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绿色制造:持久的环境与店铺效益

“绿色制造”已经成为美国最大工业中许多人常用的短语。古德温学院(Goodwin College)将其定义为“生产流程的更新和制造领域内环境友好型业务的建立”。花点时间重新考虑过时的流程可以节省你的时间和金钱,并帮助你建立作为最先进企业的声誉。建立环保加工工艺是向环保事业的正确方向迈出的一大步。

带灌木的绿地

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。

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 - 这些事情如何影响环境?
  4. 解释-我可以改变什么,使我的过程更有效和环保?

有数据库可用于帮助库存分析。这些数据库收集诸如进料速率,切割速度,刀具直径,切割时间,冷却剂特性等信息,然后计算所有材料,以及能量输入和输出。

了解切削液的影响

切削液很可能是你的机械车间里的头号污染物,并且正在阻碍你实现绿色制造。根据现代制造过程,北美制造商于2002年消耗了超过20亿加仑,金属工作流体市场自此仅增长。切割液对加工过程有许多好处,主要涉及切削区域的冷却、润滑和切屑排出。

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. 自由油(流浪汉或贮槽油) - 液体润滑CNC机的齿轮和设备渗入切割液中的齿轮和设备
  2. 粗颗粒-较大的固体废物、碎屑和碎屑
  3. 微小颗粒-工件或切削工具的极小部分,通常由钴、镉、铬、铝和铅等重金属组成
  4. 微生物-生长在数控机床内壁和管道内的细菌和真菌

粗颗粒,如切屑和碎屑,通常很容易提取,使用h链,链和飞行,推杆,或水槽系统。细颗粒物则比较困难,因为它们需要沉淀罐、泡沫分离器、离心分离机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和容易地处理。

绿色制造的污染物

正确的过滤系统既可以节省机器商店的钱,又有利于环境。

微生物是最难以去除的,因为它们可以是细颗粒的十分之一。“星期一早晨臭”是厌氧细菌排出硫化氢在其代谢过程中的共同副作用。这些生物是冷却剂必须每隔几个月从机器排出和改变的主要原因之一。过去几十年的技术进步使得膜微滤系统可以将生物质以及来自冷却剂流体的油分离。利用这些类型的系统,运营商将不再需要使用有问题的生物剂,因为这些人对环境和员工都有麻烦的健康效果。然而,重要的是要注意,大多数微生物不在切削液中生长,而是在机器的墙壁/管道上或埋在罐底部的芯片的残留物中。

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、碎屑和碎屑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
  • 减少浮油的数量——这也是一种食物来源
绿色制造业

一堆碎片细菌会生长和发出你的机器。

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workharden.高热稳定性意味着在高温,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。

绿色制造业

过多的冷却剂意味着过多的浪费。

出于本文的目的,切削液将被置于两类广泛类别: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剂是基于石油的。它们具有很高的人类和生态毒性,导致职业健康风险。它们的处置过程也很复杂。

可生物降解的冷却剂

生物可降解冷却剂是基于植物的。它们通常由大豆、椰子和油菜籽等蔬菜或印度楝树、卡兰贾树和麻疯树等不可食用植物制成。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引研究表明,与其他两种切削液相比,添加硼酸添加剂的椰子油在消除刀具侧面磨损和表面粗糙度方面明显更好。这是由于植物基溶液的热稳定性高。

另一项研究,发表在IOP Science.研究发现,在钻低碳钢时,印楝油和karanja油的组合在润滑方面优于SAE 20W40(石油基油)。结果表明,植物油溶液由于其较高的粘度和黏附性,降低了操作的切削力。这最终导致了更好的表面光洁度在部分。

成本效益的总结冷却剂,你可以做的改变

  • 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。

理想的干加工工具

理想的刀具应该是更耐热,更少产生热量。碳化物是一种很好的基材,因为它极其坚硬和坚固。涂层工具是干加工的最佳选择,因为它们改善了隔热和自润滑。

最小润滑量(MQL)的积极作用

  • 显著降低流体消耗
  • 更安全的切削液和润滑剂
  • 减少对雇员的健康危害
  • 清洁车间环境
  • 减少维修

因为MQL中使用了这种少量的流体,所以使其成为使用略微刺激的基于植物的油的完美应用。MQL已被发现在锯切和钻井作业方面最有效。

绿色制造的好处

通过和环保主义镜头拍摄当前的加工操作,可以节省您的时间,金钱,为您的员工创造更少的危险工作场所。使用上述技术,可以近似商店效率,并对当前和后代的益处进行适当的变化。