淺談機(jī)械工程中的節(jié)材方法研究

郝杰

【摘要】概述了機(jī)械工程中材耗的現(xiàn)狀，對(duì)機(jī)械工程中的節(jié)材途徑進(jìn)行了分析探討，并就其未來(lái)發(fā)展做出了展望，旨在為機(jī)械工程中高效節(jié)材的實(shí)現(xiàn)提供借鑒與支持。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械工程；材耗；節(jié)材途徑；展望

機(jī)械工程行業(yè)在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中具有重要的支柱作用，其發(fā)展程度同社會(huì)建設(shè)息息相關(guān)。近年來(lái)，機(jī)械工程行業(yè)取得了顯著成績(jī)，讓我們對(duì)其未來(lái)發(fā)展更具信心，但不可否認(rèn)，大量的材料浪費(fèi)是其行業(yè)發(fā)展中的顯著問(wèn)題。能源日趨緊張是我國(guó)的客觀(guān)國(guó)情，而機(jī)械工程中大量材料的浪費(fèi)顯然同現(xiàn)實(shí)情況存在矛盾，很大程度上阻礙了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，對(duì)機(jī)械工程中的節(jié)材途徑進(jìn)行探討，尋求機(jī)械工程與國(guó)民經(jīng)濟(jì)間的平衡就顯得十分必要，這對(duì)于我國(guó)機(jī)械工程行業(yè)的長(zhǎng)足、穩(wěn)定發(fā)展具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 機(jī)械工程中的材耗現(xiàn)狀概述

我國(guó)機(jī)械工程中的材耗現(xiàn)狀主要表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面：

（1）原材料在機(jī)械產(chǎn)品成本中所占的費(fèi)用過(guò)高。相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，機(jī)械工程的鋼材消耗每年高達(dá)1000萬(wàn)t，占據(jù)全國(guó)鋼材消耗總量的15%～20%，且機(jī)械產(chǎn)品成本中，原材料的費(fèi)用要高于60%。

（2）鋼材利用率偏低。我國(guó)機(jī)械工程中的鋼材利用率約為60%，相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，存在15%左右的差距，而每一個(gè)百分點(diǎn)的提升就意味著每年約有10萬(wàn)t鋼材被節(jié)省下來(lái)。同時(shí)，我國(guó)機(jī)械工程中鑄鍛件綜合廢品率偏高，浪費(fèi)了大量的能源和原材料，依據(jù)對(duì)部分企業(yè)的調(diào)查，鑄鐵件與鑄鋼件的廢品率均在10%以上，甚至有些企業(yè)要高于20%，這相比于國(guó)外低于5%的平均水平，差距明顯。此外，我國(guó)的重要基礎(chǔ)件壽命偏短，很不符合我國(guó)機(jī)械系統(tǒng)中對(duì)節(jié)材技術(shù)的政策要求。可以說(shuō)，新時(shí)期機(jī)械工程中的有效節(jié)材已經(jīng)成為機(jī)械系統(tǒng)所要面臨的重要課題。

2 機(jī)械工程中的節(jié)材途徑分析

鋼鐵等金屬材料是機(jī)械工程中節(jié)材的重點(diǎn)，當(dāng)然對(duì)于其他原材料的節(jié)約也應(yīng)給予足夠的重視。結(jié)合機(jī)械工程特點(diǎn)，可通過(guò)以下途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)有效節(jié)材：

2.1 以先進(jìn)技術(shù)為支撐，促進(jìn)材料利用率的提高

將先進(jìn)制造技術(shù)引入到機(jī)械工程生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，可進(jìn)一步提高鑄件精度，降低廢品率，從而節(jié)約材料使用量。實(shí)際機(jī)械生產(chǎn)中，應(yīng)在堅(jiān)持科學(xué)套材、集中下料的基礎(chǔ)上，應(yīng)用如下先進(jìn)技術(shù)：采用數(shù)控編排、自動(dòng)切割技術(shù)，對(duì)各種精度進(jìn)行推廣，應(yīng)用中溫剪切、帶鋸床等下料新設(shè)備；通過(guò)大力應(yīng)用先進(jìn)的焊接技術(shù)，降低焊條的使用數(shù)量；落實(shí)可控氣氛的推廣，規(guī)避金屬氧化作用的發(fā)生；積極應(yīng)用先進(jìn)熱處理技術(shù)，促進(jìn)零部件壽命的提高；就關(guān)鍵基礎(chǔ)體而言，需擴(kuò)大脫氧鋼和精煉鋼的使用范圍，并通過(guò)有效應(yīng)用表面熱處理技術(shù)和熱處理技術(shù)，來(lái)延長(zhǎng)基礎(chǔ)體使用壽命；強(qiáng)化材料表面處理技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)材料表面性能的提高，從而在最大程度上保障節(jié)材的實(shí)現(xiàn)。

