2006年我国能源消耗量以及废水、废气排放两排名前10名的行业分别是:黑色金属冶炼及压延加工、黑色金属矿采选业,化工业,建材业,石油加工、炼焦及核燃料加工、石油和天然气计采业,有色金属业,纺织业,电子制造业,机械制造业,电力、煤气及水生产和供应业以及交通运输、仓储、邮政业。除交通运输、仓储、邮政业以外的上述9个行业,2006年废水排放总量1294419万吨,占工业总值比重的62.2%;废水排放达标量1218006万吨,占工业总值比重的63.5%;二氧化硫排放量1874万吨,占工业总值比重的91.8%;烟尘排放量681万吨,占工业总值比重的87.9%;粉尘排放量686万吨,占工业总值比重的95%。
随着成形工艺控制精度的提高,环境条件等干扰因素的不确定性矛盾将日益突出,这时将人工智能与控制技术相结合可使得成形设备或生产线具备良好适应能力。与现场工业机器人紧密结合智能控制系统已经获得成功应用,改善了热加工成形的环境、降低了工人开云体育 kaiyun.com 官网入口的劳动强度并实现了清洁化生产。
装备零部件的减量化促进了新材料和轻金属的开发应用。新材料是指具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的材料。轻量化将是未来装备零部件特别是汽车零部件制造的重要发展方向。美国FreedomCAR及新一代汽车发展计划(PNGV)中关于汽车轻量化材料研究提出到2010年,通过汽车车身及底盘零件的轻量化降低零部件重量50%,达到汽车总重降低40%的研究目标。有关研究表明汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重,汽车自重每降低100kg,每百公里油耗可减少0.7L左右,每节约1L燃料可减少CO2排放2.5g。例如通用汽车公司采用奥贝球铁代替淬火钢生产汽车后桥螺旋伞齿轮,节约能耗50%,成本降低40%。戴姆勒-克莱斯勒车的悬架系统下的控制臂零件,过去需要由3件模锻件和1件铸件焊接加工组装而成,现在由ADI球铁1件制成,单件重量减轻2.27kg。美国Smith铸造厂生产的ADI驱动轮铸件,由原先需要84件钢零件装配而成,目前设计为1件整体铸造而成,重量减轻15%,成本降低55%。
装备工业是国民经济的物质基础和产业主体,是经济高速增长的发动机和国家安全的重要保障,也是科学技术的基本载体。同时,在装备制造、运行、使用以及回收过程中,消耗了大量的资源和能源,急需开展基于装备制造的减量化和再制造等方面的研究,为装备制造业又好又快发展提供技术支撑。
与常规冷冲压成形工艺相比,高强度钢板温热成形最大的创新点就是在一次成形中就实现了钢板冲压和热处理。由模具直接将钢板在成形过程中冷却淬火,而且成形与淬火在同一个工序内同一模具上同时进行,成形过程中发生相交,钢板组织由奥氏体变成马氏体实现强化。法国的阿塞洛公司、德国的蒂森-克鲁勃公司等公司都拥有该项技术及成套生产线。可以使白车身减轻重量33%,成本却比铝制车身减少30%。
中国的设备能源利用效率比发达国家低30%至40%,其中发电效率低30%,而钢材、乙烯及建材等产品单位能耗比发达国家高约50%。单位GDP能耗是美国的4.3倍,德、法的7.7倍,日本的11.5倍。2006年工业总能耗175137万吨标煤,工业增加值91311亿元,万元工业增加值1.92吨标煤。我国工业增加值的万元能耗为2.66吨标煤,其中,石化6.8-6.9吨,钢铁8.5吨,有色5.9吨,电力2.62吨。2006年全国GDP总值210871亿元,平均每万元GDP能源消费量l.17吨标煤。其中,2006年黑色金属冶炼及压延加工、黑色金属矿采选业GDP值7593亿元,占工业总GDP的比重是8.3%,消耗43924万吨标煤,占工业总能耗的比重的25.l%,万元GDP能耗是5.78吨标煤;机械制造业GDP值16615亿元,占工业总GDP的比重是18.2%,消耗7365万吨标煤,占工业总能耗的比重的4.2%,万元GDP能耗是0.44吨标煤。
