零部件制造的清洁生产方式：干式、准干式切削

美国汽车及铸管工业几乎全部采用冲天炉-感应炉双联熔炼工艺。日本、德国、意大利等发达国家的大部分铸铁车间都已采用这种双联熔炼。我国近年来逐渐在一些厂家应用冲天炉-感应炉双联熔炼，并且发展较快。如第一汽车集团公司铸造厂采用15t冲天炉与30t中频炉双联。发达国家非常重视环境保护，电炉熔化均配备完善的除尘系统，采用滤袋或滤筒除尘器，压缩空气时序控制脉冲反吹清灰或压差自动控制脉冲反吹清灰工艺。如美国唐纳森公司提供的斜插式脉冲滤筒除尘器，采用标准单元组合式结构，粉尘排放浓度小于30mg/m³（标态）。每吨铸件有害气体排放量只有1.8m³。而我国与发达国家相比，在铸铁熔炼电炉除尘系统方面还有较大差距，有相当多的铸铁熔炼电炉尚未配套除尘系统。即使已经配套除尘系统的企业，均采用传统的反吹清灰布袋除尘器，除尘效果较差。

零部件制造加工过程中，大量切削液的排放对人体健康与环境条件造成极大的危害，少无切削加工是未来金属切削加工的发展趋势之一。近年来工业发达国家非常重视少无切削加工，为了贯彻环境保护政策，大力研究、开发和实施这种新型加工方法。干式、准干式切削作为新型的清洁生产方式越来越受到人们关注。干式切削一般都采用强冷风或其他介质冷却，将切削加工所产生的热量带走，工件热变形极小。由于缺少切削液的润滑、冷却、辅助排屑等作用，少无切削液的切削加工过程中，切削刀具承受的负荷大，热源强，切削温度高，刀具磨损过程异常复杂。刀具和工件易于发生热变形，刀具耐用度和加工表面质量降低。此外，由于不能保持热平衡，机床床身、立柱等构件也会因温度升高而发生细小但不容忽视的变形。残留切屑有可能导致夹紧误差、损坏机床导轨等问题。所以干切削不是简单地停止使用切削液，而是在停止使用切削液的同时，保证高效率、高产品质量和高的刀具耐用度。目前国内外取代切削液使用的绿色切削研究主要集中在干切削、液氮冷却、低温风冷切削、微量润滑切削（MQL）等几个方面。准干式切削技术就是在保持切削工作的最佳状态的同时，使得切削液的用量最少，如微量润滑切削技术（MQL），将压缩空气与少量的润滑剂混合雾化后，形成毫米、微米级气雾，喷向切削区进行润滑冷却。在短短的几年时间里，少无切削技术已有非常迅速的发展，且有些技术正在形成商品市场。低温喷雾切削从产能、质量、成本、环境4个方面都有明显的优势，且国外已经将其应用到实际生产中。

国内关于少无切削液的切削加工的研究也在逐步增多。北京理工大学、大连理工大学等研究机构对干切削适用的刀具材料及加工方法做了初步研究；南京航空航天大学、山东大学等机构集中研究液氮冷却加工方法；哈尔滨工业大学、重庆大学、江苏科技大学对低温冷风切削方法做了试验测试及研究。成都华西化工研究所进行了高速高效低温雾化切削技术研究并开发了相关的设备。北京航空航天大学致力于微量润滑技术的研究，自行设计并制作了多套微量润滑系统。此系统可与低温冷风系统及液氮冷却系统结合使用，达到最优的冷却润滑效果。目前，干式磨削和干式切削在美国和欧洲制造业已得到了广泛的应用。

