绿色制造技术在生产制造中的应用
绿色制造技术,一方面是为了节约资源,另一方面是为了保护环境,两者都十分重要。绿色制造技术在机械加工中的应用主要有以下几个方面:
1、干切削技术
在机械生产加工中,传统的生产工艺主要是通过车削、铣削、磨削等方式来进行具体的加工,而绿色制造技术在切削和磨削上利用干切削和干磨削的方法进行机械生产加工。干式加工指的是在加工过程汇总不采用切削液的一种工艺,可以得到没有经过污染的切屑,可以节省一部分成本。
材料切削是最常见的机械制造工艺,材料一般在有切削液的条件下湿切削。实际上,清理切削液的费用已经高于刀具的费用,同时,切削液还有污染环境的危险。而干切削是在不使用切削液的情况下进行的,切削液传统的排屑、冷却、润滑作用已经被先进的刀具设计、设备所取代。例如,现代刀具材料能抵抗高温,可减少切屑液的使用;真空或喷气系统可以改善排屑条件;先进的刀具能改善密闭空间的排屑问题。
2、采用MQL润滑的准干式切割技术
纯粹的干切削技术对于一些加工方式、工件材料组合在实际的生产过程中无法实现,因此出现了极微量润滑技术。MQL是一种将极少量的切削油和存在一定压力的压缩空气混合并油雾化的技术,之后将其喷洒在切削区,使得刀具和切屑与刀具、工件的接触部分光滑,从而减少摩擦并预防刀具上粘有刀屑,同时对切削区进行冷却,有助于刀具的排屑,使得切削加工的条件得到显著的提高。
在使用MQL润滑时,应该选择对人体健康无害的脂油或是植物油,其使用量较少,通常每小时使用十几到几十毫升,机械加工之后工件、刀具以及切屑都处于干燥状态,所以使用MQL润滑的切削工艺又叫做准干切削工艺。准干切削工艺不但能够实现加工要求,又能降低切削液的使用费用,是一种能够实现与干切削相同目标的切割方式。
3、采用成形工艺技术
成形工艺技术中主要包含精密下料、精密铸造、精密锻造、精密轧制、冷挤压以及粉末冶金等工艺技术。其中精密剪切下料工艺,能够有效地提高产品生产的效率以及加工材料的使用率。在零件形状比较复杂时,可以采用冷挤压技术,冷挤压技术能够将材料的使用率提高到90%,并且材料的生产率和精度都比较高。
4、快速原型制造(RPM)技术
RPM是分层切片技术,通过计算机系统对CAD模型处理成薄截面层,再根据截面的各个二维数据,采用黏结、熔结、聚合作用或化学反应手段,利用固化液体和凝固材料,使其快速组成所需要形状的零部件或模型。RPM技术的发展突破了传统加工中金属成型和切削成型的工艺,即使没有工装夹具或模具,也能快速制造出需要的模型零件,且是具有一定功能的三维零部件,这种技术被认为是制造业发展20多年来最伟大的生产技术之一。
5、虚拟现实技术
虚拟世界是21世纪信息化技术发展的产物,现代制造业的发展自然也离不开虚拟技术。虚拟现实技术是通过计算机系统形成一个逼真的,具有视、听、触多种感知功能的媒体空间,即人工虚拟环境,处在虚拟环境的技术人员可使用各种媒体传感交互设备在虚拟环境中进行实际操作,有身临其境的感觉。虚拟环境可以是模仿真实环境,也可以直接构造一个虚拟世界。虚拟现实技术能有效实现工业制造的阶段性分工,同时预测下一阶段的工作影响,让技术人员能提前了解到三维模型及其加工、装配的过程,这对提高产品生产质量、工作效率有积极作用,以及能有效预防各种不良问题的出现,实现阶段性预测。另外,虚拟现实技术还可以应用于学校的机械制造人才培养之中,使在其培养过程中,减少因需要进行大量实际操作实训所消耗的能源和材料。
6、采用优质清洁表面技术
优质清洁表面技术主要有两种,分别是离子束辅助镀膜技术和新型节能表面涂装技术--自泳涂装。离子束辅助镀膜技术通常是在一些耐磨性要求比较高的零件中使用,它能够使精密仪器和刀具、模具以及航空航天轴承的寿命得到提高。新型节能表面涂装技术是一种水分散体系,它具有无毒、无火灾危害以及不含有机溶剂的特点。它与传统的电泳涂装技术进行对比,这种新型技术能够节约能源与材料,涂抹比较均匀,有良好的耐蚀性,是一种无污染的生产工艺技术。该技术已经得到广泛的使用,比如在家电、仪表仪器以及汽车零部件等方面,并且获得了十分显著的经济效益。
在机械加工中使用绿色制造工艺已经成为世界工业发展的一种趋势,机械工业作为社会生产的主导,推行绿色技术已刻不容缓。我国目前的绿色技术制造还处在初级阶段,并没有完全普及,只有通过不断优化和改进现代工艺,使用新型工艺和新型材料,加强管理,节省资源、从降低能源消耗做起,积极落实绿色技术的推广和应用,才能让绿色制造技术成为未来机械制造业的主导工艺技术,真正实现绿色制造。