機械制造過程綠色制造技術探討

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摘要：綠色制造技術也被稱為環境意識制造技術，其最終目的在于進一步促進循環利用資源。文章首先概述了綠色制造技術，其次，深入探討了綠色制造技術在機械制造過程中的應用，具有一定的參考價值。

關鍵詞：機械制造；綠色制造技術；應用

1概述

我國機械制造業在近年來得到了較快的發展，也取得了一定的成就，已經成為了我國支柱性產業之一，但機械制造業也是用水用電大戶，會排出大量的工業廢水、廢氣、廢物，一直以來都存在著低效率、高消耗的問題。據統計，我國機械制造業每年都會產生數以億噸計的工業廢水、廢氣、廢物，造成了嚴重的污染，也消耗掉了大量的寶貴資源。在這種情況下，社會各界都亟盼在機械制造過程廣泛應用綠色制造技術，為節能減排、營造和諧社會做出貢獻。文章就機械制造過程綠色制造技術應用進行探討。

2綠色制造技術概述

綠色制造技術是在傳統制造技術的基礎之上發展起來的，采用新型節能材料和先進制造技術來進行制造生產，使得制造出來的產品對環境污染小、成本低、質量高。

2.1綠色工藝

綠色制造的重要一環就是綠色工藝，清潔生產與綠色工藝緊密相關、密不可分；綠色工藝是指那些既能夠降低環境影響，又能夠保障產品質量的機械制造工藝技術；通常而言，綠色工藝有以下一些實現途徑：（1）基于環境負荷的相對尺度來確定其影響自然資源、人體健康、生物多樣性程度的評價；（2）對廢物排放、自然資源利用，以及水體、土壤、空氣可能造成影響的環境評價；（3）通過對原有設備和原有工藝機械改善來達到改變產品制造技術或者生產工藝的效果，將生態損壞、原材料消耗量、健康與安全風險、能源消耗、廢物生量降低到最低程度。（4）將原材料、過渡產品在工藝過程中實現循環利用。

2.2綠色材料

綠色材料也被稱為生態材料，是指在機械制造產品生產過程中選用那些對環境無害、無毒、噪聲小、能耗低的材料，或者有一定的危害性，但是在應用一些相應措施之后就可消除或者減少的材料，具有較佳的環境兼容性。

2.3綠色包裝

綠色包裝指機械制造產品所采用的包裝工藝、包裝材料都務必要滿足節能減排的要求。既要考慮到包裝材料的可回收性、可降解性、成本，又要考慮到機械制造產品的質量優良、包裝精美。在機械制造產品的包裝階段，要盡量選擇節能環保、循環利用率高、耐用性強的高科技綠色材料，例如可以選擇符合“3R1D”原則、可以自行降解、并且可多次循環利用的綠色包裝材料。

3綠色制造技術在機械制造過程中的應用

3.1鑄鍛焊工藝綠色化

美國作為消失模鑄造技術的發源，率先并領跑消失模鑄造應用于工業生產，其產量己占世界產量的50%以上。隨著工業技術的不斷發展和創新，鋁合金和黑色合金鑄件的技術被美國、日本等發達國家發展的非常成熟了，并且己進入大批量生階段。中國有26000多家鑄造企業，消失模鑄造企業僅100多家，中國鑄件年產量己達2400多萬t，消失模鑄造產量僅僅20多萬t。我國一汽輕型發動機用消失模鑄造法生產的鋁合金進氣管，毛坯重由原來金屬的3.39kg減少到2.84kg，機加工量減少30%，而且模具壽命提高了10倍。傳統的鉛錫焊料由于污染、抗蠕變性能差，已經完全不能滿足電子工業對其可靠性、環境性能的要求。

3.2切削加工工藝綠色化

德國制造的加工中心中將有5%用氣冷與潤滑性涂層刀具相結合來取代澆注式冷卻。但采用油基磨削液有一個缺點，那就是在加工過程中會產生煙霧，使工作環境發生變化而不利于生產，而且過多的使用磨削液會造成成本的增加。在各種加工方式中，其資源的使用量及污染量居于前列，要改善這種情況，可以采用干凍磨削方式來加工。針對單件小批量零件需求，德國開發出數控干切削加工鑄型，用于零件制造。同時，在機床切削加工過程，切削液的使用、存貯、采購都需要專門的物流系統和技術，會消耗掉10％-15％的加工成本，而若不能正確處理和使用切削液，那么必將會污染環境，危害到操作人員的身心健康，針對這種情況，可以將原來那種有害健康、高污染、高成本的濕切削過程用微量潤滑（MQL）技術、干切削技術來代替，進一步促進機械制造業的“綠色”。

3.3深孔鉆削工藝綠色化

亞干式加工是控制環境污染源頭的一項綠色制造工藝，它的優點是在切削的過程中沒有污染，省去使用切削液造成的一切費用開支，大大的控制住了生產的成本。相對傳統（濕式）深孔鉆削中大量使用切削液進行冷卻、潤滑、排屑，造成環境污染和成本增加的問題，在整個制造過程中做到對環境的污染最小和對資源的利用率最高。濕式深孔鉆削中的切削力比亞干式深孔鉆削中的切削力略小，濕式深孔鉆削的刀具磨損和加工表面粗糙度值與亞干式深孔鉆削的差不多，能夠獲得比較好的刀具耐用度和內孔表面質量。亞干式深孔鉆削中切削液顆粒容易進入刀具與已加工面的接觸區，潤滑及冷卻效果良好，切削區溫度較低，后刀面與已加工表面不易枯接，使兩者之間的摩擦減小從而使已加工表面的粗糙度減小。

3.4綠色生態機床的應用

綠色生態機床是綠色機械制造技術的最新應用，它提出了一種全新的節能減排理念：降低使用機床時的能源消耗，并且減少機床的量，節省材料。據統計，為了確保機床的剛度，不得不占用80％的機床重量，而只有不到20%的機床重量用于對機床運動學進行滿足。針對這種情況，應該從新材料、新結構兩個方面來優化機床結構，降低機床的質量。新材料是指在機床制造材料中采用復合材料、陶瓷、人造花崗石（樹脂混凝土）、碳素纖維等新材料，而新結構是指可以采用箱中箱結構機床、聯機床等新型結構機床，能夠讓其具有熱穩定性好、抗振性強、阻尼系數大等顯著的優點。此外，要以產業化生產和先進技術為手段，以環保、優質、節能、高效為目標，以機械制造產品的全壽命周期設計管理為指導來開展廢舊機床的再制造項目，充分回收利用廢舊機床，這樣一來，能夠節約70％以上的材料，能夠節約60％的能源消耗，生產成本僅為新品的50％左右。

作者:田煒 單位:呼倫貝爾學院

參考文獻:

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