機床制造業(yè)的節(jié)能減排

機床制造業(yè)的節(jié)能減排陳亞寧【摘要】機床行業(yè)節(jié)能減排、綠色制造要抓住制造過程中高耗能環(huán)節(jié)，低應(yīng)力鑄鐵、鑄態(tài)球墨鑄鐵，消失模，振動時效，機床再制造等是機床行業(yè)節(jié)能減排應(yīng)采取的重要技術(shù)和手段.【期刊名稱】《機械制造與自動化》【年(卷)，期】2011(000)003【總頁數(shù)】2頁(P60-61)【關(guān)鍵詞】節(jié)能減排;低應(yīng)力鑄鐵;消失模;振動時效;再制造【作者】陳亞寧【作者單位】南京數(shù)控機床有限公司，江蘇南京,211100【正文語種】中文【中圖分類】工業(yè)技術(shù)?機械制造與研究?陳亞寧?機~制造業(yè)的節(jié)能減排艦廉制造業(yè)的節(jié)能減鱗s'陳亞寧(南京數(shù)控機床有限公司，江蘇南京211100)摘要：機床行業(yè)節(jié)能減排、綠色制造要抓住制造過程中高耗能環(huán)節(jié)，低應(yīng)力鑄鐵、鑄態(tài)球墨鑄鐵，消失模，振動時效，機床再制造等是機床行業(yè)節(jié)能減排應(yīng)采取的重要技術(shù)和手段。關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；低應(yīng)力鑄鐵；消失模；振動時效；再制造中圖分類號：TH-9文獻標(biāo)志碼:B文章編號：“71-5276(2011)03拍60--02EnergySavingandEmissionReductionintheMachineToolIndustryCHENYa-ning(NanjingCNCMachineToolCo.,Ltd.,Nanjing211100,China)Abstract:Thekeyfortheenergy-savingemissionreductionandgreenmanufacturinginthemachinetoolindustrymustbefocusedonthehighenergyconsumingprocesses.Lowstresscastiron,nodularcastironascastcondition,evanescentmodel,vibrationagingandreproducingmachinetoolarethemostimpo『tanttechnologyandmethod.Keywords:energysavingandemissionreduction;lowstresscastiron;evanescentmodel;vibrationaging;reproducing。前言2010是實施■一五規(guī)劃的最后一年，中央反復(fù)強調(diào)要著力抓好節(jié)能減排工作，但因受諸多因素的制約，許多機床企業(yè)節(jié)能減排效果并不理想。那種延用粗放式的制造模式已不適應(yīng)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此只有不斷創(chuàng)新，積極探索節(jié)能、降耗、少污染的制造工藝技術(shù)，才能適應(yīng)社會可持續(xù)發(fā)展的需要。通常，機床行業(yè)節(jié)能減排主要靠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進步和加強管理三個途徑來實現(xiàn)。其中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整是涉及面較廣的一項長期任務(wù)，管理節(jié)能也要日積月累，很a難一蹦而就，但通過技術(shù)進步，節(jié)能減排的效果卻可在較短的時間內(nèi)呈現(xiàn)出來。)機床制造過程較為復(fù)雜。涉及到鑄件毛坯準備、冷熱加工、裝配調(diào)試等幾十道工序。能源消耗、廢氣物及排放也貫穿于整個制造過程，如果控制住高耗能環(huán)節(jié)的能耗也就抓住了機床生產(chǎn)過程中節(jié)能減排的重點，達到了事半功倍的效果。鑄造是機床行業(yè)的首道工序，也是高能耗、高污染的工序之一，中國已成為鑄造大國，正處在高速增長階段。但多數(shù)工廠規(guī)模小，一般技術(shù)和管理比較落后，鑄件技術(shù)含量低，生產(chǎn)能耗比較大，難以采用新工藝、新材料和新設(shè)備，勞動條件和環(huán)境保護也難以得到應(yīng)有的改善。因此應(yīng)在鑄造工藝上采取行之有效的技術(shù)進步措施。