淺談提高機(jī)械加工材料利用率的途徑

摘要：本文通過對機(jī)械加工材料消耗現(xiàn)狀的分析，闡述了提高材料利用率，順應(yīng)節(jié)能、低碳時代需要的必要性，以及提高材料利用率的途徑和方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工、材料利用率

一、機(jī)械加工中材料消耗現(xiàn)狀

（一）在機(jī)械產(chǎn)品成本中，原材料費(fèi)用過高

據(jù)國家有關(guān)部門對機(jī)械系統(tǒng)近萬個企業(yè)進(jìn)行的統(tǒng)計結(jié)果表明：原材料費(fèi)用平均占機(jī)械產(chǎn)品成本的60%以上，在材料成本日益上升，市場競爭日益激烈的形式下，對企業(yè)來說減少不必要的消耗，就等于創(chuàng)造利潤。

（二）鋼材利用率較低

我國是制造業(yè)大國，據(jù)統(tǒng)計，我國機(jī)械加工行業(yè)鋼材利用率普遍較低，僅為為60%左右，與發(fā)達(dá)國家相比，有較大差距。鑄、鍛件綜合廢品率偏高，造成原材料和能源的浪費(fèi)，據(jù)調(diào)查部分企業(yè)，鑄鐵件廢品率為12%—14%，鑄鋼件廢品率為10%—11%，有些企業(yè)甚至高達(dá)20%，而國外一般低于5%。另外重要的基礎(chǔ)件壽命短的現(xiàn)象較為普遍，如模具壽命僅為發(fā)達(dá)國家的1/3。

二、機(jī)械加工提高材料利用率的途徑

機(jī)械加工工業(yè)從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度來看，提高材料利用率應(yīng)考慮以下幾個方面：

合理的產(chǎn)品設(shè)計；減少制造過程中的材料損耗量；提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長產(chǎn)品的服役期。

（一）合理的產(chǎn)品設(shè)計，充分發(fā)揮材料潛力

1、提高產(chǎn)品設(shè)計水平，充分發(fā)揮材料潛力，降低材料消耗。大力推廣計算機(jī)輔助設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計，使產(chǎn)品既可靠安全又結(jié)構(gòu)緊湊，用材合理；適當(dāng)提高材料使用強(qiáng)度等級，充分發(fā)揮材料性能潛力，降低材料消耗。在機(jī)械制造設(shè)計中通過CAD進(jìn)行二維繪圖以及三維造型，然后經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析，最終進(jìn)行三維實體造型，使得產(chǎn)品構(gòu)造得到最大限度的優(yōu)化。同時，設(shè)計還應(yīng)考慮結(jié)合鋼材市場材料規(guī)格，盡可能地降低材料損耗。

2、擴(kuò)大新材料應(yīng)用，改善用材結(jié)構(gòu)，提高用材水平，積極推廣各種高強(qiáng)度低合金鋼、冷成形鋼、冷拔鋼管等高效鋼，使用切削鋼、新型模具鋼、感應(yīng)淬火鋼等節(jié)能節(jié)材新材料；擴(kuò)大硬質(zhì)合金材料的使用，擴(kuò)大粉末冶金材料在汽車、拖拉機(jī)和家用電器等方面的應(yīng)用；在汽車、農(nóng)機(jī)和交通運(yùn)輸設(shè)備中，開發(fā)應(yīng)用工程塑料和復(fù)合材料，如用高強(qiáng)度低合金鋼代替普通碳鋼制作一般承載構(gòu)件，重量可以減輕10%—30%。

