绿色生产工艺——第五章

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干切削应用
干式齿轮加工
三菱公司推出了世界上第一套干滚切系统 ，其切削速度是传统滚切速度的2倍，达到 200m/min。 格里森公司用硬质合金滚刀在Phoenix机床 上用干切削法加工锥齿轮，滚切速度可达 3000r/min，降低切削时间50%，加工精度可达 AGM12~13级。
漂白木浆板
Hale Waihona Puke Baidu漂白木浆
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机械清洁制浆
小麦秸秆经过涡流撕裂机、水力碎草机、秸秆分解机 处理以及制浆、打浆、挤浆等流程之后，出料口皮带不断 地传送出成堆的草浆，生产全过程不添加任何化学物质。
山东邹平县以秸秆为原料，机械清洁制浆法制成的可降解饭盒。
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固体颗粒危害与高精密过滤
清除破坏润滑“膜”起有效作用的元凶—— 润滑油中的固体颗粒物，可以延长摩擦副寿命
静电复印：当硒鼓充电以后，经过光照处理，照光的部分电荷就会 消失，文字、图像等遮光的地方，电荷不会消失。当复印的黑粉撒到硒鼓上 时，有文字、图像的地方由于相对应的硒鼓带电，可以吸引黑粉，这样就可 把原稿上的字或图转印到一张白纸上。
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印刷
喷墨打印机：其基本原理是带电的喷墨雾点经过电极
偏转后，直接在纸上形成所需字形。 优点：比针式点阵打印机分辨率高，印字质量高且清 晰。因而应用最广泛。
工艺方法。
实现真正意义上的干切削，需要用性能优良的 干切削刀具、机床及辅助设施替代传统切削液的作 用。
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干切削特点
切屑干净、清洁、无污染，易于回收和处理； 省去了与切削液有关的传输、回收、过滤等费 用，简化了生产系统，节约了生产成本； 省去了与切屑处理有关的费用； 不污染环境，也不发生与切削液有关的安全及
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切削液使用方法
（2）高压冷却法 常用于深孔加工刀具的冷却，如套料钻、 深孔钻、喷吸钻等。
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切削液使用方法
（3）喷雾冷却法 常用于切削难加工材料和高速切削等场合。
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干切削背景
切削液的副作用
（1）切削过程中的高温使切削液雾状挥发，污染环 境，并危害操作者健康； （2）某些切削液具有毒性，废液排放会污染环境， 但处理费用又高； （3）切削液渗漏、飞溅，影响安全生产； （4）切削液的处理、循环和过滤系统复杂；
修补效果
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喷补工艺
喷补工艺是一种新型的路面坑槽及网裂的处理工艺 ，可修补的损毁包括：凹陷，坑洞、龟裂、路肩破损 ，冲跨路面。
优点：优质、高效、低成本
美国“喷补王”
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1、启动“喷补王”，通过高压空气将坑槽的污物吹净 36
2、将改性乳化沥青喷至坑槽表面形成粘层
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3、将改性乳化沥青及骨料分层高压喷射到坑槽
（3）刚性足、功率大。
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干切削技术
3.干切削的工艺技术 低温冷风干切削技术； 高速干切削技术；
低温干切削技术；
静电冷却干切削技术； 准干切削技术。
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干切削技术
4.可靠的刀具检测装置 传感器、数字信号处理技术 神经网络、人工智能等技术
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干切削应用
干车削加工
根据加工对象的特点，加工过程中采用的 辅助措施的不同，可将干车削分为硬车削、低 温冷却干车削和激光辅助干切削。
炼钢的方法：转炉、电炉、平炉。
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炼钢
平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽和炉顶。由燃烧气 体燃料（高炉煤气）或液体燃料（重油）提供热量。 钢液静止 反应极慢 炼钢速度慢（6-8h）、能耗 6
炼钢
氧气顶吹转炉依靠熔融铁水中的杂质等被氧气氧化所 放出的热量，不需要燃料。
纯氧吹炼、转炉旋转 反应极快 炼钢速度快(20min)、无能 耗
如果清除润滑油中2 ～ 5 微米的固体颗粒，可使滚动轴 承疲劳寿命延长至原来10 ～ 50倍。
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目前，我国润滑油的需求量仅次于美国，居世 界第二。 中石油、中石化两大集团占70%以上市 场份额，很大比例是中、低档油脂。
错选油
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天津某工程机械液压油原来按照说明书规定1800h换油；
后来通过实行油品净化，换油周期达到6000h以上，使 用周期延长3倍之多。
1987年5月22日，世界上第一张整页输出 的中文报纸诞生。