电镀和涂装生产是在机械装备相关行业中典型的重污染、高消耗部分。我国汽车涂装生产单车耗能平均水平远远超过国外，涂装生产耗能占整车厂总耗能50%以上。近几年，发达国家在汽车涂镀方面掀起一股“绿色浪潮”，在汽车轮毂镀膜方面限制电镀，发展真空镀膜；在涂装方面采取“有机溶剂”回收技术。德国莱宝（LEYBOLD）公司和德国VTD公司在真空镀膜方面的研究成果代表着国际先进技术水平。真空镀膜设备工艺的复合得到了应用，主要设备有中频磁控离子镀膜机、多弧离子镀膜机、磁控+多弧离子镀膜机等。在涂装中，有机溶剂挥发量每年至少在75万t以上，对大气造成很大污染，采用新型处理工艺可以100%回收。国家绿色镀膜工程技术研究中心在自己研发的大型设备上用大功率磁控靶在接近极端条件（大：功率接近50kVA；快：200s左右；高：高功率密度25W/cm²）下能够快速镀制出2～3µm的TiO₂薄膜，研发的计算机全自动控制真空镀膜成套装备控制系统总体水平已达到国际先进水平。该中心在国内率先开展了绿色镀膜技术在汽车轮毂表面处理方面的研究，研制完成了大型工业级试验样机LDC-1800型绿色镀膜设备，一次可装载32只17in汽车轮毂。无毒害替代材料即是典型的清洁生产，20世纪90年代，随着铬的毒害被越来越多的人所认识，大跨国化学公司都陆续展开了无铬钝化的研究并取得了一定的成果，这一类研究主要以有机硅和代铬盐联合使用，研究结果表明该技术可以从性能上比较接近六价铬钝化，这也使得无铬钝化代替六价铬钝化在生产中应验成为可能，目前无铬钝化技术也陆续开始使用在一些汽车零部件、镀锌钢板上，并获得不错的效果。(www.xing528.com)

热处理也是装备工业的能耗大户，90%以上热处理设备采用电加热，其电耗占制造企业电耗的20%～30%。热处理过程中不断产生的热辐射、废烟气、废水、粉尘和噪声对环境也造成一定程度的污染。高效节能、少无变形、清洁热处理技术是热处理技术发展的重要方向之一。

在锻压成形过程中，20世纪90年代以来，各国纷纷推出各自的环保健康润滑剂，如埃克森美孚Moibil EAL系列；嘉实多Caerlube系列；美国Acheson公司的Delta Bright1103，JF2200，2300WA，2085E等；Pen Aulrt公司的SHD4774，4786及与日本一公司合作开发的Penn Forge108，109等；日本大同化学工业社的300TK，2500MK-2；德国FUCHS公司的F400，PETROFER GF25；韩国W-200，W-400等。根据调查表明，在日本已有21%的企业只使用环保型润滑剂。

为了在电子信息产业中推进无铅化的绿色制造技术工作，国际电子制造产业界已经开始了绿色设计、绿色焊接设备的改造与重新制造、绿色焊料的开发等多方面工作。郑州机械研究所对可用于焊接的绿色高效无铅焊接材料进行了研究与开发，并进行了相关工艺性实验研究，在企业中得到广泛应用。广州电器科学研究院等企业开展了有关无铅焊接材料、无铅焊接设备及无铅焊接可靠性领域的研究、开发和生产、应用方面的工作，从研发人员到应用研究人员配套，基本的检测设备和手段齐全，拥有无铅焊接材料、无铅焊接设备等领域的多项相关发明专利，并取得了多项研究成果。合作单位之间具有良好的合作基础，组建了无铅电子制造省部产学研创新联盟，并开展了有关焊料、可靠性等方面的广东省产学研合作、科技攻关等项目的研究。北京航空航天大学提出一种新型的车用铝合金低成本节能焊接技术，即采用新型的含有活性剂的焊接材料实现铝合金直流正极性焊接技术的研究。2006年7月1日，欧盟正式启用《欧盟报废电子电气设备指令（WEEE）》《欧盟电子电机设备中危害物质禁用指令（RoHS）》，给电子制造业带来“绿色化”的挑战，也将对国际电子产业的绿色制造产生强大的推动作用。根据RoHS指令的规定，投放欧洲市场的电子电气设备中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚等6种有害物质含量不得超过规定限量。