摘要: 機械加工會在不同程度上對環(huán)境產(chǎn)生污染,因此,人們應更加注重綠色制造工藝技術(shù),促進產(chǎn)業(yè)升級,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。機械加工過程中產(chǎn)生的廢棄物會對環(huán)境造成巨大污染,導致全球環(huán)境逐漸惡化,同時也造成極大的浪費,嚴重破壞生態(tài)環(huán)境。如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的機械加工模式,會對社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響,因此,大力發(fā)展綠色加工制造工藝技術(shù)尤為重要。綠色環(huán)保理念在機械設計制造上的應用,不僅對節(jié)約資源和改善環(huán)境有積極作用,適應了時代的發(fā)展,而且對機械設計制造行業(yè)也具有深遠意義的影響,促進其向著節(jié)能化和人性化方向發(fā)展,擴大了其發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞: 機械加工;綠色制造; 工藝技術(shù)
綠色制造工藝是以傳統(tǒng)工藝為基礎,結(jié)合表面技術(shù)、材料科學、控制技術(shù)等先進機械制造方法的工藝技術(shù),可節(jié)約成本、降低環(huán)境污染、合理利用資源。綠色制造工藝主要分為三類: 綠色節(jié)能型工藝技術(shù)、環(huán)保型綠色工藝技術(shù)、節(jié)約資源型的綠色工藝技術(shù)。
1 綠色制造在機械加工中的應用
(1)干式加工技術(shù)。該加工技術(shù)方式多樣,如干銑削、干車削、干式螺旋加工、干鉆削、干式齒輪加工等,干式加工技術(shù)是在機械加工過程中,不使用冷卻潤滑液的機械加工技術(shù)。相對來說,干式加工方式并不是最先進的加工技術(shù),在機械加工中的應用已有較長時間,但該加工方式的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生變化。干式加工技術(shù)已經(jīng)在美國得到廣泛應用,一些歐洲企業(yè)也在應用這種加工技術(shù)。
(2) 機床技術(shù)。在干式加工中,切削部位容易產(chǎn)生切削熱,如果不能及時做好散熱,就會導致機床受熱不均衡,使機床變形,機床一旦變形,就會導致加工精度不準確。因此,循環(huán)冷卻是機床必須配備的系統(tǒng),它可以有效分散切削產(chǎn)生的熱量,具有較好的隔熱作用。實驗表明,在高速切削條件下,干式切削可以有效減少刀具、機床、工件的熱量。由于干切削所產(chǎn)生的切屑較為干燥,也可以將干切屑的機床設計為成立軸和傾斜式的床身。機床工作臺的傾斜蓋板必須采用隔熱材料制作,并在機床上設置過濾系統(tǒng),以便排除加工產(chǎn)生的灰塵,有效隔離機床的重要部位。隨著科技的快速發(fā)展,機床技術(shù)的切削加工藝也在迅猛發(fā)展,而高速切削機床技術(shù)的快速發(fā)展為干切削營造了良好加工條件,相對精密的切削機床來說,還可以在機床設置監(jiān)控系統(tǒng),以有效檢測切削部位的溫度和切削力度,檢測刀具的磨損程度,同時配備機床補充裝置。
(3)低溫切削工藝。低溫切削工藝一般使用于相對難度較大的材料加工中,如高錳鋼、鈦合金、淬硬鋼等,需要配置一些低溫冷風裝置,如間接冷卻裝置、氮氣流裝置等。由于這些裝置成本比較高,因此機械加工技術(shù)發(fā)展受到限制。在某些發(fā)達國家中,低溫冷風切削工藝的研究已經(jīng)比較成熟,已廣泛應用于各大機械加工企業(yè)中,尤其是在日本應用較為普遍。我國對其也進行了深入研究,相信未來我國的低溫風冷裝置也會得到廣泛應用。
2實現(xiàn)綠色制造工藝技術(shù)的方法
