機床制造業的節能減排陳亞寧【摘要】機床行業節能減排、綠色制造要抓住制造過程中高耗能環節，低應力鑄鐵、鑄態球墨鑄鐵，消失模，振動時效，機床再制造等是機床行業節能減排應采取的重要技術和手段.【期刊名稱】《機械制造與自動化》【年(卷)，期】2011(000)003【總頁數】2頁(P60-61)【關鍵詞】節能減排;低應力鑄鐵;消失模;振動時效;再制造【作者】陳亞寧【作者單位】南京數控機床有限公司，江蘇南京,211100【正文語種】中文【中圖分類】工業技術?機械制造與研究?陳亞寧?機~制造業的節能減排艦廉制造業的節能減鱗s'陳亞寧(南京數控機床有限公司，江蘇南京211100)摘要：機床行業節能減排、綠色制造要抓住制造過程中高耗能環節，低應力鑄鐵、鑄態球墨鑄鐵，消失模，振動時效，機床再制造等是機床行業節能減排應采取的重要技術和手段。關鍵詞：節能減排；低應力鑄鐵；消失模；振動時效；再制造中圖分類號：TH-9文獻標志碼: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■一五規劃的最后一年，中央反復強調要著力抓好節能減排工作，但因受諸多因素的制約，許多機床企業節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企業的可持續發展。因此只有不斷創新，積極探索節能、降耗、少污染的制造工藝技術，才能適應社會可持續發展的需要。通常，機床行業節能減排主要靠產品結構調整、技術進步和加強管理三個途徑來實現。其中產品結構調整是涉及面較廣的一項長期任務，管理節能也要日積月累，很a難一蹦而就，但通過技術進步，節能減排的效果卻可在較短的時間內呈現出來。)機床制造過程較為復雜。涉及到鑄件毛坯準備、冷熱加工、裝配調試等幾十道工序。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節的能耗也就抓住了機床生產過程中節能減排的重點，達到了事半功倍的效果。鑄造是機床行業的首道工序，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。但多數工廠規模小，一般技術和管理比較落后，鑄件技術含量低，生產能耗比較大，難以采用新工藝、新材料和新設備，勞動條件和環境保護也難以得到應有的改善。因此應在鑄造工藝上采取行之有效的技術進步措施。1推廣應用低應力鑄鐵件、鑄態球鐵件機床生產對鑄件的要求較高，高強度低應力是保證機床精度的前提，大部分企業仍采用鑄后回火、二次加工回火等工藝技術，消耗了大量的能源。鑄件的鑄后熱時效能耗每噸鑄件40-100kg標煤，球墨鑄鐵退火、正火能耗100-180kg標煤，而低應力鑄鐵、鑄態球墨鑄鐵應力很低，無需鑄后熱時效，節能效果明顯。低應力鑄鐵在國外研究較早，我國起步于20世紀20年代。較為成熟的低應力鑄鐵有密烘鑄鐵，其組織均勻、致密、殘余應力低，自身強度高。高硅碳比值（SI/C）低應力鑄鐵，在碳含量相同的的前提下，適當提高（SI/C）值，抗拉強度提高，殘余應力降低，可省略鑄后的時效。目前我廠已成熟地應用了低應力鑄鐵技術，既節約了大量能源，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。鑄態球墨鑄鐵技術也已成熟，并在各個行業大量應用，由于鑄態球鐵生產省去了退火，正火處理程序，節約了能源，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，縮短了生產周期，因而該項技術的應用對機床行業的節能減排有著較大的意義。2消失模技術消失模鑄造（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，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。與傳統鑄造技術相比，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。且結構形狀不受鑄造工藝的限制，為產品設計制作者簡介：陳亞寧（1956—），男，江蘇海安人，高級工程師，學士，主要研究精密機械設計與制造。?60-http://ZZHD..enE-mail:ZZHD@chainajoumal.nel.en《機械制造與自動化｝s‘陳亞寧（南京數控機床有限公司，江蘇南京211100）要：機床行業節能減排、綠色制造要抓住制造過程中高耗能環節，低應力鑄鐵、鑄態球墨鑄鐵，消失模，振動時效，機床再制造等是機床行業節能減排應采取的重要技術和手段。關鍵詞：節能減排；低應力鑄鐵；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■一五規劃的最后一年，中央反復強調要著力抓好節能減排工作，但因受諸多因素的制約，許多機床企業節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企業的可持續發展。