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绿色制造:持久的环境和车间效益

“绿色制造”已经成为美国最大工业中许多人常用的一个短语。古德温学院将其定义为“更新生产流程,在制造领域建立环保运营”。花时间重新思考过时的流程可以为您节省时间、金钱,并帮助您建立一流企业的声誉。建立环保加工工艺是朝着创建环保企业的正确方向迈出的一大步。

有灌木的绿地

绿色制造是该行业下一步合理的发展方向。

如何开始绿色制造

在迈向更可持续的机械车间和绿色制造的道路上,你应该采取的第一步是评估你的设施对环境的影响。生产过程环境影响评价最常用的方法是生命周期评价(LCA)。ISO 14040将LCA定义为对产品系统整个生命周期的输入、输出和潜在环境影响的汇编和评估。

要问自己的4个问题:

  1. 目标定义和范围-我在这个调查中试图达到什么?
  2. 库存分析–量化的输入(能源、水、材料等)和输出(空气排放、废水)是什么?
  3. 影响评估——这些东西是如何影响环境的?
  4. 解释-我可以改变什么,使我的过程更有效和环保?

有数据库可以帮助进行库存分析。这些数据库收集诸如进给量、切削速度、刀具直径、切削时间、冷却剂特性等信息,然后计算所有材料和能量的输入和输出。

了解切削液的影响

切削液很可能是您机器车间的头号污染物,并且正在阻碍您实现绿色制造。根据现代制造工艺2002年,北美制造商消耗了超过20亿加仑的汽油,金属加工液市场自那以后一直在增长。切削液对加工过程有许多好处,主要涉及切割区域的冷却、润滑和排屑。

污染物

在任何机械车间,充分利用冷却剂是提高成本效率的关键因素。因此,您可能面临或目前面临的最大问题之一,是由于污染物导致的切削液性能恶化。最常见的污染物包括:

  1. 游离油(浮油或油底壳油)-润滑数控机床齿轮和设备的液体,渗入切削液
  2. 粗颗粒-相对较大的固体废物、碎屑和切屑
  3. 细颗粒——工件或刀具上的极小片,通常由钴、镉、铬、铝和铅等重金属组成
  4. 微生物–生长在数控机床墙壁和管道内的细菌和真菌

粗颗粒(如碎屑和切屑)通常很容易使用H链、链条和飞行、推杆或水槽系统提取。细颗粒更难分离,因为它们需要以沉淀罐、泡沫分离器、离心分离或磁选机的形式进行分离或过滤。游离油也可以通过过滤去除,但也可以用撇油器快速轻松地处理。

绿色制造污染物

正确的过滤系统既可以节省机器商店的钱,又有助于保护环境。

微生物的大小只有细颗粒物的十分之一,是最难清除的。“周一早晨臭味”是厌氧菌在代谢过程中排泄硫化氢的常见副作用。这些微生物是每隔几个月就必须从机器上更换冷却剂的主要原因之一。过去几十年的技术进步使膜微滤系统能够分离生物质,以及从冷却液中分离油。有了这些类型的系统,操作人员将不再需要使用有问题的生物杀虫剂,因为这些杀虫剂对环境和员工的健康都有麻烦的影响。然而,需要注意的是,大多数微生物不是生长在切削液中,而是生长在机器的壁上/管道上,或者埋在槽底部的碎片残渣中。

一些减少微生物在你的商店堆积的方法包括:

  • 保持机器清洁——污泥、切屑和芯片可能是细菌的滋生地
  • 减少有机污染——唾液、汗水、烟汁和有机物都是微生物的食物来源
  • 减少流浪油的数量——这也是一种食物来源
绿色制造

一堆肮脏的芯片,细菌会滋生,让你的机器臭气熏天。

切削液类型

良好的切削液应具有高闪点、良好的粘附性、高热稳定性和高氧化稳定性。高闪点是必要的,因为液体在高温下不能着火(汽油闪点低)。良好的粘附性使液体能够粘附在工件表面。这在切削工具和工件之间形成一层,有助于将它们分开,从而减少摩擦。摩擦力越大,切削力越大,切削温度也就越高。

高切削温度是有问题的,因为这会导致刀具磨损更快,也会导致你的工件工作硬化. 高热稳定性意味着高温,液体的粘度应该很低(一个高粘度液体的例子是室温下的蜂蜜)。切削区域的粘度越低,摩擦就越小,热量和切削力也就越小。切削液的氧化稳定性最终决定了切削液可以使用多长时间。一段时间后,石油开始氧化,这导致其粘度和沉淀物的数量上升。

绿色制造

冷却液过量可能意味着浪费过多。

在本文中,切削液将被分为两大类:可生物降解和不可生物降解。

不可生物降解的冷却剂

不可生物降解的冷却液是石油基的。它们具有很高的人类和生态毒性,导致职业健康风险。它们的处理过程也很复杂。

可生物降解冷却液

可生物降解冷却液是以植物为基础的。这些植物通常由大豆、椰子和油菜等蔬菜或印楝、卡兰加和麻疯树等非食用植物制成。这一因素使它们成为可再生资源,对人类和环境的毒性更小。

近年来,一些改性植物油在表面光洁度、热抑制和润滑方面的性能已经超过了石油基油。一项研究发表在科学指导,以车削304不锈钢为中心,与其他两种切削液相比,添加硼酸添加剂的椰子油在对抗刀具侧面磨损和表面粗糙度方面明显更好。这是由于基于蔬菜的溶液具有很高的热稳定性。

另一项研究发表在IOP科学发现印楝油和karanja油的组合在钻探低碳钢时的润滑性能优于SAE 20W40(石油基油)。结果表明,植物油溶液具有较高的粘度和附着力,降低了切削力。这最终导致了一场战争更好的表面光洁度在部分。

您可以进行的经济高效的冷却液更换摘要

  • 通过保持机器清洁和减少外部污染来减少微生物在机器中的积累
  • 安装膜微滤系统
  • 换用更高效、可生物降解的切削液

干式加工对绿色加工的积极影响

只要有机会,干加工就应该加以利用,因为与切削液获取、管理和处理相关的成本和环境问题都被消除了。干式加工的另一个好处是没有热冲击。当切割器离开切口但冷却剂仍在喷砂时,较大的温度波动(热冲击)将导致切削刃比完全热运行时更快地断裂。干加工是最普遍的加工操作与中断切割或当切割淬火钢。它特别适用于高速度和饲料的铣削作业。高运行参数的切削允许大部分热量分散到切屑而不是工件。加工淬硬钢时也是如此。

干式加工的理想工具

理想的刀具应具有更高的耐热性和更少的发热性。碳化物是一种很好的基材,因为它非常坚硬和坚固。涂层刀具是干式加工的最佳选择,因为它们改善了隔热性和自润滑性。

最小润滑量(MQL)的积极影响

  • 显著降低流体消耗
  • 更安全的切削液和润滑剂
  • 减少对员工的健康危害
  • 更清洁的车间环境
  • 减少维护

由于MQL中使用的液体数量如此之少,这使得它成为使用稍贵的植物油的完美应用。MQL已被发现在锯切和钻井作业中是最有效的。

绿色制造的好处

从环保角度重新审视你目前的机械加工操作,可以节省你的时间和金钱,并为你的员工创造一个危险程度更低的工作场所。使用上述技术,可以估算车间效率,并为当前和未来的世代做出适当的改变。