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關(guān)鍵詞：激光燒結(jié)；金剛石微粉壓坯；工藝參數(shù)；工藝與機(jī)理

1. 激光燒結(jié)參數(shù)

1.1激光功率

在功率低于550W時(shí)，由于掃描速度相對(duì)較快而激光功率較低，粉末壓坯中低熔點(diǎn)金屬元素被加熱溫度較低，來不及達(dá)到熔點(diǎn)溫度，各種金屬元素還處于原始接觸階段，因此抗拉強(qiáng)度較低。隨著激光功率P的增大，單位時(shí)間內(nèi)粉末被加熱的溫度更高，低熔點(diǎn)金屬元素部分微熔，將其周圍的金屬粉末包裹在一起，使得燒結(jié)件的抗拉強(qiáng)度得到了提高。在激光功率達(dá)到550W時(shí)，得到較好的燒結(jié)效果，燒結(jié)件具有最大的抗拉強(qiáng)度。而當(dāng)激光功率P超過550W時(shí)，燒結(jié)件表面部分呈綠色，為錫青銅的氧化產(chǎn)物，說明由于功率過高，出現(xiàn)了燒損現(xiàn)象[1-3]。

1.2 光束掃描速度

同樣，保持激光功率P=550W，光束掃描速度v按照880 mm/min、1100 mm/min、1320 mm/min、1540 mm/min、1760 mm/min化，來考察掃描速度v對(duì)燒結(jié)件抗拉強(qiáng)度的影響。

光束掃描速度v超過1100mm/min時(shí)，燒結(jié)件的抗拉強(qiáng)度將隨掃描速度v的增大而降低；而當(dāng)掃描速度v小于1100 mm/min時(shí)，燒結(jié)件的抗拉強(qiáng)度又急劇降低。

掃描速度小于1100 mm/min時(shí)，由于激光功率相對(duì)較高，導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)粉末材料吸收的激光能量較高、粉末溫度升高過快，從而使得低熔點(diǎn)金屬元素部分燒損，部分表面呈綠色。掃描速度為1100 mm/min時(shí)，得到較好的燒結(jié)效果，燒結(jié)件具有最大的抗拉強(qiáng)度。而當(dāng)掃描速度高于1100 mm/min時(shí)，低熔點(diǎn)金屬元素在單位時(shí)間內(nèi)又得不到充分加熱，不能充分熔化以結(jié)合四周的金屬粉末顆粒，燒結(jié)件抗拉強(qiáng)度降低。

2.燒結(jié)體性能分析

由第二節(jié)分析可知，金剛石微粉壓坯在P=550W，v=1100mm/min的激光工藝參數(shù)下，具有最優(yōu)的抗拉強(qiáng)度和致密度。為此，選擇該工藝參數(shù)下的燒結(jié)體進(jìn)行微觀組織分析。

在上圖中，燒結(jié)體橫斷面基本上已看不到以原始狀態(tài)存在的金屬粉末，高熔點(diǎn)金屬粉末被完全包覆在低熔點(diǎn)金屬粉末內(nèi)，燒結(jié)效果良好。當(dāng)然，由于燒結(jié)所固有的特點(diǎn)，燒結(jié)體無法達(dá)到純金屬的致密度，不可避免地存在較多孔隙。另外還在橫斷面上發(fā)現(xiàn)了較多坑洼――“韌窩”[4-5]，表明了燒結(jié)件的斷裂為塑性層狀撕裂，燒結(jié)體具有良好的抗拉性能。

低熔點(diǎn)Cu-Sn液相流動(dòng)方向也清晰可辨；未熔化高熔點(diǎn)金屬粉末顆粒分布較均勻，粉末顆粒間的孔隙基本已全部被填滿，顆粒間通過凝固的低熔點(diǎn)Cu-Sn粘結(jié)在一起，致密性較好。在顆粒間小孔隙消失的同時(shí)，在周邊出現(xiàn)了較大的孔洞。

這是因?yàn)椋旱腿埸c(diǎn)Cu-Sn合金元素熔化后，形成液相，在激光繼續(xù)作用下，液相流動(dòng)性和滲透能力大大加強(qiáng)，液相金屬很容易填充入高熔點(diǎn)顆粒間的孔隙；同時(shí)，液相原子自身的擴(kuò)散速度和高熔點(diǎn)固相顆粒在液相中的擴(kuò)散都加快，傳質(zhì)也加快，通過顆粒邊界溶解圓潤(rùn)化和固溶沉淀等作用進(jìn)一步優(yōu)化顆粒的形狀和重排位置[6-8]。此外，由于壓坯局部區(qū)域成分非均勻性和液相的凝固收縮，使某些區(qū)域液相金屬流失，形成孔洞。