1推廣應(yīng)用低應(yīng)力鑄鐵件、鑄態(tài)球鐵件機床生產(chǎn)對鑄件的要求較高，高強度低應(yīng)力是保證機床精度的前提，大部分企業(yè)仍采用鑄后回火、二次加工回火等工藝技術(shù)，消耗了大量的能源。鑄件的鑄后熱時效能耗每噸鑄件40-100kg標(biāo)煤，球墨鑄鐵退火、正火能耗100-180kg標(biāo)煤，而低應(yīng)力鑄鐵、鑄態(tài)球墨鑄鐵應(yīng)力很低，無需鑄后熱時效，節(jié)能效果明顯。低應(yīng)力鑄鐵在國外研究較早，我國起步于20世紀20年代。較為成熟的低應(yīng)力鑄鐵有密烘鑄鐵，其組織均勻、致密、殘余應(yīng)力低，自身強度高。高硅碳比值（SI/C）低應(yīng)力鑄鐵，在碳含量相同的的前提下，適當(dāng)提高（SI/C）值，抗拉強度提高，殘余應(yīng)力降低，可省略鑄后的時效。目前我廠已成熟地應(yīng)用了低應(yīng)力鑄鐵技術(shù)，既節(jié)約了大量能源，降低了能耗，同時機床精度保持性非常高，受到了用戶的廣泛稱贊。鑄態(tài)球墨鑄鐵技術(shù)也已成熟，并在各個行業(yè)大量應(yīng)用，由于鑄態(tài)球鐵生產(chǎn)省去了退火，正火處理程序，節(jié)約了能源，避免了因高溫處理步來的商溫變形、氧化等缺陷，減少了能源、人力戚本，縮短了生產(chǎn)周期，因而該項技術(shù)的應(yīng)用對機床行業(yè)的節(jié)能減排有著較大的意義。2消失模技術(shù)消失模鑄造（又稱實型鑄造）是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造是一種幾乎沒有加工余量且能精確成型的加工工藝。鑄件尺寸精度可達CTI-9，加工余￡1最多I.5-2mm，可大大減少機械加工的能耗和費用，同時由于精度高，加工余量少，毛坯鑄件質(zhì)盤降低，能源消耗、材料消起均大為減少，鑄件成本顯著降低。且結(jié)構(gòu)形狀不受鑄造工藝的限制，為產(chǎn)品設(shè)計制作者簡介：陳亞寧（1956—），男，江蘇海安人，高級工程師，學(xué)士，主要研究精密機械設(shè)計與制造。?60-http://ZZHD..enE-mail:ZZHD@chainajoumal.nel.en《機械制造與自動化｝s‘陳亞寧（南京數(shù)控機床有限公司，江蘇南京211100）要：機床行業(yè)節(jié)能減排、綠色制造要抓住制造過程中高耗能環(huán)節(jié)，低應(yīng)力鑄鐵、鑄態(tài)球墨鑄鐵，消失模，振動時效，機床再制造等是機床行業(yè)節(jié)能減排應(yīng)采取的重要技術(shù)和手段。關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；低應(yīng)力鑄鐵；消失模；振動時效；再制造EnergySavingandEmissionReductionintheMachineToolIndustryCHENYa-ningNanjingCNCMachineToolCo.,Ltd.,Nanjing211100,China)Abstract:Thekeyfortheenergy-savingemissionreductionandgreenmanufacturinginthemachinetoolindustrymustbefocusedonthehighenergyconsumingprocesses.Lowstresscastiron,nodularcastironascastcondition,evanescentmodel,vibrationagingandreproducingmachinetoolarethemostimpo『tanttechnologyandmethod.Keywords:energysavingandemissionreduction;lowstresscastiron;evanescentmodel;vibrationaging;reproducing。前言2010是實施■一五規(guī)劃的最后一年，中央反復(fù)強調(diào)要著力抓好節(jié)能減排工作，但因受諸多因素的制約，許多機床企業(yè)節(jié)能減排效果并不理想。那種延用粗放式的制造模式已不適應(yīng)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此只有不斷創(chuàng)新，積極探索節(jié)能、降耗、少污染的制造工藝技術(shù)，才能適應(yīng)社會可持續(xù)發(fā)展的需要。