因此只有不斷創新，積極探索節能、降耗、少污染的制造工藝技術，才能適應社會可持續發展的需要。通常，機床行業節能減排主要靠產品結構調整、技術進步和加強管理三個途徑來實現。其中產品結構調整是涉及面較廣的一項長期任務，管理節能也要日積月累，很a機床制造過程較為復雜。涉及到鑄件毛坯準備、冷熱加工、裝配調試等幾十道工序。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節的能耗也就抓住了機床生產過程中節能減排的重點，達到了事半功倍的效果。鑄造是機床行業的首道工序，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。但多數工廠規模小，一般技術和管理比較落后，鑄件技術含量低，生產能耗比較大，難以采用新工藝、新材料和新設備，勞動條件和環境保護也難以得到應有的改善。因此應在鑄造工藝上采取行之有效的技術進步措施。推廣應用低應力鑄鐵件、鑄態球鐵件機床生產對鑄件的要求較高，高強度低應力是保證機床精度的前提，大部分企業仍采用鑄后回火、二次加工回火等工藝技術，消耗了大量的能源。鑄件的鑄后熱時效能耗每噸鑄件40-100kg標煤，球墨鑄鐵退火、正火能耗100-180kg標煤，而低應力鑄鐵、鑄態球墨鑄鐵應力很低，無需鑄后熱時效，節能效果明顯。低應力鑄鐵在國外研究較早，我國起步于20世紀20年代。較為成熟的低應力鑄鐵有密烘鑄鐵，其組織均勻、致密、殘余應力低，自身強度高。高硅碳比值（SI/C）低應力鑄鐵，在碳含量相同的的前提下，適當提高（SI/C）值，抗拉強度提高，殘余應力降低，可省略鑄后的時效。目前我廠已成熟地應用了低應力鑄鐵技術，既節約了大量能源，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。鑄態球墨鑄鐵技術也已成熟，并在各個行業大量應用，由于鑄態球鐵生產省去了退火，正火處理程序，節約了能源，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，縮短了生產周期，因而該項技術的應用對機床行業的節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，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。與傳統鑄造技術相比，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。且結構形狀不受鑄造工藝的限制，為產品設計制?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?機床制造業的節能減排造提供了廣泛的自由度?，F代機床生產個性化很強，多品種、小批量是大型高端產品的生產特點。消失模技術應用在機床制造業大有可為，采用消失模技術既節約了大量木材資源，又縮短了生產周期，實為機床制造業的一次重要的創新技術?！?振動時效技術振動時效的實質是通過振動的形式給工件施加一個動應力，當動應力與工件本身的殘余應力疊加后，達到或超過材料的微觀屈服極限時，工件就會發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部的殘余應力，最終達到防止工件變形與開裂，穩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，其內部會產生不同的殘余應力。傳統的消除殘余應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，生產效率低下，長期占用場地，不適合大批量生產。熱時效能耗高，污染環境，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點是節能環保，降低戚本，與熱時效相比可節約成本90%,節能95%，節約投資90%以上。振動時效效率高，一般工件不超過lh，而且設備較輕，工藝簡單，適應性強。鑄后時效和粗加工二次時效均可采用振動時效。振動時效技術應用多年，已日漸成熟，特別是在采用了頻譜諧波振動時效技術，使振動時效的效果更趨完善。頻譜諧波技術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，大大降低了應用的門檻。4’機床再制造技術J機床再制造目前已被公認為是節約能源和原材料的綠色生產方式。