3.結(jié)論

1、采用不同粉末配方、不同激光工藝參數(shù)對(duì)金剛石微粉壓坯進(jìn)行燒結(jié)試驗(yàn)研究表明：光斑直徑為8.5mm時(shí)，在激光功率550W、掃描速度1100mm/min燒結(jié)條件下，微粉工具具有最佳的燒結(jié)性能。

2、借助掃描電鏡（SEM）對(duì)燒結(jié)件進(jìn)行了微觀分析知：高熔點(diǎn)金屬顆粒通過凝固的低熔點(diǎn)Cu-Sn粘結(jié)在一起，粉末顆粒間的孔隙基本已全部被填滿，燒結(jié)體具有良好的致密性和抗拉性能。從而提高燒結(jié)體耐磨性能。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞液膜;液膜分離;金屬離子

中圖分類號(hào) X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1674-6708(2009)05-0064-02

Lquid membrane separation technique and progress of liquid membrane separation technique in treatment of wastewater containing metal ion

XIAO Jiali,MAO Xiulong

Dpartment of Chemical Engineering,SiChuan University,ChengDu 6102O7,China

Abstract The liquid membrane separation technique is presented.The progress of research in the application of liquid membrane technique to the recovery and extraction of metal ions. The problems that restrict the commercialization of liquid membrane technique and it research directions are presented.

Keywords liquid membrane;liquid membrane separation technique;metal ion;surfactant;carrier

1 液膜分離的特點(diǎn)

液膜是指兩液相間形成的界面――“膜相”, 通過它將兩種組成既不同但又互相混溶的溶液然后分開,經(jīng)選擇性滲透,使物質(zhì)達(dá)到分離提純的目的。

液膜過程與溶劑萃取過程具有較多相似之處。液膜與溶劑萃取一樣,都由萃取與反萃取兩個(gè)步驟組成。但是,溶劑萃取中的萃取與反萃取是分步進(jìn)行的,而液膜過程的萃取與反萃取分別發(fā)生在膜的兩側(cè)界面,溶質(zhì)從料液相萃入膜相,并擴(kuò)散到膜相另一側(cè),再被反萃入接收相,由此實(shí)現(xiàn)萃取與反萃取的“內(nèi)耦合”液膜傳質(zhì)的“內(nèi)耦合”方式,打破了溶劑萃取所固有的化學(xué)平衡,所以,液膜過程是一種非平衡傳質(zhì)過程。

與傳統(tǒng)的溶劑萃取相比,液膜的非平衡傳質(zhì)具有如下3個(gè)優(yōu)點(diǎn):1)傳質(zhì)推動(dòng)力大,所需分離級(jí)數(shù)少。從理論上講,只需一級(jí)即可實(shí)現(xiàn)完全萃取。2)試劑消耗量少,流動(dòng)載體(萃取劑) 在膜的一側(cè)與溶質(zhì)絡(luò)合,在膜的另一側(cè)將其釋放。載體在膜中猶如河中的“渡船”,將溶質(zhì)從膜的一側(cè)“渡”到另一側(cè)。膜載體的“渡船”功能表現(xiàn)為溶質(zhì)的膜滲透速率與膜載體濃度不成比例。研究中發(fā)現(xiàn),大幅度改變載體濃度對(duì)提取率之影響甚小。載體在膜內(nèi)穿梭流動(dòng),使之在傳遞過程中不斷得到再生,其結(jié)果是所需膜載體的濃度大大降低,并使液膜體系中膜相與料液相之比例亦可降低,具有顯著的經(jīng)濟(jì)意義。3) “上坡”效應(yīng),或者溶質(zhì)“逆其濃度梯度傳遞”的效應(yīng),溶質(zhì)從液膜低濃度側(cè)向高濃側(cè)傳遞的效應(yīng),這是由于在膜兩側(cè)界面上分別存在著有利于溶質(zhì)傳遞的化學(xué)平衡關(guān)系,這兩個(gè)平衡關(guān)系使溶質(zhì)在膜內(nèi)順其濃度梯度而擴(kuò)散,界面兩側(cè)化學(xué)位的差異導(dǎo)致溶質(zhì)透過界面而傳遞。液膜的這一特性使其在從稀溶液中提取與濃縮溶質(zhì)方面具有優(yōu)勢(shì)。