通常，機床行業(yè)節(jié)能減排主要靠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進步和加強管理三個途徑來實現(xiàn)。其中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整是涉及面較廣的一項長期任務(wù)，管理節(jié)能也要日積月累，很a機床制造過程較為復(fù)雜。涉及到鑄件毛坯準備、冷熱加工、裝配調(diào)試等幾十道工序。能源消耗、廢氣物及排放也貫穿于整個制造過程，如果控制住高耗能環(huán)節(jié)的能耗也就抓住了機床生產(chǎn)過程中節(jié)能減排的重點，達到了事半功倍的效果。鑄造是機床行業(yè)的首道工序，也是高能耗、高污染的工序之一，中國已成為鑄造大國，正處在高速增長階段。但多數(shù)工廠規(guī)模小，一般技術(shù)和管理比較落后，鑄件技術(shù)含量低，生產(chǎn)能耗比較大，難以采用新工藝、新材料和新設(shè)備，勞動條件和環(huán)境保護也難以得到應(yīng)有的改善。因此應(yīng)在鑄造工藝上采取行之有效的技術(shù)進步措施。推廣應(yīng)用低應(yīng)力鑄鐵件、鑄態(tài)球鐵件機床生產(chǎn)對鑄件的要求較高，高強度低應(yīng)力是保證機床精度的前提，大部分企業(yè)仍采用鑄后回火、二次加工回火等工藝技術(shù)，消耗了大量的能源。鑄件的鑄后熱時效能耗每噸鑄件40-100kg標(biāo)煤，球墨鑄鐵退火、正火能耗100-180kg標(biāo)煤，而低應(yīng)力鑄鐵、鑄態(tài)球墨鑄鐵應(yīng)力很低，無需鑄后熱時效，節(jié)能效果明顯。低應(yīng)力鑄鐵在國外研究較早，我國起步于20世紀20年代。較為成熟的低應(yīng)力鑄鐵有密烘鑄鐵，其組織均勻、致密、殘余應(yīng)力低，自身強度高。高硅碳比值（SI/C）低應(yīng)力鑄鐵，在碳含量相同的的前提下，適當(dāng)提高（SI/C）值，抗拉強度提高，殘余應(yīng)力降低，可省略鑄后的時效。目前我廠已成熟地應(yīng)用了低應(yīng)力鑄鐵技術(shù)，既節(jié)約了大量能源，降低了能耗，同時機床精度保持性非常高，受到了用戶的廣泛稱贊。鑄態(tài)球墨鑄鐵技術(shù)也已成熟，并在各個行業(yè)大量應(yīng)用，由于鑄態(tài)球鐵生產(chǎn)省去了退火，正火處理程序，節(jié)約了能源，避免了因高溫處理步來的商溫變形、氧化等缺陷，減少了能源、人力戚本，縮短了生產(chǎn)周期，因而該項技術(shù)的應(yīng)用對機床行業(yè)的節(jié)能減排有著較大的意義。消失模鑄造（又稱實型鑄造）是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造是一種幾乎沒有加工余量且能精確成型的加工工藝。鑄件尺寸精度可達CTI-9，加工余￡1最多I.5-2mm，可大大減少機械加工的能耗和費用，同時由于精度高，加工余量少，毛坯鑄件質(zhì)盤降低，能源消耗、材料消起均大為減少，鑄件成本顯著降低。且結(jié)構(gòu)形狀不受鑄造工藝的限制，為產(chǎn)品設(shè)計制?60-http://ZZHD..enE-mail:ZZHD@chainajoumal.nel.en《機械制造與自動化｝?機械制造與研究?陳亞寧?機床制造業(yè)的節(jié)能減排造提供了廣泛的自由度?，F(xiàn)代機床生產(chǎn)個性化很強，多品種、小批量是大型高端產(chǎn)品的生產(chǎn)特點。消失模技術(shù)應(yīng)用在機床制造業(yè)大有可為，采用消失模技術(shù)既節(jié)約了大量木材資源，又縮短了生產(chǎn)周期，實為機床制造業(yè)的一次重要的創(chuàng)新技術(shù)?！?振動時效技術(shù)振動時效的實質(zhì)是通過振動的形式給工件施加一個動應(yīng)力，當(dāng)動應(yīng)力與工件本身的殘余應(yīng)力疊加后，達到或超過材料的微觀屈服極限時，工件就會發(fā)生微觀或宏觀的局部、整體的彈性塑性變形，同時降低并均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，最終達到防止工件變形與開裂，穩(wěn)定工件尺寸與幾何精度的目的。機床零件在鑄造、鍛壓、焊接、切削加工工藝過程中，由于受力和受熱不均勻，其內(nèi)部會產(chǎn)生不同的殘余應(yīng)力。傳統(tǒng)的消除殘余應(yīng)力的方法是熱時效或自然時效。自然時效周期太長，一般要1~2年，生產(chǎn)效率低下，長期占用場地，不適合大批量生產(chǎn)。