淺談綠色加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

黃晨華 白杭

摘 要：現(xiàn)代加工行業(yè)中機(jī)械加工的綠色加工技術(shù)進(jìn)行了論述，對其技術(shù)的應(yīng)用狀況進(jìn)行了分析探討，并在此基礎(chǔ)上分析了該技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：綠色加工；機(jī)械加工；切削液

前言

依照相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，磨削、切削零件在機(jī)械加工制作過程中所占的比例較大，約為加工總量的40%。零件在加工時會對刀具產(chǎn)生發(fā)作用，因而嚴(yán)重?fù)p害刀具的完好度，首先在磨削、切削時工件同刀具的接觸面會因加工而升溫，其次會對接觸面的加工質(zhì)量造成不利影響。因此為了提高機(jī)械加工中刀具使用的時間，令生產(chǎn)效率有效提高，在機(jī)械加工領(lǐng)域中學(xué)術(shù)界提出了在加工中使用切削液的概念。為了保證切削液具有潤滑以及降溫的作用，會在切削液中加入化學(xué)試劑，但是這些化學(xué)試劑對于環(huán)境的傷害極其巨大。主要表現(xiàn)為：首先需要大量的資源用以配置切削液；其次，切削液若排放到自然環(huán)境中或者對其進(jìn)行處理時會對環(huán)境造成污染；最后，切削液中的成分對人體的危害較大。當(dāng)今社會中的熱門話題是可持續(xù)發(fā)展問題，因此在機(jī)械加工領(lǐng)域中也要將可持續(xù)發(fā)展的思想融入加工工作中，以此為目的，加工領(lǐng)域提出了綠色加工的思想，該類加工技術(shù)相對不會產(chǎn)生環(huán)境污染，并且危害性小，能夠最大程度的對資源進(jìn)行利用。

1 技術(shù)特點(diǎn)

機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)中的綠色加工技術(shù)是一種以環(huán)境保護(hù)為核心以資源利用作為重點(diǎn)的新型技術(shù)，在保證生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，在加工過程中有效節(jié)約生產(chǎn)加工所用資源，降低生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染，減少危害性。在機(jī)械加工中用到的切削液制作過程復(fù)雜，需要大量的人力物力，并且其需要的化工原料以及油料對環(huán)境的污染較大，根據(jù)各種統(tǒng)計資料表明，在加工過程中使用切削液所耗費(fèi)的費(fèi)用就能夠占到加工總成本的20%，刀具消耗的費(fèi)用僅僅為總成本的4%。所以無論從何種角度分析，機(jī)械加工中綠色加工技術(shù)的應(yīng)用核心便是能源資源耗費(fèi)量的降低。此外，機(jī)械加工過程中使用到切削液還會產(chǎn)生較大的污染問題，由于其主要成分為化工合成物，若是切削液不經(jīng)過污染物處理而直接排放到自然環(huán)境中，會引發(fā)各類嚴(yán)重的污染問題，對生態(tài)環(huán)境也是致命的打擊，可持續(xù)發(fā)展變無從談起。

2 技術(shù)應(yīng)用

隨著環(huán)保這一概念逐步的發(fā)展為時代的逐流，人們的潛意識里已經(jīng)將環(huán)保這一概念作為其活動的基礎(chǔ)，而可持續(xù)發(fā)展這一理念的提出是對環(huán)保概念的具體化，機(jī)械加工領(lǐng)域中綠色加工已經(jīng)成為了該行業(yè)的焦點(diǎn)，并逐步的發(fā)展為研究重點(diǎn)。當(dāng)下國內(nèi)國外的專家都在針對綠色機(jī)械加工展開了研究和探討，主要的研究內(nèi)容包括：首先干式切削，此種切削模式的切削速率較高，并且不會產(chǎn)生污染，能耗也較低；其次，研究制造無污染的綠色切削液；最后則是在高速干式切削中采用污染較小或者沒有污染的潤滑冷卻技術(shù)。

2.1 高速與超高速干式切削技術(shù)

在20世紀(jì)90年代世界各地研究出了干式切削技術(shù)，是在機(jī)械制造加工中不使用任何冷卻和潤滑液體，是一種很理想的切削狀態(tài)。如果不使用切削液，又要達(dá)到在機(jī)械加工中對工件和刀具的冷卻和潤滑作用，所有干式切削就要具備很高的技術(shù)基礎(chǔ)，這個問題涉及到很多方面的數(shù)據(jù)，比如刀具、工件、切削方式和切削環(huán)境等。德國Carl.J.Salomon博士1931年提出了高速切削的概念，高速切削具有降低切削力、減小熱變形、提高加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率等一系列優(yōu)點(diǎn)，為最終實(shí)現(xiàn)干式切削提供了必要條件，但高速切削在現(xiàn)階段制造領(lǐng)域里普遍推廣仍存在一定困難。