近年来,伴随着机电一体化技术、计算机技术、信息和控制技术等的快速发展,制造过程趋向数字化、精密化、柔性化、智能化和绿色化,大量优质、高效、少无切削的新型制造技术不断出现并逐渐在装备制造业中获得应用,有力促进了工业领域节能减排的进展。
复杂的零件的局部硬化处理。电子束热处理系在真空度较低的真空中进行,易于实现大功率和机械化,适宜在大批生产中应用。据德国Zenner公司介绍,欧洲汽车工业已使用了六套电子束热处理装置。
以快速制造、复合成形为代表的大量快速、高效、清洁的制造技术获得发展并在工业中获得广泛应用,大大缩短了传统制造工艺流程,达到了节能减排的效果。
上海市锻造协会是上海地区锻造企业的一级行业管理协会——上海锻造一级行业管理协会,,现存生产厂点206家,其中本市会员单位153家。主要为国内外汽车、电站成套设备、船舶、冶金、石油化工成套设备以及五金工具、医疗器械和基础件轴承、紧固件等提供各种高质量的自由锻件、模锻件、精密模锻件及有色金属锻件,全行业拥有12.SMN-125MN自由锻液压机、16MN-50MN热模锻压力机、20MN快锻液压机、3MN-160MN摩擦压力机、1T-5T蒸空(电液)锻锤、AMP30-70高速镦锻机、楔横轧机、辊锻机和精压机等,能满足各种产品提供配套服务。上海锻造业拥有一支较强的技术队பைடு நூலகம்,有一批长期从事锻造操作者。欢迎各方客户来洽谈、交流、合作,我们热忱为广大用户服务。
2007年我国能源消耗和原材料消耗持续增长:其中煤炭消费量25.8亿吨,增长7.9%;原油消费量3.4亿吨,增长6.3%;天然气消费量673亿立方米,增长19.9%;钢材5.2亿吨,增长17.4%:精炼铜399万吨,增长13.0%;电解铝1112万吨,增长27.6%。且我国能源利用效率仅33%,比发达国家低约10个百分点。其中,轻工、纺织、建材、电力、钢铁、有色金属,石化、化工等8个行业主要产品单位能耗平均比国际先进水平高40%。
信息化是提升装备制造业的重要途径,数字化设计与制造是制造业信息化的重点。通过产品设计、制造及管理过程数字化,提高产品开发与制造能力,减少零件数量、减轻零件重量、采用优化设计等方法使原材料的利用率达到最高,有效地促进了装备工业中的节能减排。例如,波音公司采用的现代产品开发系统将新产品研制周期从8年缩短到5年,工程返工量减少了50%。日本丰田汽车公司在研制2002年嘉奖新车型时缩短了研发周期10个月,减少了试验样车数量65%。
传统的产品寿命周期是一个遵循“研制-使用-报废”的开环过程,而理想的绿色产品寿命周期是“研制-使用-再生”的闭环过程。再制造作为一种绿色制造技术就是以产品全寿命周期理论为指导。以废旧产品性能实现提升为目标,以优质、高效、节能、节材、环保为准则,结合先进技术的资源再利用、再生产。目前正在兴起的纳米表面工程技术是再制造工程的关键支撑技术之一。利用纳米材料的特殊性能,进一步改变材料表面的形态、成分、结构等。用于再制造的纳米表面工程主要有;纳米电刷镀、纳米热喷涂和纳米自修复添加剂等。机配件市场再制造品和新品的比例为9∶l,而美国配件市场再制造产品占到85%以上。
对于汽车零部件,铝合金替代钢、铸铁减重为40%~60%,而镁合金替代钢、铸铁可达60%~75%。世界各大汽车公司都已把采用镁合金零部件……..
