绿色制造背景下的机械制造工艺

摘 要：机械制造业是第二产业的重要组成部分,是人类创造财富的重要途径.但是,机械制造业在给人类创造财富的同时,也在毁灭人类的另一种不可再生的财富——生态环境.这一问题越来越为人们所重视,绿色制造的概念应运而生.本文从绿色备料、绿色制造工艺过程、绿色工具运用、绿色产品处理四个方面对绿色制造背景下的机械制造工艺进行探讨.

关 键 词：绿色制造；机械制造工艺；环保

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2013）07-0140-02

自从19世纪的工业革命发生后,人类的工业制造水平获得了显著的提升,产出和产成总量也获得了巨大的提高.但是,这些成就的获得是以资源的大量消耗和对环境的破坏为代价的.为了获得经济快速发展,人类肆意开发自然资源,造成生态破坏、资源浪费、环境污染等问题.这些问题日益凸显并且越来越被人们重视,“绿色制造”的概念也被提出来.

绿色制造的内涵及意义

绿色制造指能够合理地减少、消除传统制造业给人类环境带来恶劣影响的一种新型的机械制造方式.它符合科学发展观的实质,可将经济增长与人类社会可持续发展联系起来,进而达到使环境的承受能力与人类的经济发展速度相适应的目标,并为人类社会可持续发展奠定基础.

绿色制造运用于机械制造工艺首先有利于机械制造业的可持续和健康发展.其次,这一先进理念的运用能够从产品设计到产品生产直至产品完成这一完整的过程中实现节约资源、节省能源、减少能耗的目标,从而以最少的资源消耗获得最大的成果回报,并且实现对环境的最小甚至是零污染.

那么,绿色制造在实际机械制造工艺中的运用如何呢?

绿色制造在机械

制造工艺中的运用

绿色制造在机械制造工艺中的运用其实就是通过先进理念和新兴技术相结合从而产生的一种新型的制造工艺技术.我认为,可从以下几个方面实现机械制造工艺中的绿色制造.

(一)绿色备料

机械制造工艺的备料是指原材料和零件坯料的准备,这是机械制造工艺得以实施和完成的第一步.

首先,原材料和坯料本身需要具有先进的性能,较其他同类产品具有更显著的环保性；其次,尽可能选取高回收率的原材料和坯料,这样才能使原材料和坯料得到充分运用,并减少企业的运营成本；再次,进行原材料和坯料选取要时刻遵循可回收、可分解、可再生这一原则,并尽可能选取低毒、无公害的原材料和坯料.这样,材料在获得高使用率的同时减少了处理原材料和坯料的能耗.

(二)绿色制造过程

机械制造的主线是工艺制造过程,而工艺制造过程其实就是改变生产对象的外观形状、大小及其性质.主要包括毛坯制造、零件加工、热处理、产品的装配和实验,含有的工艺过程主要有铸造工艺过程、焊接工艺过程、加工工艺过程、热处理表面处理工艺过程以及装配、试车工艺过程.

我国当前机械制造业中的绿色制造工艺主要有快速原型制造、干式切削、准干式切削、精确成形、生产废物再利用等工艺.

快速原型制造快速原型制造技术又被称为“RP技术”即快速成型技术.这种技术是借助计算机三维CAD数据,然后通过快速成型机将一层层材料堆积成实体原型.由于这种技术借助三维CAD数据从而能够在不使用基本的模具、刀具等情况下在最短的时间内制造出符合有关要求的任意零件和三维实体,并且能够顺利有效地完成有关零件的生产.这种工艺的使用减少了模具和刀具的损耗,节省了资源,并且借助数据构图能够准确而迅速地获取有关产品的成品,在制造效率得到提高的同时,也相应降低了有关的生产成本.

干式切削、准干式切削切削是机械制造中对原材料和坯料进行有效加工的必要手段,而传统的切削工艺中常常借助切削液来更好地完成切削工艺.但是,由于切削液的成分是磷酸钠、四硼酸钠和偏硅酸钠,这种成分构成就导致其成为制造工艺对环境污染的重要污染源之一.因此,如何解决切削液对环境的污染一直是绿色制造工艺思考的问题.当前所运用的干式切削和准干式切削正是对这一污染源问题的有效解决方法.干切削的方法多种多样,但目前应用最多的是干车削这一加工方法.这种方法采用了强冷风磨削等方式,从而能够以最快的速度对液氮进行冷却,强冷风磨削是通过热交换器把压缩空气用液氮冷却到-110℃,然后经喷嘴喷到磨削点上.由于压缩空气温度很低,所以在磨削点上很少有火花出现,也几乎没有热量产生,因而工件变形极小,可得到10μm以内的椭圆度.在这一过程没有热量产生,所以耗能很低.准干式切削并不意味着就不用切削液,由于其对基本的制造器械具有较高的要求,所以当前的应用范围还比较有限.当机床调整到最佳状态时,每工时所消耗的切削液在50～125mL/h之间,刀具、工件和切屑都是干燥的.此种方法因为其方式的特殊性能够实现既不污染环境又节约资源的目标.干式切削、准干式切削技术的运用是做好绿色制造工艺的有效环节,并在一定程度上节约了切削液的使用成本.

精确成形在机械制造中毛坯的打磨和制造一直是一项耗时、耗能、耗物的工作,所以如果能够以最快、最有效地方式完成毛坯制造就能够在绿色制造的路上前进一大步.新兴的“精确成形”技术其实就是针对毛坯制造工艺开发出来的新方法.精确成形其实包含两个方面的含义：第一是选取自由成形的毛坯从而直接减少毛坯制造这一工序；第二是借助新技术,采取精密铸造、冷挤压、直接沉积等成型技术对毛坯进行加工.这两者都能够直接或间接地减少毛坯制造过程中的资源、能源和材料的耗费,并大大提升毛坯的制造速度.

(三)制造工艺工具的绿色使用

在机械制造工艺中,工具是其中的重要组成部分,要想更好地完成绿色制造,就必须要考虑如何实现工具运用中的节能、减排、减耗这一问题.在机械制造工艺中常用的工具有电焊机、钻头、砂轮机等.那么,在实际工艺制造过程中如何合理运用这些工具,从而实现工具为绿色制造贡献一份力量呢?我认为,应依据实际情况选择不同类型的工具,根据加工对象选择是用风动砂轮机还是电动砂轮机,根据焊缝的空间位置选择要平焊、立焊、横焊还是仰焊.这些根据实际进行合理选择就能减少工具使用过程中的能源损耗,节约资源的同时获取最佳的制造效果.

(四)绿色产品处理

产品的绿色处理是指产品在被鉴定为无法使用或报废后,通过回收方式,采取合理的制造工艺方法,从而在废弃产品的基础上制造出新产品的一个过程.

绿色产品处理这一方式需要注意的是：新产品的原材料必须是废弃的旧产品,产出后必须符合一定的使用标准,成本必须比同种产品的完全重新生产成本低,获得过程必须是绿色的,并且对环境的污染程度要尽可能低.

结语

绿色制造运用于机械制造业是经济、环境社会获得可持续发展的有效方法,对于机械行业的长远健康发展具有深远的影响和意义.同时绿色制造工艺的“绿色”不仅仅体现在某一个方面或某一个环节,而体现在一个完整的过程之中,并且每一个环节和过程都能尽可能实现“节能、减排、减耗”的环保目标.