（二）制造過程采用先進(jìn)技術(shù)，提高材料利用率

采用先進(jìn)制造技術(shù)，提高鑄件精度，推廣精密性成形技術(shù)，在金屬件生產(chǎn)中擴(kuò)大中精鍛件比例，使模鍛、精鍛件比例提高到60%以上；繼續(xù)推行集中下料、科學(xué)套材、改進(jìn)下料工藝和裝備，推廣各種精密、自動數(shù)控編排的切割技術(shù)，采用帶鋸床、中溫剪切等下料新設(shè)備；大力采用先進(jìn)焊接技術(shù)，減少焊條用量；采用先進(jìn)的熱處理技術(shù)，提高零部件壽命；推廣少氧、無氧化熱處理工藝和鍛造用保護(hù)氣加熱工藝和裝備，減少金屬氧化損失；采用材料表面處理技術(shù)，提高材料表面性能，實現(xiàn)節(jié)材降耗；對于關(guān)鍵基礎(chǔ)體（軸承、齒輪、彈簧、液壓氣動元件、模具等），擴(kuò)大采用精煉鋼和脫氧鋼，及行之有效的熱處理和表面熱處理新技術(shù)，顯著延長其使用壽命。如河北某公司采用切削活塞，其材料利用率為43.5%，改用冷擠壓后可達(dá)92%。某大型軸承廠采用高速鐓鍛生產(chǎn)線，使直徑在50mm以下的套圈材料利用率從9.9%提高到42%。

（三）采用先進(jìn)的防腐蝕技術(shù)，延長零件、設(shè)備的使用壽命

在機(jī)械制造業(yè)中普遍存在著材料防腐問題，腐蝕給人們造成的危害很大，它一方面造成設(shè)備、零件等材料的直接損失，另一方面還影響正常生產(chǎn)，惡化操作環(huán)境，影響產(chǎn)品質(zhì)量，以及發(fā)生人身安全事故等一系列重大隱患。據(jù)有關(guān)資料介紹，估計全世界每年金屬的腐蝕損失約為全年總產(chǎn)量的20%，也就是說全世界每年約有1億噸金屬因腐蝕而損失掉，觸目驚心呀。由此可見，腐蝕是巨大的浪費(fèi)之一，因此，防腐也是機(jī)械制造中節(jié)材的又一重大技術(shù)課題。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的防腐蝕材料和方法的不斷涌現(xiàn)，防腐蝕技術(shù)也在不斷提高。例如：我軍裝備維修表面工程研究中心在海軍潛艇上推廣新型電弧噴涂防腐技術(shù)，可使?jié)撏т摻Y(jié)構(gòu)的防腐壽命從5年延長到15年。

三、對節(jié)材降耗、提高材料利用率的前景展望

（一）我國進(jìn)入WTO后，新技術(shù)發(fā)展面臨機(jī)遇和挑戰(zhàn)，發(fā)展再制造業(yè)是應(yīng)付這種挑戰(zhàn)的一種有效手段，使用再制造產(chǎn)品將再制造業(yè)降低成本，節(jié)約資源，減少污染。

（二）機(jī)械加工企應(yīng)將節(jié)約原材料貫穿于原材料生產(chǎn)、產(chǎn)品設(shè)計制造及使用的全過程，其中在制造過程中節(jié)材是潛力最大、最易見效的一個環(huán)節(jié)。因此要大力開發(fā)和使用先進(jìn)技術(shù)、工藝和裝備，大幅度提高國產(chǎn)技術(shù)裝備水平，加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級。

（三）基于以上論述，建議機(jī)械加工企業(yè)在節(jié)材降耗方面下足功夫，力爭平均鋼材利用率達(dá)80%，鑄造綜合體廢品率下降至5%以下，并將關(guān)鍵基礎(chǔ)件的平均使用壽命延長30%以上。

四、結(jié)束語

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，資源、能源及環(huán)境保護(hù)的問題日益突出。因此，在機(jī)械制造中考慮對原材料節(jié)約，提高其利用率，已成為勢在必行?？紤]國內(nèi)的資源及市場供給情況，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)盡量選用生產(chǎn)過程耗能低的材料。節(jié)材與節(jié)能的結(jié)果必然減少了環(huán)境的污染，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。從人類可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā)，節(jié)約原材料，代用稀缺物資，應(yīng)是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)必須持續(xù)探討的重要課題。