淺談提高機械加工材料利用率的途徑

摘要：本文通過對機械加工材料消耗現狀的分析，闡述了提高材料利用率，順應節能、低碳時代需要的必要性，以及提高材料利用率的途徑和方法。

關鍵詞：機械加工、材料利用率

一、機械加工中材料消耗現狀

（一）在機械產品成本中，原材料費用過高

據國家有關部門對機械系統近萬個企業進行的統計結果表明：原材料費用平均占機械產品成本的60%以上，在材料成本日益上升，市場競爭日益激烈的形式下，對企業來說減少不必要的消耗，就等于創造利潤。

（二）鋼材利用率較低

我國是制造業大國，據統計，我國機械加工行業鋼材利用率普遍較低，僅為為60%左右，與發達國家相比，有較大差距。鑄、鍛件綜合廢品率偏高，造成原材料和能源的浪費，據調查部分企業，鑄鐵件廢品率為12%—14%，鑄鋼件廢品率為10%—11%，有些企業甚至高達20%，而國外一般低于5%。另外重要的基礎件壽命短的現象較為普遍，如模具壽命僅為發達國家的1/3。

二、機械加工提高材料利用率的途徑

機械加工工業從技術經濟角度來看，提高材料利用率應考慮以下幾個方面：

合理的產品設計；減少制造過程中的材料損耗量；提高產品質量，延長產品的服役期。

（一）合理的產品設計，充分發揮材料潛力

1、提高產品設計水平，充分發揮材料潛力，降低材料消耗。大力推廣計算機輔助設計，優化設計，使產品既可靠安全又結構緊湊，用材合理；適當提高材料使用強度等級，充分發揮材料性能潛力，降低材料消耗。在機械制造設計中通過CAD進行二維繪圖以及三維造型，然后經過結構分析，最終進行三維實體造型，使得產品構造得到最大限度的優化。同時，設計還應考慮結合鋼材市場材料規格，盡可能地降低材料損耗。

2、擴大新材料應用，改善用材結構，提高用材水平，積極推廣各種高強度低合金鋼、冷成形鋼、冷拔鋼管等高效鋼，使用切削鋼、新型模具鋼、感應淬火鋼等節能節材新材料；擴大硬質合金材料的使用，擴大粉末冶金材料在汽車、拖拉機和家用電器等方面的應用；在汽車、農機和交通運輸設備中，開發應用工程塑料和復合材料，如用高強度低合金鋼代替普通碳鋼制作一般承載構件，重量可以減輕10%—30%。

（二）制造過程采用先進技術，提高材料利用率

采用先進制造技術，提高鑄件精度，推廣精密性成形技術，在金屬件生產中擴大中精鍛件比例，使模鍛、精鍛件比例提高到60%以上；繼續推行集中下料、科學套材、改進下料工藝和裝備，推廣各種精密、自動數控編排的切割技術，采用帶鋸床、中溫剪切等下料新設備；大力采用先進焊接技術，減少焊條用量；采用先進的熱處理技術，提高零部件壽命；推廣少氧、無氧化熱處理工藝和鍛造用保護氣加熱工藝和裝備，減少金屬氧化損失；采用材料表面處理技術，提高材料表面性能，實現節材降耗；對于關鍵基礎體（軸承、齒輪、彈簧、液壓氣動元件、模具等），擴大采用精煉鋼和脫氧鋼，及行之有效的熱處理和表面熱處理新技術，顯著延長其使用壽命。如河北某公司采用切削活塞，其材料利用率為43.5%，改用冷擠壓后可達92%。某大型軸承廠采用高速鐓鍛生產線，使直徑在50mm以下的套圈材料利用率從9.9%提高到42%。

（三）采用先進的防腐蝕技術，延長零件、設備的使用壽命

在機械制造業中普遍存在著材料防腐問題，腐蝕給人們造成的危害很大，它一方面造成設備、零件等材料的直接損失，另一方面還影響正常生產，惡化操作環境，影響產品質量，以及發生人身安全事故等一系列重大隱患。據有關資料介紹，估計全世界每年金屬的腐蝕損失約為全年總產量的20%，也就是說全世界每年約有1億噸金屬因腐蝕而損失掉，觸目驚心呀。由此可見，腐蝕是巨大的浪費之一，因此，防腐也是機械制造中節材的又一重大技術課題。隨著科學技術的飛速發展，新的防腐蝕材料和方法的不斷涌現，防腐蝕技術也在不斷提高。例如：我軍裝備維修表面工程研究中心在海軍潛艇上推廣新型電弧噴涂防腐技術，可使潛艇鋼結構的防腐壽命從5年延長到15年。

三、對節材降耗、提高材料利用率的前景展望

（一）我國進入WTO后，新技術發展面臨機遇和挑戰，發展再制造業是應付這種挑戰的一種有效手段，使用再制造產品將再制造業降低成本，節約資源，減少污染。

（二）機械加工企應將節約原材料貫穿于原材料生產、產品設計制造及使用的全過程，其中在制造過程中節材是潛力最大、最易見效的一個環節。因此要大力開發和使用先進技術、工藝和裝備，大幅度提高國產技術裝備水平，加速傳統產業技術升級。

（三）基于以上論述，建議機械加工企業在節材降耗方面下足功夫，力爭平均鋼材利用率達80%，鑄造綜合體廢品率下降至5%以下，并將關鍵基礎件的平均使用壽命延長30%以上。

四、結束語

隨著現代工業的發展，資源、能源及環境保護的問題日益突出。因此，在機械制造中考慮對原材料節約，提高其利用率，已成為勢在必行。考慮國內的資源及市場供給情況，機械制造企業應盡量選用生產過程耗能低的材料。節材與節能的結果必然減少了環境的污染，有利于保護生態環境。從人類可持續發展的戰略高度出發，節約原材料，代用稀缺物資，應是現代機械制造業必須持續探討的重要課題。