淺談機(jī)械工程中材料節(jié)約的途徑

韓建斌

【摘 要】進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基石，機(jī)械工業(yè)也取得了快速發(fā)展。然而，盡管我們?nèi)〉昧顺删?，但我們也?yīng)該看到我們?yōu)槟茉锤冻隽烁甙旱拇鷥r(jià)。能源短缺已經(jīng)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的致命瓶頸。中國(guó)的GDP占世界能源消費(fèi)的4 %，但占世界第二大能源消費(fèi)國(guó)的10 %。為了保持經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，我們必須節(jié)約資源消耗。因此，節(jié)約機(jī)械工程材料是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械工程；材料節(jié)約；方法

伴隨著我國(guó)綜合機(jī)械經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械材料能源的浪費(fèi)程度加劇，這直接影響我國(guó)綜合經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。我國(guó)的經(jīng)濟(jì)GDP幾乎可以占到全球GDP的一半，而能源的消耗更多，為了有效的維護(hù)我國(guó)綜合經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，提高經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展水平，我國(guó)需要加強(qiáng)機(jī)械工程材料的可持續(xù)穩(wěn)定節(jié)約資源消耗管理，對(duì)機(jī)械工程的節(jié)能消耗發(fā)展水平進(jìn)行持續(xù)性研究，提出適合機(jī)械工程材料的有效節(jié)能方案，更好的提高我國(guó)在機(jī)械制造工程上的節(jié)約性作用。

1機(jī)械工程材料浪費(fèi)現(xiàn)狀

1.1工程施工中材料浪費(fèi)現(xiàn)象普遍

材料費(fèi)占施工項(xiàng)目成本的比例較大，材料浪費(fèi)現(xiàn)象的確是一個(gè)普通而且很難杜絕的問(wèn)題，通常有以下兩種情況：一是人為浪費(fèi)，如：用錯(cuò)料、下錯(cuò)料、領(lǐng)錯(cuò)料、施工中跑冒滴漏等；二是正常浪費(fèi)，如：邊角余料、設(shè)計(jì)余量等。目前機(jī)械工程施工這一塊大多采用勞務(wù)大包模式，這樣的話，勞務(wù)只提供勞動(dòng)力，而工程材料主要是由公司直接采購(gòu)，然后由材料部下發(fā)給工人，由此，材料浪費(fèi)現(xiàn)象十分普遍，通常情況下的現(xiàn)場(chǎng)檢查，項(xiàng)目部其他管理人員兼職檢查，效果不太明顯。

1.2機(jī)械工程材料生產(chǎn)過(guò)程中廢品率偏高

目前，我國(guó)的機(jī)械工業(yè)材料生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)有了快速發(fā)展，但是與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，還存在較大差距，因?yàn)槲覈?guó)鋼材在機(jī)械工程材料生產(chǎn)過(guò)程中的利用率達(dá)不到80%，而發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)達(dá)到了90%以上，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每提高一個(gè)百分點(diǎn)就意味著可節(jié)約30萬(wàn)噸鋼材。我國(guó)機(jī)械工業(yè)的鑄、鍛件綜合廢品率偏高，造成原材料和能源的浪費(fèi)，鑄鐵件廢品率為8%-10%，鑄鋼件廢品率為7%-8%，有些廠甚至高達(dá)15%，而國(guó)外一般低于3%。此外，很多機(jī)械工程材料的基礎(chǔ)配件使用壽命短，如模具僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3。與國(guó)家有關(guān)機(jī)械系統(tǒng)節(jié)約材料技術(shù)政策中的要求相差甚遠(yuǎn)。

2機(jī)械工業(yè)中節(jié)約材料的方法

2.1提高產(chǎn)品加工制造過(guò)程中的利用率

在機(jī)械產(chǎn)品的加工制造過(guò)程中，為了使鑄件精度得到提高，我們通過(guò)一些先進(jìn)的制造技術(shù)和精密性成形技術(shù)，擴(kuò)大金屬件制造中的精鍛件比例，從而使模鍛、精鍛件的比例達(dá)到60%及以上；對(duì)于已經(jīng)被采用的集中下料工藝、科學(xué)套材技術(shù)、改進(jìn)下料工藝和裝備，進(jìn)行推廣；針對(duì)一些零部件壽命短的缺點(diǎn)，可以采用先進(jìn)的熱處理技術(shù)，延長(zhǎng)其壽命；很多企業(yè)的焊條用量很大，可以在員工入職培訓(xùn)時(shí)就采用比較先進(jìn)的焊接技術(shù)，以節(jié)約用量；在機(jī)加工企業(yè)中采用帶鋸床、中溫剪切等下料新設(shè)備，同時(shí)使各種精密，自動(dòng)、數(shù)控編排的切割技術(shù)得到應(yīng)用；為實(shí)現(xiàn)低耗能高節(jié)材的目標(biāo)，通過(guò)一些表面處理技術(shù)，提高并穩(wěn)定材料的表面性能；對(duì)于一些容易氧化的金屬，為了減少這方面的損失，要推廣可控氣氛，少、無(wú)氧化熱處理工藝和鍛造用保護(hù)氣氛加熱工藝和裝備；利用已有的行之有效的熱處理技術(shù)和表面處理技術(shù)，同時(shí)提高精煉鋼和脫氧鋼的適用范圍，從而有效的延長(zhǎng)制造過(guò)程中的關(guān)鍵基礎(chǔ)體（軸承、齒輪、彈簧、液壓氣動(dòng)元件、模具等）的使用壽命。

