.3 強化對新材料的應(yīng)用，促進用材結(jié)構(gòu)進一步完善

在機械工程中，應(yīng)當積極推進新材料的推廣應(yīng)用，促進用材結(jié)構(gòu)的改善，有效提高用材水平。節(jié)能節(jié)材新材料包括冷成形鋼、切削鋼、感應(yīng)淬火鋼、高強度低合金鋼、冷撥鋼管、新型模具鋼等，在強化這些材料應(yīng)用的基礎(chǔ)上，通過對硬質(zhì)合金材料的擴大使用，來達到節(jié)約模具鋼、高速鋼的目的。同時，還需考慮擴大粉末冶金材料在家用電器、拖拉機、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，在交通運輸設(shè)備當中，應(yīng)積極推進復合材料和工程塑料的開發(fā)與應(yīng)用，以減少材料用量。

2.4 重視產(chǎn)品設(shè)計，促進材料潛力的充分發(fā)揮

機械工程中，產(chǎn)品的設(shè)計是中間環(huán)節(jié)，提升產(chǎn)品設(shè)計水平，對于充分發(fā)揮材料潛力十分重要。在實際產(chǎn)品設(shè)計當中，應(yīng)當著眼于輕量化的材料消耗，通過對價值工程方法、有限壽命設(shè)計、計算機輔助設(shè)計、防腐蝕設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計等的大力推廣，來保證產(chǎn)品用材的合理性，使其在安全可靠的基礎(chǔ)上有著緊湊的結(jié)構(gòu)。同時，應(yīng)考慮適當提高材料使用強度的等級，以促進材料性能潛力的充分發(fā)揮，進而達到材料消耗降低的目的。

2.5 強化再制造工程領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

再制造工程屬于新興產(chǎn)業(yè)，具有減少污染、節(jié)約資源、降低成本等功能，于我國尚在研究當中。就當前來看，對汽車、摩托車、計算機、電冰箱、空調(diào)等產(chǎn)品零件的再制造是研究的重要領(lǐng)域，通過再制造工程技術(shù)的應(yīng)用，不但能夠使原產(chǎn)品技術(shù)性能得到恢復，還能夠保障新材料、新工藝、新技術(shù)的及時引入，從而達到提升產(chǎn)品可靠性、技術(shù)性，延長其使用壽命的目的。相比于新品價格，再制造產(chǎn)品節(jié)省了約一半費用，是一種“變廢為寶”的新技術(shù)，開辟了節(jié)材的新篇章。因此，積極推進和強化再制造工程的研究，使其應(yīng)用日益完善和不斷推廣，將成為機械工程中節(jié)材的新途徑。

3 機械工程中節(jié)材途徑的未來展望

在經(jīng)濟、技術(shù)全球化的大形勢下，機械工程行業(yè)既面臨機遇，也需接受挑戰(zhàn)，再制造業(yè)作為節(jié)材途徑中的新突破，是應(yīng)對挑戰(zhàn)的有效手段，放眼節(jié)材途徑的未來，我們應(yīng)當看到再制造業(yè)的潛力與突出特點，其必將成為未來機械工程中節(jié)材的重要方式。材料的節(jié)約是一個系統(tǒng)的過程，最易見效、潛力最大的一個環(huán)節(jié)就是產(chǎn)品的設(shè)計制造過程。因此，加速對傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的改造升級就顯得十分迫切?？傊非笮路椒ㄅc先進技術(shù)的有效融合，是未來機械工程中節(jié)材的必然要求，亦是我們努力的大方向。

4 結(jié)語

機械工程在社會建設(shè)中不可或缺，但對其大力發(fā)展之下所產(chǎn)生的負面問題也一定要給予足夠的重視，其中，對材料的節(jié)約就應(yīng)當作為一個重要任務(wù)來抓。結(jié)合機械工程實際，參考上述內(nèi)容，有的放矢地實施節(jié)材方法，從而在最大程度上節(jié)約材料，這是對可持續(xù)發(fā)展理念的認同，需要在機械工程行業(yè)中不斷推廣。我們有理由相信，有效做好節(jié)材工作，機械工程必將更好地發(fā)揮其應(yīng)有效用，更好地服務(wù)于國民經(jīng)濟的發(fā)展。