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本文作者:唐夢柔1,2作者單位:1.江西交通職業技術學院2.華東交通大學
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汽車制造是一個龐大的系統工程,加工技術作為制造業的基礎環節,加工能否實現“綠色化”。對于實現綠色制造、清潔生產和可持續發展起著舉足輕重的作用。汽車綠色加工涉及汽車產品生命周期的全過程:產品設計、材料選擇、工藝規劃、生產制造、維修、報廢處理等階段,每個階段都離不開綠色加工技術的支持。根據綠色加工的追求目標,綠色加工技術在汽車制造業中的應用主要表現在以下兩個方面:
1)節省資源的加工方法,即從加工工程中的物質方面考慮加工的綠色性。汽車制造材料的選擇要符合對資源和能量消耗少,對環境污染小和循環再生利用率高的條件,當然要在產品的功能,質量滿足要求,成本不是太高的前提下。
(1)原材料的選擇對汽車生產過程中能量消耗及污染物的生成有很大影響。綠色產品首先要求構成產品的材料具有綠色特性,,綠色材料的選擇要符合對資源和能量消耗少、對環境污染小和循環再生利用率高。綠色材料選擇技術是一個系統性和綜合性很強的復雜問題。一是綠色材料尚無明確界限,實際中選用很難處理;二是選用材料不能僅考慮其綠色性,還必須考慮產品的功能、質量、成本等多方面的要求。一般而言,汽車產品綠色材料的選擇應該遵循如下幾點原則:a.優先選用可再生材料,盡量選用回收材料、資源豐富的材料,提高資源利用率;b.盡量選用低能耗、無毒、少污染、無腐蝕性的材料,避免選用有毒、有害和有輻射特性的材料,減少生產過程中的危險因素;c.減少材料種類,并盡量采用相容性好的材料,以利于廢棄后產品的分類回收;d.所用材料應易于再利用、再回收、再制造或易于降解;e.盡量采用輕質新型環保材料降低車身重量,提高燃油經濟性。目前,易回收再利用的、質量輕、剛性好的樹脂類材料的應用在汽車制造中正得到推廣,并由原來的石油類樹脂材料向天然植物類材料方向發展。在汽車原材料的選擇上,目前有長遠眼光的車企已經看到了國家的環保形勢和對汽車材料的要求,并加以利用,他們在研發一些價格合理,性能與被替代材料相當,工藝性好的新材料。東風雪鐵龍便是這方面的佼佼者,設計之初便開始對車身原材料進行篩選和監控,車身90%以上的材料都可以進行無害處理。
(2)加工輔助材料的選擇,即潤滑、冷卻物質的選擇(如切削液等),主要從這些輔助物質的回收性、污染性等方面來考慮。隨著先進工藝和方法不斷推出,汽車綠色制造在鑄造、鍛造、機械加工、熱處理、沖壓、焊接、涂裝和裝配等方面進行了大量的改進和研究。如,在機械加工、鍛造中減少切削液的使用或使用綠色切削液,采用干式切削技術;嚴格控制揮發性有機化合物的排放,涂裝工序采用水性化涂料,提高涂裝的附著率;因廢液大量產生于該工序的多個環節,現在汽車企業都制定了完善的收集處理方案,大量的涂裝廢液經過綠色循環處理流程,經無毒化學反應、酸堿調節、凝聚、沉淀和除磷等工序處理,實現了有害物質的治理和水資源的循環利用。
(3)毛坯形成的方法的選擇,使加工過程中的材料去除率低,提高資源的利用率。比如在汽車加工過程中優化下料系統就是一個典型的應用。優化下料系統即根據鈑金件的給定尺寸,在汽車沖壓部件主要尺寸約束下,以整塊鈑材余料最小為目標,自動生成優化的下料方案。開發一套主要用于條材或鈑材優化下料的“物料資源優化下料系統”,可大大提高汽車制造企業的物料資源的利用率。鈑金件余料由汽車制造企業進行收集,鈑金件原材料由供應商直接回收,然后進行回爐熔解以實現材料再生,這樣就大大提高了資源的利用率。
2)節約能源的加工方法,即從加工過程的能源流方面考察加工的綠色性。
加工過程就是一個能量轉化的過程,輸入的電能轉化為機械能、變形能、熱能、聲能及光能等。從整個加工過程考慮,提高能量的利用率,即提高對材料去除起作用部分能量的比率。主要考慮如何降低切削力,減少切削振動等。比如在汽車制造沖壓工序中生產汽車的車身外殼及底盤等部件時,此過程主要涉及鈑金件的消耗、沖壓噪聲的極小化等問題。沖壓車間噪聲的極小化對應的解決方案是采用低噪聲設備,給操作工人配備隔音設備等。
4汽車企業在實施綠色加工技術中面臨的挑戰
一方面,汽車企業在實施綠色加工的開始階段必然會使成本升高,使汽車產品競爭力下降,如果時間持續較長,會導致汽車企業在同行中的競爭力和地位的下降,不利于汽車企業的生存和發展,尤其在目前汽車市場競爭激烈的大環境下;另一方面,汽車企業之間的競爭決定了汽車企業之間共同發展綠色制造的合作可能性不大,因而汽車制造過程中綠色加工技術所需要的研發、人才培養、設備等固定資產投入主要依靠企業自身的積累投入,這樣風險就會增大。小的汽車企業沒有實力實施綠色制造,大汽車企業亦有實施顧慮,這樣也不利于汽車制造企業生產過程中實施綠色加工。因此,純粹的市場經濟環境是不利于汽車綠色加工技術的發展的。汽車企業制造在生產過程中實施綠色加工技術在一定程度上具有非市場的性質,政府是汽車綠色制造系統的一個重要組織要素。政府適當介入是汽車綠色制造發展的必要條件之一。社會法律體系、社會保障制造及相應資本市場的完善可以大大提高汽車企業實施綠色加工技術積極性。
5結束語
汽車制造實施綠色加工不僅有利于人類的持續發展,也有利于汽車企業的持續發展。隨著汽車綠色制造的全球化、社會化、集成化、并行化、智能化、產業化、信息化發展,綠色加工作為實現生態工業的關鍵技術,也是實現社會可持續發展的重要手段,正如綠色產品正在得到越來越多消費者的認同一樣,綠色加工技術也正得到越來越高的重視。