2.2積極開(kāi)發(fā)新材料的應(yīng)用范圍

深入了解機(jī)械工業(yè)范圍內(nèi)新材料的性能，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上合理擴(kuò)大新材料的利用范圍。對(duì)于高強(qiáng)度的低合金鋼、冷成型鋼和冷拔鋼等新興鋼材，可以合理使用以加強(qiáng)產(chǎn)品的強(qiáng)度和耐用性；使用一些節(jié)能新材料，如切削鋼、新型模具鋼、感應(yīng)淬火鋼等，改善現(xiàn)有的材料使用結(jié)構(gòu)；對(duì)于高強(qiáng)度的低合金鋼、冷成形鋼、冷拔鋼管等高效鋼，要推廣使用范圍；在汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械和家用電器設(shè)備范圍，擴(kuò)大合金材料的使用，加緊復(fù)合材料的使用開(kāi)發(fā)。

2.3加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)優(yōu)化

設(shè)計(jì)是產(chǎn)品制造和設(shè)備生產(chǎn)的靈魂。要實(shí)現(xiàn)節(jié)約材料，降低消耗的目標(biāo)，就必須充分挖掘材料的潛力，這就必然要求技術(shù)人員提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平，從分利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過(guò)程中，增加有限壽命設(shè)計(jì)、防腐設(shè)計(jì)，并運(yùn)用價(jià)值工程的方法，最終使現(xiàn)有設(shè)計(jì)得以優(yōu)化，新設(shè)計(jì)更有效，從而使產(chǎn)品性能可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，用材合理；同時(shí)，為了降低材料消耗，發(fā)揮材料的潛力，可以在設(shè)計(jì)中適當(dāng)提高材料使用強(qiáng)度等級(jí)；而采用數(shù)控伺服機(jī)構(gòu)后的新興經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，省去了刀架和溜板等，其零件數(shù)目相較原來(lái)減少了2/5。

2.4注重使用中設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)

設(shè)備的使用過(guò)程中，會(huì)因?yàn)榫S護(hù)不當(dāng)、缺乏保養(yǎng)而導(dǎo)致?lián)p耗嚴(yán)重，從而縮短使用周期，造成了浪費(fèi)。我們?cè)谌粘Ｊ褂弥?，?yīng)及早防范一些問(wèn)題，這其中很重要的方面就是腐蝕損耗。腐蝕問(wèn)題存在于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)，給日常生產(chǎn)造成了很大的危害。一些設(shè)備和零件會(huì)因?yàn)楦g而直接報(bào)廢，造成不必要的浪費(fèi)。與此同時(shí)，腐蝕會(huì)造成操作環(huán)境惡化，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，嚴(yán)重的話還會(huì)影響正常生產(chǎn)，引發(fā)安全事故。據(jù)估計(jì)，全世界每年因?yàn)楦g而損失的金屬量占金屬全年總產(chǎn)量的20%左右。這個(gè)驚人的數(shù)字在提醒我們，必須將防腐技術(shù)納入機(jī)械工業(yè)節(jié)能的課題研究中來(lái)，不能再對(duì)“腐蝕”這一自然界最大浪費(fèi)視而不見(jiàn)。

2.5加大機(jī)械產(chǎn)品循環(huán)再利用的研究和實(shí)踐

機(jī)械產(chǎn)品會(huì)因?yàn)椴环弦蠖Ｖ故褂?，在這其中卻有相當(dāng)數(shù)量可以再次改造優(yōu)化，重新發(fā)揮作用，而不是簡(jiǎn)單地?cái)R置。這一過(guò)程，稱之為“再制造工程”。在發(fā)達(dá)國(guó)家，再制造工程已經(jīng)經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展，雖然還屬于一個(gè)新興研究領(lǐng)域和新興產(chǎn)業(yè)，但是，國(guó)內(nèi)許多單位都已經(jīng)看到了它的功能和發(fā)展前景，很多已經(jīng)開(kāi)始了這個(gè)領(lǐng)域的研究。例如，通過(guò)熱處理修復(fù)技術(shù)，對(duì)那些長(zhǎng)期使用的發(fā)電設(shè)備上的重要零部件進(jìn)行處理達(dá)到恢復(fù)使用的效果。而首鋼也曾經(jīng)運(yùn)用再制造修復(fù)技術(shù)，修復(fù)了從國(guó)外進(jìn)口的二手設(shè)備，之后又使用了數(shù)年。還有些我們?nèi)粘Ｊ褂玫钠嚒㈦姳?、空調(diào)，摩托車等產(chǎn)品，通過(guò)對(duì)其中關(guān)鍵部件的再造，完全可以達(dá)到再次利用的效果。如此一來(lái)，不僅個(gè)人節(jié)約，也從宏觀上符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的方針政策。需要注意的是，在修復(fù)再造的過(guò)程中，我們不僅僅可以恢復(fù)原產(chǎn)品的技術(shù)性能，還可以運(yùn)用新的技術(shù)提高產(chǎn)品的性能。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，資源、能源和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日益突出。必須考慮材料的工程應(yīng)用，考慮國(guó)內(nèi)資源和市場(chǎng)供應(yīng)，并盡可能選擇生產(chǎn)過(guò)程中能耗低的材料。節(jié)約材料和能源的結(jié)果將不可避免地減少環(huán)境污染，有助于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。從人類可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā)，節(jié)約原材料和替代稀缺材料應(yīng)該是現(xiàn)代機(jī)械制造工程必須繼續(xù)探索的重要內(nèi)容之一。

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