與固體膜相比,液膜的優(yōu)點(diǎn)如下:1)傳質(zhì)速率高。溶質(zhì)在液體中的分子擴(kuò)散系(10-6 ~10-5 cm2/s) 比在固體中( < 10-8 cm2/s) 高幾個(gè)數(shù)量級(jí),而且,在某些情況下,液膜中還存在對(duì)流擴(kuò)散,所以,即使是厚度僅為微米級(jí)的固體膜,其傳質(zhì)速率亦無法與液膜比擬。2)選擇性好。固體膜往往只能對(duì)某一類離子或分子的分離具有選擇性,而對(duì)某種特定離子或分子的分離,則性能較差。

2 液膜分離技術(shù)處理金屬離子

金屬回收是資源綜合利用的重要組成部分,對(duì)于建立循環(huán)型經(jīng)濟(jì)、保證資源永續(xù)、減少環(huán)境污染、節(jié)省能源、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。隨著科技的進(jìn)步以及資源的不斷減少,將會(huì)有越來越多資金和人力放到回收廢液中的金屬離子的工作中去。

1)含銅廢水

在濕法冶鋅中,浸出料液中含有銅、鎘等雜質(zhì),王向德等以DIPSA(3,5一二異丙基水楊酸)、TIBPS(三烷基硫化磷)、煤油、硫酸乳狀液膜體系去除浸出液中銅雜質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,處理后的浸出液中銅離子濃度小于0.5mg/L,而鋅的損失率不到0.5%,可以達(dá)到濕法冶鋅的工藝要求。以LIX98為流動(dòng)載體的乳狀液膜提取低品位藍(lán)銅礦浸出液中Cu2+。在最佳試驗(yàn)條件下,Cu2+ 提取率幾近100%,純度可達(dá)99%以上,富集濃度為18~19mg/L。另外,在處理電路板刻蝕廢液,銅的回收率高達(dá)99%以上,處理后的廢水中銅濃度小于0.5mg/L,達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。

2) 含鋅廢水

液膜法處理含鋅廢水研究,以實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用,王士柱等在料液酸度較低情況下以T154、T120、稀硫酸液膜體系,處理量為50m3/d,可將含鋅濃度為550mg/L的廢水,降至5mg/L左右,基本上符合排放標(biāo)準(zhǔn),且處理回收1kg鋅所需要的費(fèi)用要小于1kg鋅的價(jià)值。

3) 含鉛和鎘廢水

梁舒萍等以LMS-2(R ―SO3H,R 為C4的烯烴共聚物)、P5O7(2-乙基己基磷酸甲酯)、檸檬酸、煤油組成液膜體系,處理含Pb2+mg/L的水樣,Pb2 +的除率可達(dá)94%。

以TRPO(混合三烷基氧膦)、氫氧化鈉液膜體系,處理氰化鍍鎘廢水,處理后的廢水氰和鎘的含量同時(shí)降至排放標(biāo)準(zhǔn)以下。另外,以Span-80、P204 為鹽酸的液膜體系,處理含鎘為100mg/L的工業(yè)廢水,處理后的廢水中含鎘量降至0.1mg/L以下。

近年來,湯兵等以DIPSA(3.5-二異丙基水楊酸)、TIBPS(三烷基硫化膦)為載體,(NH4)2S為沉淀劑組成液膜體系,利用液膜內(nèi)相結(jié)晶技術(shù)處理濕法煉中氧化鋅酸性浸除液,鎘的回收率達(dá)98.1%,從高鋅低鎘體系中較好低實(shí)現(xiàn)了鋅、鎘分,并在內(nèi)水相中直接的到鎘鹽產(chǎn)品。

4)含鉛廢水

早期的學(xué)者以二苯并-18-王冠-6-(王冠醚)作為萃取載體進(jìn)行研究,取得了理想的效果, 但這種液膜構(gòu)型價(jià)格較為昂貴,很難應(yīng)用到工業(yè)過程中去。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究表明,利用磷酸三丁酯(TBP)作為萃取載體,Span-80及L-113B分別作為表面活性劑,對(duì)料液中濃度為6.04×10-4mol/L的Na2P2O7含鉛溶液進(jìn)行分離提取,可使鉛的濃度降低到6.14×10-6mol/L,萃取率達(dá)99%以上。

為了提高鉛離子在膜相中的溶解度和選擇性,在有機(jī)相中引入一定量的流動(dòng)載體TBP,這樣同外水相中所萃溶質(zhì)的離子形式結(jié)合配合物后,在膜相中呈電中性,內(nèi)水相中反應(yīng)試劑為8×10-6mol/L的Na2P2O7溶液,可為遷移提供驅(qū)動(dòng)力。這種II型促進(jìn)遷移一方面提高了溶質(zhì)遷移的傳質(zhì)通量,另一方面在這種離子泵作用下,可將滲透溶質(zhì)從低濃度的料液向高濃度的液膜中遷移,從而提高萃取率。

