山東省威海職業(yè)學(xué)院 劉紅軍

機(jī)床組焊接制造過(guò)程工藝碳排放研究

山東省威海職業(yè)學(xué)院 劉紅軍

實(shí)現(xiàn)機(jī)床組焊接制造過(guò)程的低碳排放是構(gòu)建低碳制造業(yè)的必然手段，機(jī)床組焊接制造過(guò)程涉及的加工工藝比較多，碳排放比較大，因此必須要對(duì)其進(jìn)行分析量化。本文通過(guò)對(duì)機(jī)床組焊接制造過(guò)程涉及的工藝的碳排放特性進(jìn)行分析，提出優(yōu)化工藝過(guò)程、降低碳排放的對(duì)策。

機(jī)床組；焊接制造；碳排放

隨著環(huán)境污染程度的日益加劇，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)成為當(dāng)前經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的重要內(nèi)容，機(jī)床組焊接制造過(guò)程涉及的工藝比較多，產(chǎn)生的碳排放比較大，因此加強(qiáng)對(duì)機(jī)床組焊接制造過(guò)程工藝碳排放的研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)低碳制造具有重要的意義。

1 機(jī)床組焊接制造過(guò)程碳排放的種類

機(jī)床組焊接制造過(guò)程主要涉及的工藝有焊接、切割、噴涂、時(shí)效去應(yīng)力及機(jī)床加工等，不同的焊接制造工藝會(huì)產(chǎn)生不同的碳排放，根據(jù)機(jī)床組焊接制造過(guò)程碳產(chǎn)生的種類進(jìn)行分析，其主要分為：一是按照碳排放的來(lái)源可以分為物料碳排放和能源碳排放；二是按照生產(chǎn)過(guò)程分類可以分為直接碳排放和間接碳排放，具體見(jiàn)圖1。

圖1 碳排放分類

2 機(jī)床組焊接制造過(guò)程碳排放特性分析

從上述可知在機(jī)床組焊接制造過(guò)程中涉及的工藝比較多，因此在分析碳排放時(shí)也需要根據(jù)不同的加工工藝進(jìn)行分析。

2.1 切割工藝的碳排放

切割工藝是焊接中應(yīng)用比較多的工藝，也是碳排放比較多的環(huán)節(jié)，尤其是火焰切割工藝產(chǎn)生的碳污染比較嚴(yán)重?；鹧媲懈钪饕抢醚鯕夂涂扇夹詺怏w的燃燒產(chǎn)生高溫實(shí)現(xiàn)切割，其在切割的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生直接碳污染和間接碳污染物，見(jiàn)圖2。

圖2 切割工藝碳排放

2.2 焊接工藝碳排放特性

焊接是機(jī)床組焊接制造的重要工藝，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)焊接所消耗的鋼材量占到鋼材消耗總量的68%左右，在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的碳污染物，而且不同形式的焊接工藝會(huì)產(chǎn)生不同量的碳污染物。焊接工藝主要是以消耗電能、焊絲以及二氧化碳保護(hù)氣，因此其產(chǎn)生直接和間接碳排放物。一般影響碳排放的污染物產(chǎn)生的因素比較多，比如送絲速度、焊接時(shí)間、焊接電流等都會(huì)影響碳排污物量的產(chǎn)生。具體就是焊接電流越小，產(chǎn)生的碳污染物就會(huì)越少，送絲速度越快，碳排放也就越小。

2.3 時(shí)效去應(yīng)力碳排放特性

由于機(jī)床組焊接主要是由鋼板焊接形成的，因此在焊接之后必然會(huì)存在殘余應(yīng)力，采取有效的措施消除工件殘余應(yīng)力是增強(qiáng)工件強(qiáng)度的重要舉措。一般我們消除殘余應(yīng)力的措施主要包括人工去除和自然去除。自然去除就是利用自然因素讓其自動(dòng)去除。而人工去除則是采取特殊的處理方式實(shí)現(xiàn)消除殘余應(yīng)力。在實(shí)踐中退火去應(yīng)力工藝比較廣泛，但是其在實(shí)施過(guò)程中會(huì)消耗一定的能源，產(chǎn)生大量的碳污染物。

2.4 機(jī)床加工工藝碳排放特性

機(jī)床加工主要是對(duì)機(jī)床設(shè)備的精確加工，具體包括車削、鉆削、磨削以及刨削等，在機(jī)床加工中由于人們忽視環(huán)境因素，結(jié)果導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重，可以說(shuō)在機(jī)床加工過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量的碳污染物，其不僅包括電能消耗、物質(zhì)消耗，而且還包括大氣污染、水資源污染等，因此機(jī)床加工過(guò)程中的各種因素也會(huì)影響碳排放。

3 優(yōu)化機(jī)床組焊接工藝，降低碳排放的措施

3.1 提高機(jī)床組焊接技術(shù)

降低焊接組制造過(guò)程碳排污產(chǎn)生的根本措施就是提高焊接技術(shù)，大力發(fā)展綠色焊接技術(shù)。一方面我國(guó)要加大對(duì)焊接技術(shù)的研發(fā)力度，提高焊接技術(shù)向綠色、節(jié)能方向發(fā)展。例如我國(guó)將焊接技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展作為機(jī)械制造戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一，提出加快應(yīng)用清潔高效鑄造、鍛壓、焊接、表面處理、切削等加工工藝，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)；另一方面我國(guó)也要大力培養(yǎng)具有高端焊接技術(shù)研發(fā)隊(duì)伍，鼓勵(lì)高校科研人員投入新技術(shù)、新工藝的研發(fā)中，以此提高我國(guó)焊接的技術(shù)。另外我國(guó)也要積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)焊接技術(shù)的發(fā)展。

3.2 優(yōu)化機(jī)床組焊接工藝

采取合理的焊接工藝對(duì)降低碳排放具有重要的意義，因此在機(jī)床組焊接制造過(guò)程中，需要制定科學(xué)的加工方案，本著節(jié)能、環(huán)保的原則，對(duì)加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，選擇最科學(xué)的加工工序。例如在切割過(guò)程中切割的速度、切割面積等因素都會(huì)影響到碳排放量的大小，例如切割速度越快，產(chǎn)生的碳污染物也就越少，這是因?yàn)榍懈钏俣鹊脑黾訒?huì)縮減切割的時(shí)間，從而降低碳污染產(chǎn)生的時(shí)間周期，實(shí)現(xiàn)低碳切割。另外切割過(guò)程中的切割氧壓力也會(huì)影響碳排放效果，切割氧壓力越大，切割面就會(huì)越寬，切割速度就會(huì)越低，進(jìn)而碳排放的量就會(huì)越大。

3.3 提高焊接自動(dòng)化技術(shù)

通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)C(jī)床焊接中的工藝等進(jìn)行精細(xì)化控制，實(shí)現(xiàn)了在提高生產(chǎn)效率、降低制造成本的同時(shí)，做到環(huán)境保護(hù)、清潔加工。同時(shí)還要對(duì)焊接制造過(guò)程的碳排放量進(jìn)行計(jì)算，以此確定具體的工藝。

總之機(jī)床組焊件制造過(guò)程碳排放源主要來(lái)自于：板材獲取、坡口加工、焊接、時(shí)效去應(yīng)力、噴涂、機(jī)加工六個(gè)工序，因此要加強(qiáng)對(duì)該工序焊接制造的碳排放研究與控制，從而為實(shí)現(xiàn)我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。

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