到1991年，方正激光照排系统把外国厂 商全部赶出中国，最终使汉字激光照排技术 占领国内报业99%和书刊(黑白)出版业90%的 市场，以及80%的海外华文报业市场。
“当代的毕昇”——王选
“告别铅与火，迈入光与电” 15
印刷
目前，主流数码印刷机的成像原理主要以静电吸附为主。
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干切削应用
干铣削加工
美 国 Leblond Makino 公 司 研 发 的 “ 红 月 牙 ” (Red Crescent) 铸铁干切削技术就是利用陶瓷或 CBN刀具进行高速铣削加工。由于切削速度和进给 量很高，产生的热量很快聚集在刀具前端，使该处 的工件材料达到红热状态，其屈服强度下降，可大 大提高切削效率。
准干切削:采用各种方式将少量的切削液直接施 于切削区的加工方法。
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干切削分类
风（空气）冷干切削
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干切削分类
液氮冷却干切削
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干切削分类

采用MQL润滑的准干式切削
极微量润滑（Minimal Quantity Lubrication，简称
MQL）技术是将极微量的切削油与具有一定压力的压 缩空气混合并油雾化，然后一起喷向切削区，对刀具与 切屑和刀具与工件的接触界面进行润滑，以减少摩擦和 防止切屑粘到刀具上，同时也冷却了切削区并有利于排
通常铸铁的金属切除率为16cm3/min，而采用红月牙干切 削加工可使其提高到149cm3/min。
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干切削应用
干钻削加工
钻削加工时，钻头处于半封闭空间中，钻削产
生的热量也聚集在这里，同时切屑也必须从孔中排
出，因此，干钻削就显得更为困难。
德国Guhring公司开发了一 种新型M-涂层，即在硬涂层外 面再加涂一层软涂层，利用该 钻头对发动机中的铝制零件进 行了高速干钻削加工研究，取 得了显著的经济效益。
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热再生修补工艺
压路机压实（可分层摊铺、压实）
修补后的效果
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直接就地热再生修补
面层损坏设备选择：小型热再生+压实设备
观察旧面层是否能够再生利用
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直接就地热再生修补
病害区加热：调好加热时间，一般控制在5－10分钟即可，加 热至140℃－170℃。 耙松：移走加热板后，要立即对待修补的区域进行翻松，在病 害区周围刨出一个四方形，四方形距病害边缘不小于15cm。
《谷登堡圣经》
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印刷
铸造活字：汉字量过大，能耗高，污染环境。 排 印 字：工作量巨大，耗时长，危害健康。 刷：错别字很多，周期长，印刷质差。
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印刷
激光照排:在将文字通过计算机分解为点 阵，然后控制激光在感光底片上扫描，用曝 光点的点阵组成文字和图像。
1976年，英国蒙纳公司将 激光扫描技术应用到照相 排字机上，制成型激光照 相排字lasercomp机。
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炼钢
为什么要用纯氧来代替空气炼钢？ 避免钢质变脆；
提高炼钢速度；
避免氮气排出时带走热量；
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印刷
雕版印刷以木刻版形式出现于唐朝初期. 宋代的雕版印刷已遍及全国.
木刻印刷版
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印刷
宋代毕昇发明了胶泥活字印刷， 它是世界上最早的活字印刷术。

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印刷
公元1440～1448年，谷登堡发明了铸字盒铸造活字的 合金、冲压字模，创建铅活字印刷术。 古代印刷术由我国流传到世界各国, 现代印刷术 （以谷登堡发明的铅活字为代表）则由西方传入我国。
屑，从而显著地改善切削加工条件。
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干切削分类
在钻孔过程中，MQL系统向刀具尖端喷射出小滴的冷却液
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干切削研究体系
干切削加工规律明显不同于加注切削液的湿切削规
律，例如，刀具/切屑、刀具/工件表面的摩擦加剧，切
削温度升高，排屑难度加大等。 干切削加工技术是在机床设计制造技术、高性能刀 具设计制造技术、高性能涂层技术、高效高精度测试 技术、干切削加工工艺方法等诸多相关技术的硬件与 软件技术得到充分发展的基础上综合而成的。
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直接就地热再生修补
添加新料，然后再次把加热板置于修补区之上，
加热0.5－2分钟，使新料得到全部软化。
保温料箱
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直接就地热再生修补
再生、整平、压实：根据再生沥青料的氧化程度， 在翻松后喷洒少许沥青再生剂或乳化沥青，新旧料混 合均匀、找平，同时将边缘散落的沥青整平，用小型 的压实设备压实即可。
激光照排的出现是印刷业的一场巨大革命!!!
