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绿色制造:持久的环境和商店利益

在美国最大的工业中,“绿色制造”已经成为一个常用语。古德温学院将其定义为“在制造领域更新生产流程和建立环境友好型操作”。花时间重新思考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。建立环保的加工工艺是在创建环保企业的正确方向上的一个巨大飞跃。

绿地上灌木丛生

绿色制造是该行业顺理成章的下一步。

如何开始绿色制造

迈向更可持续的机械车间和绿色制造的第一步,是对设施的环境影响进行评估。最常用的制造过程环境影响评价方法是生命周期评价(LCA)。ISO 14040将LCA定义为汇编和评价产品系统在其整个生命周期内的投入、产出和潜在环境影响。

问自己4个问题:

  1. 目标定义和范围——我在这次调查中试图达到什么目的?
  2. 库存分析-什么是量化的输入(能源,水,材料等)和输出(空气排放,废水)?
  3. 影响评估——这些事情如何影响环境?
  4. 口译——我可以改变什么来使我的流程更高效、更环保?

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速率、切削速度、刀具直径、切削时间、冷却剂性能等信息,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

切削液很可能是你的机械车间里的头号污染物,并且会阻碍你实现绿色制造。根据现代制造过程2002年,北美制造商消耗了超过20亿加仑,金属加工液市场从那时起才开始增长。切削液对加工过程有许多好处,主要涉及切削区域的冷却、润滑和切屑的排出。

污染物

获得最多的冷却剂是成本效率的关键因素,在任何机械车间。因此,您可能面临或目前正在面临的最大问题之一是由于污染物导致切削液性能恶化。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、切屑和切屑
  3. 细颗粒——极小的工件或刀具,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,如切屑和切屑通常很容易提取使用h链,链和飞行,推杆,或水槽系统。细颗粒物比较困难,因为它们需要以沉降罐、泡沫分离器、离心分离器或磁分离器的形式进行分离或过滤。游离油也可以通过过滤去除,但也可以通过撇油器快速方便地处理。

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。

微生物是最难去除的,因为它们的大小可能只有细颗粒物的十分之一。“星期一早上臭”是厌氧菌在代谢过程中排出硫化氢的常见副作用。这些微生物是冷却剂必须每隔几个月从机器上排出和更换的主要原因之一。在过去的几十年里,技术的进步使得膜微过滤系统能够将生物质以及油从冷却液中分离出来。有了这些类型的系统,操作人员将不再需要使用有问题的杀菌剂,因为这些杀菌剂对环境和员工的健康都有不良影响。然而,需要注意的是,大多数微生物不是在切削液中生长,而是在机器的内壁/管道上生长,或者埋在槽底的碎屑残留物中。

一些减少微生物在你的商店里堆积的方法包括:

  • 保持机器清洁——污泥、刨花和刨花可能是细菌的滋生地
  • 减少有机污染——唾液、汗水、烟草汁和有机物都是微生物的食物来源
  • 减少不定期油的量-这也可以是食物的来源
绿色制造

一堆肮脏的芯片,细菌会在里面滋生,弄脏你的机器。

切削液类型

好的切削液应该具有高闪点、良好的粘附性、高热稳定性、高氧化稳定性。高闪点是必要的,因为流体不应该在高温下着火(汽油有一个低闪点)。良好的粘附性使液体能够粘附在工件表面。这就在刀具和工件之间形成了一层,有助于分离它们,从而减少摩擦。更多的摩擦导致更高的切削力,这导致更高的切削温度。

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.高热稳定性意味着高温,流体应该具有低粘度(高粘度流体的例子是室温下的蜂蜜)。切削区域的粘度越低,摩擦力就越小,因此热量和切削力也就越低。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,油开始氧化,然后导致其粘度和污泥沉积物的数量上升。

绿色制造

过量的冷却剂可能意味着过量的废物。

本文将切削液分为两大类:可生物降解的和不可生物降解的。

不可生物降解的冷却剂

不可生物降解的冷却剂是以石油为基础的。它们具有较高的人体毒性和生态毒性,导致职业健康风险。它们也有一个复杂的处理过程。

可生物降解的冷却剂

生物可降解冷却剂是植物性的。它们通常用大豆、椰子和油菜籽等蔬菜或印楝、卡拉尼亚和麻疯树等不可食用的植物制成。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、热抑制和润滑性能方面已经超过了石油基油。一项研究发表在科学指引研究发现,与其他两种切削液相比,含硼酸添加剂的椰子油在减少刀具侧面磨损和表面粗糙度方面明显更好。这是由于以蔬菜为基础的溶液具有高的热稳定性。

另一项研究发表在IOP科学,发现印楝油和karanja油组合在钻取低碳钢时润滑效果优于SAE 20W40(石油基油)。结果表明,植物油溶液具有较高的粘度和黏附性,降低了作业的切削力。这最终导致了更好的表面光洁度在部分。

你可以做的成本有效的冷却剂改变总结

  • 通过保持机器清洁和减少外界污染来减少微生物在机器中的积累
  • 安装膜式微过滤系统
  • 改用更高效、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,就应利用干式加工,因为可以消除与切削液获取、管理和处理相关的成本和环境问题。干式加工的另一个好处是没有热冲击。当切割器离开切割器时,冷却剂仍处于喷砂状态,大的温度波动(热冲击)将导致切削刃比热运行时更快地破裂。干加工是最普遍的机加工操作与中断切割或切割硬化钢。它是特别流行的铣削作业与高速和饲料。高运行参数的切削允许大部分热量分散到切屑中,而不是工件中。在加工淬硬钢时也是如此。

干式加工的理想工具

理想的切削刀具应具有较高的耐热性和较低的产热性。碳化物是一种很好的基体,因为它极其坚硬。涂层工具是干式加工的最佳选择,因为它们改善了隔热性能和自润滑性能。

最小量润滑(MQL)的积极影响

  • 显著减少液体消耗
  • 更安全的切削液和润滑剂
  • 减少对员工的健康危害
  • 清洁车间环境
  • 减少维修

因为在MQL中使用了如此少量的液体,这使它成为使用稍微昂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

通过和环保主义者的视角来重新审视你当前的加工操作,可以节省你的时间、金钱,并为你的员工创造一个不那么危险的工作场所。使用上面的技术,一个人可以近似的商店效率,并作出适当的改变,为当前和未来的世代的利益。