2.2 綠色機(jī)械加工切削液的研制

在機(jī)械加工中不使用切削液是最終的方向，即干式切削，但因?yàn)閲鴥?nèi)各種相關(guān)的技術(shù)還不完善，故在當(dāng)前，機(jī)械加工中還要使用切削液。切削液要滿足“綠色機(jī)械加工技術(shù)”，在研制的過程中要考慮可持續(xù)問題，它的研制包括：（1）基礎(chǔ)油的選擇；（2）切削液添加劑的選擇；（3）極壓抗磨劑的選擇；（4）抗煙霧劑的選擇；（5）防腐劑的選擇。基礎(chǔ)油是切削潤滑劑的主要成分，包括礦物油，合成油，合成脂和植物油。植物油來自取之不盡，用之不竭的太陽能，且生物降解性能好，無毒，我國是農(nóng)業(yè)大國，植物油儲備豐富，所有植物油是一種環(huán)保而豐富的制造切削液的原材料。綠色切削液要求添加劑無毒。極壓抗磨劑主要選用豬血清。選用聚異丁烯類作為抗煙霧劑。

2.3 綠色冷卻潤滑技術(shù)

干式切削技術(shù)的發(fā)展目前還處于發(fā)展?fàn)顟B(tài)，所以技術(shù)尚不成熟，因此可以應(yīng)用范圍會受到限制。但是傳統(tǒng)工藝中使用到溫式切削技術(shù)應(yīng)用仍舊存在很多不足。而在干式同溫式切削技術(shù)之間的MQL具有較大的應(yīng)用發(fā)展空間，由于其應(yīng)用的潤滑技術(shù)使用的潤滑液最少。因而這種近干切削的方式可以說是技工模式中具有雙贏特性的模式，能夠?qū)⒗鋮s液的用量降至最低，并使得相關(guān)設(shè)備的用量以及能源的使用予以降低，保證空氣中不會散發(fā)出刺激性的冷卻液飛沫，并且也是對加工效率的提高，并有效提高工件的質(zhì)量度。MQL技術(shù)具有的優(yōu)勢為：沒有需要處理的加工廢液；不會對人體造成危害；環(huán)境污染影響較?。挥行У墓?jié)約了加工耗費(fèi)的資源，每小時油量的供給可以達(dá)到30mL，僅僅是傳統(tǒng)方式用量的萬分之一；也減少了刀具的消耗量，使得切削所使用的刀具的壽命較之傳統(tǒng)工藝更長，加工零件的表面質(zhì)量也得到了有效提高；最后該種系統(tǒng)的設(shè)備體積較小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，布局方便。

3 綠色機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展前景

目前，利用冷風(fēng)、微量可自然降解油劑和少量水經(jīng)復(fù)合噴霧法形成的綠色機(jī)械加工液即微量油膜附水滴（OoW）技術(shù)是一種改善環(huán)境的零排放生產(chǎn)技術(shù)，將有利于促進(jìn)傳統(tǒng)機(jī)械加工行業(yè)。綠色機(jī)械加工液使用量為微少量，其中微量油起潤滑作用，微少量水和冷風(fēng)起冷卻作用，多余的水被加工產(chǎn)生的熱帶走或蒸發(fā)而無廢液排放，因而可實(shí)現(xiàn)零排放加工與生產(chǎn)。

相比傳統(tǒng)的加工方式，綠色加工技術(shù)的應(yīng)用幾乎不會對環(huán)境造成影響。主要的特點(diǎn)為：第一，加工過程中差生的廢液量為零；第二，將切削液中主要成分進(jìn)行改變，減少化學(xué)原料的使用；第三，若冷卻使用冷風(fēng)以及水和可降解的油那么切削液便會具有可回收性，能夠被再次利用；第四，此外由于切削液的環(huán)保性能使得不再需要廢液處理等裝置，因此更加節(jié)能；第五，切削液的性能更高，刀具的壽命是傳統(tǒng)方式下的兩倍；最后，零件質(zhì)量也隨之提高，并且加工的效率也顯著提高。對于傳統(tǒng)的方式綠色加工技術(shù)無疑是一種顛覆性的挑戰(zhàn)，據(jù)相關(guān)資料顯示，目前我國80%以上約344多萬機(jī)械加工設(shè)備仍舊使用傳統(tǒng)的工藝，利用傳統(tǒng)的切削液，因而對操作者以及環(huán)境的危害都很大。顯而易見，新型的綠色加工技術(shù)中應(yīng)用的原生態(tài)切削液具有廣闊的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和技術(shù)開發(fā)價值，無論是經(jīng)濟(jì)價值還是社會價值、環(huán)境價值都具有長遠(yuǎn)的前景。

4 結(jié)束語

目前的社會發(fā)展中，技術(shù)更新已經(jīng)成為了多個行業(yè)的熱門課題，同時技術(shù)的發(fā)展也標(biāo)志著行業(yè)的發(fā)展。而技術(shù)的創(chuàng)新并非憑空而出，需要以之前的技術(shù)作為鋪墊，所謂的溫故知新便是技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)，只有充分的了解綠色技術(shù)在加工汗液中的應(yīng)用，并了解技術(shù)特點(diǎn)以及應(yīng)用基礎(chǔ)，保證技術(shù)始終處于不斷的發(fā)展創(chuàng)新的狀態(tài)，只有技術(shù)不斷的創(chuàng)新改革，才能為社會為行業(yè)創(chuàng)造更多的價值，才能真正的推動社會的全面進(jìn)步。

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