熱時效能耗高，污染環(huán)境，且爐溫控制難度大，工件易氧化，時效需要l~2天。而振動時效的顯著優(yōu)點是節(jié)能環(huán)保，降低戚本，與熱時效相比可節(jié)約成本90%,節(jié)能95%，節(jié)約投資90%以上。振動時效效率高，一般工件不超過lh，而且設(shè)備較輕，工藝簡單，適應(yīng)性強。鑄后時效和粗加工二次時效均可采用振動時效。振動時效技術(shù)應(yīng)用多年，已日漸成熟，特別是在采用了頻譜諧波振動時效技術(shù)，使振動時效的效果更趨完善。頻譜諧波技術(shù)不再沿用原有的掃頻方式，而對工件進行頻譜分析找出幾十種諧波頻率，選擇消除工件殘余應(yīng)力效果最佳的5種不同振型的諧波進行時效處理達到多維消除應(yīng)力的目的。頻譜諧波方式不論工件大小、頻率和剛性高低、材料特性如何，均能夠處理亞共振無法處理的工件。滿足高精度處理工件的要求，大大降低了應(yīng)用的門檻。4’機床再制造技術(shù)J機床再制造目前已被公認為是節(jié)約能源和原材料的綠色生產(chǎn)方式。近年來，國家對機床再制造越來越重視，機床再制造是通過對已達到使用壽命年限的產(chǎn)品的修復(fù)、改造后使其達到甚至超過原型產(chǎn)品性能的加工過程，實現(xiàn)資源循環(huán)利用和機床能力綜合提升的機床制造新模式。再制造是一個非常完整的體系，在這個體系下，不等這個設(shè)備報廢就有計劃、有目的地送到指定的再制造中心，不讓其成為垃圾。在機械制造領(lǐng)域，考慮到各個部件的可拆卸，可回收，有意識地按不同種類，不同金屬構(gòu)成的零部件，用特殊的方法組裝，以至于某個部件出現(xiàn)問題時，可快捷地更換，省時省力，達到資源、充分、合理利用的目的，實現(xiàn)真正意義上的節(jié)能減排?！ㄊ晃濉逼陂g，國家科技支撐計劃安排了〃機床再制造關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目，該項目根據(jù)我國制造企業(yè)裝備落后的現(xiàn)狀，重點圍繞廢舊機床綜合測試與再制造方案設(shè)計、環(huán)境友好性改進、零部件綠色修復(fù)處理、節(jié)能化提升、信息化提升等關(guān)鍵技術(shù)進行研究，為我國機床再制造的深入開展提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。南京工業(yè)大學(xué)、重慶機床廠在大型機床數(shù)控化再制造方面取得了一系列技術(shù)創(chuàng)新成果，且經(jīng)濟效益、社會效益顯著，既滿足了我國制造業(yè)的發(fā)展需要，又實現(xiàn)了資源節(jié)約和再利用。5結(jié)論節(jié)能減排實現(xiàn)綠色低碳經(jīng)濟，在具體實施科技進步、技術(shù)創(chuàng)新舉措過程中，還有許多工作要傲，除了積極尋求國家政策方面的引導(dǎo)和扶持外，還要尋求與大學(xué)、科研機構(gòu)的通力合作，努力縮短研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新與企業(yè)實際需求的差距，以點帶面，不斷提高企業(yè)在可持續(xù)發(fā)展中的競爭力，為圓滿完成〃十二五”節(jié)能減排的目標(biāo)任務(wù)作貢獻。參考文獻：[I]胡在磯，信晉浩，張照軍，振動時效和熱時效的特性對比[J].鑄造技術(shù)，2000（03）.[2]北京翔博科技有限責(zé)任公司發(fā)明的頻譜諧波時效技術(shù)（專利號：ZI2005I0092985.6）.[3]崔春芳，鄧宏遠，趙琦消失模鑄造技術(shù)及應(yīng)用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.[4]樓易低應(yīng)力機床鑄鐵件取消人工時效工藝的鑄造應(yīng)力測試與控制技術(shù)[J].機電工程，且996（03）.[5）孫字字低應(yīng)力高強度鑄鐵生產(chǎn)機床床身件[J].現(xiàn)代鑄鐵，1995（4）.[6]徐濱士.再制造與循環(huán)經(jīng)濟[M].北京：科學(xué)出版社，2007.收稿日期：2010-12-9II.\JI:.\JI\IL\JL\JL\IL\II.\JL\且A且A且IL\IL\IL\11:.\IL\IL\IL\IL\IL\IL\IL\IL\IL\JI:.\IL\JI:.\JI:.\IL\..&.'\.&'\JI:.\IL\IL\IL\IL\II.\IL\JL\IL\IL\II.\JI:.\IL\IL\IL\JI:.\IL\JI:.\IL\IL\JI:.