(1) 重視綠色設計。綠色設計是綠色工藝技術(shù)的設計環(huán)節(jié),應全面考慮環(huán)境與資源屬性,如制造性、回收性、拆卸性等,盡可能減少對環(huán)境的污染,設計目標也應充分考慮工藝技術(shù)功能、壽命、質(zhì)量、經(jīng)濟性、社會性。在綠色制造工藝的操作中,必須要考慮機械加工與環(huán)境的關(guān)系,注重加工材料的選擇,優(yōu)化機械結(jié)構(gòu),提高能源利用率,重視制造工藝技術(shù),減少加工產(chǎn)生的有害物質(zhì)。要延長綠色制造工藝技術(shù)的使用期限,有效減少資源的浪費,減少污染物和廢棄物的排放。重視綠色制造工藝技術(shù)的應用和研發(fā),促進機械加工業(yè)的發(fā)展。
(2) 改進制作工藝。要堅持因地制宜的原則,在參考完外部環(huán)境之后選擇合適的加工工藝。機械零部件的加工工藝不同,要考慮所選的加工工藝是否與設備匹配。只有所選的與生產(chǎn)的設備相匹配,才能發(fā)揮設備的正常水平,合理的利用原料,減少廢品和次品的產(chǎn)生,提高生產(chǎn)效率?,F(xiàn)今溫鍛就是有優(yōu)于熱鍛與冷鍛的優(yōu)點,才被廣泛運用。冷鍛使金屬的塑形變低,變形易開裂,降低了生產(chǎn)效率;熱鍛工序繁多,工件精度差,鍛件易產(chǎn)生氧化、脫碳、燒損。再從環(huán)境保護和節(jié)約能源方面考慮,精度高、工序少、自動化程度高的溫鍛就成為優(yōu)選。其次還要考慮合理安排和調(diào)整施工工序,做到高效、節(jié)能。另外應用清潔、節(jié)能和高效的熱處理技術(shù)、真空熱處理技術(shù),工件可以有效地實現(xiàn)無氧化、無碳化和無滲碳,并能達到脫脂除氣的效果;應用離子滲碳技術(shù)不產(chǎn)生廢氣和有害煙霧,實現(xiàn)了高效和節(jié)能。
(3)選用低物耗原材料。機械加工中會大量使用不可再生的金屬材料,這會危害社會的可持續(xù)性發(fā)展。因此,機械加工業(yè)必須積極運用綠色低耗能的工藝技術(shù),不斷優(yōu)化工藝方案,引進先進的綠色制造加工工藝技術(shù)。在選擇材料時,不僅要重視材料的使用性能,還要與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào),完善機電產(chǎn)品功能,簡化機械加工結(jié)構(gòu),減少材料使用品種,盡量選用低能耗、污染小、可回收、容易加工的材料。在機械設計制造中,要在符合基本原則的前提下盡可能地選用環(huán)保型材料。
(4)選擇綠色環(huán)保的技術(shù)和設備。由于現(xiàn)有的機械產(chǎn)品不符合綠色環(huán)保理念,除了淘汰和改進不符合規(guī)定的產(chǎn)品和方法,還可以以技術(shù)和設備為切入點,充分應用計算機技術(shù)和先進的檢測手段,將綠色環(huán)保理念融入其中。比如,選擇耗油量低、運轉(zhuǎn)噪聲小、排放污染低的環(huán)保型發(fā)動機;為保證液壓系統(tǒng)的高效節(jié)能的工作,注意液壓設備的防塵和滲漏,選擇合適的油箱、管道和閥門等。在機械設計制造過程中,通過結(jié)合計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的模擬制造,及時發(fā)現(xiàn)設計的不合理之處,檢測性能的優(yōu)劣,規(guī)劃好工藝流程,做到減少人力物力的浪費,提高生產(chǎn)效率。在生產(chǎn)加工過程中,需要使用大量的煤炭、電力、有色金屬、鋼鐵等能源。隨著不可再生資源的逐年減少,對傳統(tǒng)機械加工工藝技術(shù)進行改進,引進先進的綠色制造工藝與節(jié)能工藝,充分利用太陽能,獲取輻射加工的高能源,逐步開發(fā)風能、生物能、地熱能、天然氣等新型無污染能源。
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(作者簡介廣東申菱環(huán)境系統(tǒng)股份有限公司)