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品的修復、改造后使其達到甚至超過原型產品性能的加工過程，實現資源循環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，不同金屬構成的零部件，用特殊的方法組裝，以至于某個部件出現問題時，可快捷地更換，省時省力，達到資源、充分、合理利用的目的，實現真正意義上的節能減排?！ㄊ晃濉逼陂g，國家科技支撐計劃安排了〃機床再制造關鍵技術與應用”項目，該項目根據我國制造企業裝備落后的現狀，重點圍繞廢舊機床綜合測試與再制造方案設計、環境友好性改進、零部件綠色修復處理、節能化提升、信息化提升等關鍵技術進行研究，為我國機床再制造的深入開展提供關鍵技術支撐。南京工業大學、重慶機床廠在大型機床數控化再制造方面取得了一系列技術創新成果，且經濟效益、社會效益顯著，既滿足了我國制造業的發展需要，又實現了資源節約和再利用。5結論節能減排實現綠色低碳經濟，在具體實施科技進步、技術創新舉措過程中，還有許多工作要傲，除了積極尋求國家政策方面的引導和扶持外，還要尋求與大學、科研機構的通力合作，努力縮短研發、技術創新與企業實際需求的差距，以點帶面，不斷提高企業在可持續發展中的競爭力，為圓滿完成〃十二五”節能減排的目標任務作貢獻。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，2000（03）.[2]北京翔博科技有限責任公司發明的頻譜諧波時效技術（專利號：ZI2005I0092985.6）.[3]崔春芳，鄧宏遠，趙琦消失模鑄造技術及應用實例[M].北京：機械工業出版社，2007.[4]樓易低應力機床鑄鐵件取消人工時效工藝的鑄造應力測試與控制技術[J].機電工程，且996（03）.[5）孫字字低應力高強度鑄鐵生產機床床身件[J].現代鑄鐵，1995（4）.[6]徐濱士.再制造與循環經濟[M].北京：科學出版社，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?？镒訠雪地址的通知〈札板，創造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。現代機床生產個性化很強，多品種、小批量是大型高端產品的生產特點。消失模技術應用在機床制造業大有可為，采用消失模技術既節約了大量木材資源，又縮短了生產周期，實為機床制造業的一次重要的創新技術。振動時效的實質是通過振動的形式給工件施加一個動應力，當動應力與工件本身的殘余應力疊加后，達到或超過材料的微觀屈服極限時，工件就會發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部的殘余應力，最終達到防止工件變形與開裂，穩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，其內部會產生不同的殘余應力。傳統的消除殘余應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，生產效率低下，長期占用場地，不適合大批量生產。熱時效能耗高，污染環境，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點是節能環保，降低戚本，與熱時效相比可節約成本90%，節能95%,節約投資90%以上。振動時效效率高，一般工件不超過lh，而且設備較輕，工藝簡單，適應性強。鑄后時效和粗加工二次時效均可采用振動時效。振動時效技術應用多年，已日漸成熟，特別是在采用了頻譜諧波振動時效技術，使振動時效的效果更趨完善。頻譜諧波技術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，大大降低了應用的門檻。4’機床再制造技術機床再制造目前已被公認為是節約能源和原材料的綠色生產方式。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品的修復、改造后使其達到甚至超過原型產品性能的加工過程，實現資源循環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，不同金屬構成的零部件，用特殊的方法組裝，以至于某個部件出現問題時，可快捷地更換，省時省力，達到資源、充分、合理利用的目的，實現真正意義上的節能減排。〃十一五”期間，國家科技支撐計劃安排了“機床再制造關鍵技術與應用”項目，該項目根據我國制造企業裝備落后的現狀，重點圍繞廢舊機床綜合測試與再制造方案設計、環境友好性改進、零部件綠色修復處理、節能化提升、信息化提升等關鍵技術進行研究，為我國機床再制造的深入開展提供關鍵技術支撐。南京工業大學、重慶機床廠在大型機床數控化再制造方面取得了一系列技術創新成果，且經濟效益、社會效益顯著，既滿足了我國制造業的發展需要，又實