2.2 引入先進(jìn)防腐蝕技術(shù)，保障設(shè)備壽命

機(jī)械工程中腐蝕問(wèn)題是難以避免的，其在很大程度上制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，如腐蝕會(huì)造成零件和機(jī)器設(shè)備損失，對(duì)正常生產(chǎn)有著不利的影響。當(dāng)機(jī)器發(fā)生腐蝕情況時(shí)，會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成直接傷害，導(dǎo)致新工藝難以被立即使用，在情況嚴(yán)重時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。就相關(guān)資料來(lái)看，全球每年約有942億元的腐蝕損失，其中金屬腐蝕損失占據(jù)20%左右，可謂一項(xiàng)巨大的資源浪費(fèi)。因此，對(duì)于機(jī)械工程中的節(jié)材來(lái)說(shuō)，防腐蝕應(yīng)成為重要手段。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，不斷涌現(xiàn)出新的防腐蝕方法和材料，其相關(guān)技術(shù)水平亦不斷提升，如新型電弧噴涂防腐技術(shù)等，在機(jī)械工程中注重這些先進(jìn)技術(shù)、方法、材料的引入，對(duì)于保障設(shè)備壽命，實(shí)現(xiàn)工程節(jié)材意義重大。

2.3 強(qiáng)化對(duì)新材料的應(yīng)用，促進(jìn)用材結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善

在機(jī)械工程中，應(yīng)當(dāng)積極推進(jìn)新材料的推廣應(yīng)用，促進(jìn)用材結(jié)構(gòu)的改善，有效提高用材水平。節(jié)能節(jié)材新材料包括冷成形鋼、切削鋼、感應(yīng)淬火鋼、高強(qiáng)度低合金鋼、冷撥鋼管、新型模具鋼等，在強(qiáng)化這些材料應(yīng)用的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)硬質(zhì)合金材料的擴(kuò)大使用，來(lái)達(dá)到節(jié)約模具鋼、高速鋼的目的。同時(shí)，還需考慮擴(kuò)大粉末冶金材料在家用電器、拖拉機(jī)、汽車(chē)等領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，在交通運(yùn)輸設(shè)備當(dāng)中，應(yīng)積極推進(jìn)復(fù)合材料和工程塑料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，以減少材料用量。

2.4 重視產(chǎn)品設(shè)計(jì)，促進(jìn)材料潛力的充分發(fā)揮

機(jī)械工程中，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是中間環(huán)節(jié)，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平，對(duì)于充分發(fā)揮材料潛力十分重要。在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)著眼于輕量化的材料消耗，通過(guò)對(duì)價(jià)值工程方法、有限壽命設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、防腐蝕設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等的大力推廣，來(lái)保證產(chǎn)品用材的合理性，使其在安全可靠的基礎(chǔ)上有著緊湊的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，應(yīng)考慮適當(dāng)提高材料使用強(qiáng)度的等級(jí)，以促進(jìn)材料性能潛力的充分發(fā)揮，進(jìn)而達(dá)到材料消耗降低的目的。

2.5 強(qiáng)化再制造工程領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

再制造工程屬于新興產(chǎn)業(yè)，具有減少污染、節(jié)約資源、降低成本等功能，于我國(guó)尚在研究當(dāng)中。就當(dāng)前來(lái)看，對(duì)汽車(chē)、摩托車(chē)、計(jì)算機(jī)、電冰箱、空調(diào)等產(chǎn)品零件的再制造是研究的重要領(lǐng)域，通過(guò)再制造工程技術(shù)的應(yīng)用，不但能夠使原產(chǎn)品技術(shù)性能得到恢復(fù)，還能夠保障新材料、新工藝、新技術(shù)的及時(shí)引入，從而達(dá)到提升產(chǎn)品可靠性、技術(shù)性，延長(zhǎng)其使用壽命的目的。相比于新品價(jià)格，再制造產(chǎn)品節(jié)省了約一半費(fèi)用，是一種“變廢為寶”的新技術(shù)，開(kāi)辟了節(jié)材的新篇章。因此，積極推進(jìn)和強(qiáng)化再制造工程的研究，使其應(yīng)用日益完善和不斷推廣，將成為機(jī)械工程中節(jié)材的新途徑。

3 機(jī)械工程中節(jié)材途徑的未來(lái)展望

在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)全球化的大形勢(shì)下，機(jī)械工程行業(yè)既面臨機(jī)遇，也需接受挑戰(zhàn)，再制造業(yè)作為節(jié)材途徑中的新突破，是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的有效手段，放眼節(jié)材途徑的未來(lái)，我們應(yīng)當(dāng)看到再制造業(yè)的潛力與突出特點(diǎn)，其必將成為未來(lái)機(jī)械工程中節(jié)材的重要方式。材料的節(jié)約是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程，最易見(jiàn)效、潛力最大的一個(gè)環(huán)節(jié)就是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過(guò)程。因此，加速對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的改造升級(jí)就顯得十分迫切。總之，追求新方法與先進(jìn)技術(shù)的有效融合，是未來(lái)機(jī)械工程中節(jié)材的必然要求，亦是我們努力的大方向。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械工程在社會(huì)建設(shè)中不可或缺，但對(duì)其大力發(fā)展之下所產(chǎn)生的負(fù)面問(wèn)題也一定要給予足夠的重視，其中，對(duì)材料的節(jié)約就應(yīng)當(dāng)作為一個(gè)重要任務(wù)來(lái)抓。結(jié)合機(jī)械工程實(shí)際，參考上述內(nèi)容，有的放矢地實(shí)施節(jié)材方法，從而在最大程度上節(jié)約材料，這是對(duì)可持續(xù)發(fā)展理念的認(rèn)同，需要在機(jī)械工程行業(yè)中不斷推廣。我們有理由相信，有效做好節(jié)材工作，機(jī)械工程必將更好地發(fā)揮其應(yīng)有效用，更好地服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。