\IL\IL\JI:.\JI:.\且II.\II.\II.\II.\II.\SII.\JI:.\IL\JI:.\JI:.\IL\..&'\且且 晶晶晶~夾子交模刊物自B雪地址的通知〈札板，創(chuàng)造1j1與動也〉雜志編輯部已于2006年5月7日由南京市莫愁路搬遷至南京市珠江路。凡與我刊建立了期刊交換關(guān)系的編輯部（雜志社），請按下述地址:江蘇省南京市珠江路280號珠江大廈1903室（郵政編碼：210018）,將貴刊郵寄至本刊編輯部收，特此告知。MachineBuilding&A11tomatior1,]rm201I,40(3):60-61札梳創(chuàng)造與臺動化〉雜志編輯部2009年6月?61?造提供了廣泛的自由度。現(xiàn)代機床生產(chǎn)個性化很強，多品種、小批量是大型高端產(chǎn)品的生產(chǎn)特點。消失模技術(shù)應(yīng)用在機床制造業(yè)大有可為，采用消失模技術(shù)既節(jié)約了大量木材資源，又縮短了生產(chǎn)周期，實為機床制造業(yè)的一次重要的創(chuàng)新技術(shù)。振動時效的實質(zhì)是通過振動的形式給工件施加一個動應(yīng)力，當(dāng)動應(yīng)力與工件本身的殘余應(yīng)力疊加后，達到或超過材料的微觀屈服極限時，工件就會發(fā)生微觀或宏觀的局部、整體的彈性塑性變形，同時降低并均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，最終達到防止工件變形與開裂，穩(wěn)定工件尺寸與幾何精度的目的。機床零件在鑄造、鍛壓、焊接、切削加工工藝過程中，由于受力和受熱不均勻，其內(nèi)部會產(chǎn)生不同的殘余應(yīng)力。傳統(tǒng)的消除殘余應(yīng)力的方法是熱時效或自然時效。自然時效周期太長，一般要1~2年，生產(chǎn)效率低下，長期占用場地，不適合大批量生產(chǎn)。熱時效能耗高，污染環(huán)境，且爐溫控制難度大，工件易氧化，時效需要l~2而振動時效的顯著優(yōu)點是節(jié)能環(huán)保，降低戚本，與熱時效相比可節(jié)約成本90%，節(jié)能95%,節(jié)約投資90%以上。振動時效效率高，一般工件不超過lh，而且設(shè)備較輕，工藝簡單，適應(yīng)性強。鑄后時效和粗加工二次時效均可采用振動時效。振動時效技術(shù)應(yīng)用多年，已日漸成熟，特別是在采用了頻譜諧波振動時效技術(shù)，使振動時效的效果更趨完善。頻譜諧波技術(shù)不再沿用原有的掃頻方式，而對工件進行頻譜分析找出幾十種諧波頻率，選擇消除工件殘余應(yīng)力效果最佳的5種不同振型的諧波進行時效處理達到多維消除應(yīng)力的目的。頻譜諧波方式不論工件大小、頻率和剛性高低、材料特性如何，均能夠處理亞共振無法處理的工件。滿足高精度處理工件的要求，大大降低了應(yīng)用的門檻。4’機床再制造技術(shù)機床再制造目前已被公認為是節(jié)約能源和原材料的綠色生產(chǎn)方式。近年來，國家對機床再制造越來越重視，機床再制造是通過對已達到使用壽命年限的產(chǎn)品的修復(fù)、改造后使其達到甚至超過原型產(chǎn)品性能的加工過程，實現(xiàn)資源循環(huán)利用和機床能力綜合提升的機床制造新模式。再制造是一個非常完整的體系，在這個體系下，不等這個設(shè)備報廢就有計劃、有目的地送到指定的再制造中心，不讓其成為垃圾。在機械制造領(lǐng)域，考慮到各個部件的可拆卸，可回收，有意識地按不同種類，不同金屬構(gòu)成的零部件，用特殊的方法組裝，以至于某個部件出現(xiàn)問題時，可快捷地更換，省時省力，達到資源、充分、合理利用的目的，實現(xiàn)真正意義上的節(jié)能減排?！ㄊ晃濉逼陂g，國家科技支撐計劃安排了“機床再制造關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目，該項目根據(jù)我國制造企業(yè)裝備落后的現(xiàn)狀，重點圍繞廢舊機床綜合測試與再制造方案設(shè)計、環(huán)境友好性改進、零部件綠色修復(fù)處理、節(jié)能化提升、信息化提升等關(guān)鍵技術(shù)進行研究，為我國機床再制造的深入開展提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。南京工業(yè)大學(xué)、重慶機床廠在大型機床數(shù)控化再制造方面取得了一系列技術(shù)創(chuàng)新成果，且經(jīng)濟效益、社會效益顯著，既滿足了我國制造業(yè)的發(fā)展需要，又實