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印刷
照排机在运行时，贴在滚筒上的感光胶片随滚筒一起 旋转，滚筒一般以1500~3000r/min的固定速度均匀转动 。扫描机光束对准滚筒，当滚筒每转一圈，就会在胶片上 扫描出一条线，当然有图文信息的地方进行感光，没有信 息的地方不会感光。
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印刷
汉字字体、字数比西方字母多，如一个一号字要由八万多 个点组成，而全部汉字的存贮量高得惊人。专家发明了一种字形信 息压缩和快速复原技术，使存贮量减少到五百万分之一，速度大大 加快。
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道路修补
车辆滴油漏油侵蚀沥青路面，使沥青混合料离 析，沥青膜剥落，造成路面局部松散，进而出现 坑槽。
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热再生修补工艺
设备选择：小型热再生设备+动力镐+切割机
用切割机、动力镐挖除面层混合 料 对基层进行处理（成型后）
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热再生修补工艺
用加热板对坑槽周围进行加热，并添加新料 喷洒乳化沥青→拌和→摊平
度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。
冷却作用 润滑作用 清洗与防锈作用
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常用切削液
(1)水溶液 水溶液主要起冷却作用。
(2)乳化液
水和油混合而成的液体。浓度低的乳化液主 要起冷却作用；浓度高的乳化液，主要起润滑作用。 (3)切削油
切削油主要起润滑作用。如矿物油。
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切削液使用方法
（1）浇注法
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目录
第1章 绿色制造概述
第2章
第3章 第4章 第5章 第6章
绿色产品类型
绿色材料选择 绿色产品设计 绿色生产工艺 绿色包装技术
第7章
绿色回收与再制造
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造纸
把植物原料中的纤维素分离出来，制成纸浆在经 过漂白就是制浆过程。
机械制浆法
化学制浆法
旧瓦楞箱纸板
废纸浆
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化学制浆
传统制浆大多采用碱法制浆，在生产过程中需碱水 蒸煮和添加化学物质，产生大量黑液，由于碱回收设备造 价和运行费用高昂，中小造纸厂通常都将污水直接排放。
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干切削背景
用量大：随着切削速度切削功率急剧提高， 使得单位时间内金属切除量大量增加，机床加工 过程使用切削液用量越来越大，其流量有时高达 80～100L/min。 不适于高速切削：高速切削时切削液实际上 很难到达切削区，切削液很难起到冷却作用。
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干切削
干切削加工就是在切削过程中，在刀具与
工件及刀具与切屑的接触区不用切削液的加工
据统计我国每生产1t纸需水量为100t， 其中大部分作为废水排放掉。
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无污染制浆技术
法国的一名教授开发的无污染制浆工艺，其核
心是抛开传统的用碱制浆的生产工艺，转而采用可
再循环的甲酸和乙酸作为制浆的溶剂。
旧瓦楞箱纸板
废纸浆
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无污染漂白
当今，世界各国多用氯和次氯酸钠漂白。 目前，可采用臭氧和过氧化氢进行漂白。
绿色制造（Green
Manufacturing ）
贺占蜀
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炼钢
春秋晚期已掌握了冶铁技术。战国时期钢铁 生产达到相当高的水平，这是我国劳动人民对冶 金技术的重大贡献，比外国早一千八百年左右。
2
炼钢
3
炼钢
4
炼钢
炼铁：用还原剂把铁从铁矿石中还原出来 （侧重还原）。 炼钢：用氧化剂把生铁中过多的碳和其它 杂质氧化而除去（侧重氧化）。
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4、用小型压路机对混合料进行碾压后开放交通
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喷补工艺的特点：
使用设备简单
人员少
修补速度快 清理维护方便 修补质量好 修补成本低 喷补工艺在道路维修方面具有革命性的意义，它在我 国的推广使用必将产生极大的经济效益和社会效益。
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切削液
切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降
低切削温度。合理使用切削液，对提高刀具耐用
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干切削研究体系
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干切削理论
1.清洁生产理论
2.金属切削层的软化理论
3.低温脆性 4.强化换热效应
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干切削技术
1.干切削的刀具技术 (1)采用新型的刀具材料 (2)采用涂层技术
(3)采用合理的刀具结构
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干切削技术
2.干切削的机床技术 （1）切削热的迅速散发； （2）切屑及灰尘的快速排出。
质量事故。
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干切削不足
(1)切削加工能耗增大，切削温度增高； (2)刀具/切屑接触区的摩擦状态及磨损机理发
生改变，刀具磨损加快；
(3)切屑因较高的热塑性而难以折断和控制，
切屑的收集和排除较为困难；
(4)加工表面质量易于恶化。
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干切削分类
完全干切削:通常将在切削区中完全不使用或不
直接使用任何切削液的切削加工；