铸造、锻造、焊接等材料加工技术是国民经济可持续发展的主体技术。据统计,全世界75%的钢制料塑性加工,45%的金属结构用焊接得以成型。汽车重量的65%以上仍由钢材、铝合金等材料通过铸造、锻压、焊接等加工方法而成形。近净成形是传统成形方法的发展趋势,以精密塑性成形为例,美国提出了2020年原材料消耗量减少15%、加工废屑减少90%,能耗减少75%,锻造成形模具寿命提高10倍。德国BLM公司热精锻齿轮精度已达DIN6级,可节约材料20%~30%,机械性能提高15%~30%。 汽轮机、鼓风机是提供能量转换的大型机械,内高压成形作为一种近净成形技术已经在工业中得到应用,可一次成形各种沿轴线变化的圆形、矩形或异型截面的空心结构零件,减少了结构的零件数量与焊接重量和材料重量,减重效果十分显著。与车削、搪孔相比,管件液压成形的空心轴类可减轻40%~50%,甚至可达75%;着与冲压焊接件相比,空心结构件可减少20%~30%。采用内高压成形制造的双拐空心曲轴与机械加工相比,节约材料87%,与承受同样扭矩的实心轴相比,减重57%。
节能减排为目标,采用集成创新和系统优化,研制大规模高可靠性自动化成套控制系统的网络系统,进一步开发复杂流程的过程模拟技术和大规模优化软件开云体育 kaiyun.com 官网入口以及能源网络监控与调度系统,充分实施流程行业的综合自动化,就能实现节能降耗安全环保的目标。
发展先进的制造技术以技术创新推动国家节能减排工作的进展,未来装备制造业应走绿色制造道路,企业要从单纯追求规模、效益的模式转向减量化、再利用、资源化。制造企业的战略从20世纪50年代和60年代资源经济的“规模效益第一”,经过70年代和80年代“价格竞争第一”和“质量竞争第一”,发展到90年代“市场响应速度第一”,目前强调是面向21世纪知识经济的“技术创新第一”。通过技术创新实现企业制造过程减量化、再利用、资源化,节约制造成本,转变粗犷的增长方式,从根本上提高企业的核心竞争能力。
在传统的材料切削加工中,需要大量使用切削液,以起到冷却、润滑、清洗、排属等作用。随着对环境保护意识的提高,人们开始意识到切削液对人体健康以及环境造成的危害。干式切削、准干式切削作为绿色切削技术而受到人们关注。
干式磨削在美国制造业已得到了广泛的应用,欧洲也已有一半的企业采用了干切削加工技术。种冷风冷却润滑技术的优点,又避免了准干式开云体育 kaiyun.com 官网入口磨削可能造成的环境污染。
美国在展望2010年的制造业前景时,提出“无废弃物加工”的新一代制造技术,即加工过程中不产生废弃物;或产生的废弃物能被整个制造过程中作为原料而利用,并在下一个流程中不再产生废弃物。无废弃物成形加工既减少了废物、污染和能量消耗,又不会破坏环境,必然成为未来先进成形工艺的主流。日本提出了3R的环境保护新概念,即:减少废弃物(Reduce)、再利用(Reuse)及再循环(Recycling)。对于铸造、水泥、火电、印染等重污染行业,采用以无废弃物为目标的循环利用是实现节能减排的重要途径
激光具有能量密度高、方向性好和脉冲频率窄等优点,因而成为最先被关注的高能束。目前,较为成熟的激光快速制造工艺主要有激光沉积成形、直接激光烧结、激光直接沉积和激光近净成形。它将先进材料技术与先进成形技术有机融为一体,实现了高性能金属零件直接制造,材料利用率接近100%。电子束电热转换效率一般能达到90%以上,也被用来进行钛合金等难成形金属件的快速制造。瑞典Arcam公司率先开发出商业化电子束快速制造设备,通过电子束层层烧结或重熔堆积完成整个零件制造。其电子束熔化粉末的速度为0.3~0.5m/s,成形精度为±0.4mm,电子束功率为4kw,所需的输入功率仅为7kW。
每一项新技术都必须依托相应的设备作为载体才能实现产品制造。同时装备的发展也必须与产品制造相匹配,面对极大或者微小的零件,采用合适的加工装备才能达到节能减排的效果,甚至产生新的绿色制造工艺。
砂型数控切削技术是建立在数控技术、铸造技术、计算机技术等多学科技术成果基础之上一种无模铸型加工技术(如图3)。成形过程中的废弃物如粉尘、废气、废渣等可以得到回收。德国AcTech公司有2台用于直接加工铸型的设备,其可加工的最大外形尺寸达2.4米,该设备可用于加工大型的车身结构、批量生产的压铸模等。AcTeCh公司通常接到客户提供的三维CAD数据后,根据铸件尺寸和复杂程度的不同,在3周时间内即可为顾客提供l-5个铸件。开云体育 开云平台开云体育 开云平台