近期Rania Sabry等以span-80為表面活性劑,D2EHPA為載體,磷酸作為萃取相進(jìn)行研究,在最佳條件下,對(duì)鉛離子的萃取率可達(dá)99%~99.5% 。

5)含鉻廢水

電鍍廢水中的鉻以陰離子形式存在,可用中性胺或季銨鹽作為載體,例如叔胺、TOA(三辛胺)等,也有用TPB(磷酸三丁酯)為流動(dòng)載體,以Span-80為表面活性劑,中性油作膜體溶劑,內(nèi)相用NaOH溶液時(shí)為偶合同向遷移,在外相界面上的離子交換反應(yīng)為:

[2H+ +Cr2H2-7](7) + 2R3N(0) ― [(R3NH)2Cr2O7](0)

4OH-(1) + [(R3NH)2Cr2O7](0) ― [2Cr2O42- + 3H2O] (i)+ 2R3N(0)

若用季胺鹽為載體,內(nèi)相用酸時(shí)是偶合異向遷移,在外相界面上的離子交換反應(yīng)為:

Cr2O72- + 2R3NHX(2) ― 2X(W)-+ (R3NH)2Cr2O7(0)

在內(nèi)相界面上的離子交換反應(yīng)是上述反應(yīng)的逆轉(zhuǎn),即:

2X(W)-+ (R3NH)2Cr2O7(0)― Cr2O72- + 2R3NHX(2)

偶合遷移過程中,外相液酸度對(duì)過程是很重要的。

李思芽等人利用液膜處理高濃度六價(jià)鉻廢水(1 500mg/L),經(jīng)過處理后水中六價(jià)鉻含量低于0.5mg/L,達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn),并經(jīng)過破乳后回收液中Cr6+濃度可達(dá)20g/L。

6)含鈾廢水

Kulkarni以煤油為膜溶劑,span-80為表面活性劑,TOPO為載體,碳酸鈉為內(nèi)向溶液處理鈾離子濃度為600mg/L的廢液(同時(shí)含Ca2+、Fe3+、Mg2+),萃余液中鈾離子含量低于50mg/L,這一結(jié)果在提高鈾濃縮物純度的研究上具有重要的意義。

3 結(jié)論

液膜分離作為一種新型的化工單元分離手段,在節(jié)約能源、資源綜合利用以及保護(hù)環(huán)境等方面日益顯示其強(qiáng)大的生命力。隨著技術(shù)的進(jìn)步,膜價(jià)格、膜污染以及膜重復(fù)利用將不再成為制約膜發(fā)展的因素。可以預(yù)見,21世紀(jì)的膜技術(shù)將在同其它學(xué)科交叉結(jié)合的基礎(chǔ)上, 將會(huì)形成一門比較完整、系統(tǒng)的學(xué)科,并將在人類社會(huì)的發(fā)展史上起到不可替代的重要作用。

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關(guān)鍵詞：大斷面；快速；掘進(jìn)；數(shù)值模擬

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.106

國(guó)內(nèi)的煤礦工程大多屬于地下開采，煤礦巷道的環(huán)境比較特殊、巷道圍巖應(yīng)力多變，使得在采礦掘進(jìn)作業(yè)以及維修方面有難度，巷道掘進(jìn)的成本大、工程量大、不夠安全。如今煤礦掘進(jìn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)33%的機(jī)械化作業(yè)，大幅增加了巷道的掘進(jìn)量、月進(jìn)尺以及年進(jìn)尺的長(zhǎng)度。隨著煤炭等基礎(chǔ)能源的需求量增加，大斷面巷道的快速掘進(jìn)會(huì)越來越多，必須通過采用新思路、新方法、新技術(shù)，增加大斷面巷道的施工進(jìn)度，促進(jìn)煤炭企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[1]。

1 FLAC3D數(shù)值模型

采用拉格朗日有限差分?jǐn)?shù)值模擬的方法構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，通過求解連帶方程來模擬工程中應(yīng)力的變化。該模型能夠有效地應(yīng)用在巖土工程和采礦工程中，清晰地顯示工程中各處巖石的受力情況。在施工過程中該模型的應(yīng)用比較廣泛，無論是時(shí)間上還是空間上，巷道圍巖的應(yīng)力情況都能夠明確顯示，針對(duì)干擾巷道穩(wěn)定性的各種因子，制定解決方案。與測(cè)量、理論和物理模擬相比，數(shù)值模型能通過模擬巖體的各種結(jié)構(gòu)特性，如邊值、構(gòu)造面等，來模擬采礦工程的提前量，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的情況。由于模擬的結(jié)果精確有效，該模型已經(jīng)應(yīng)用到了包括采礦業(yè)在內(nèi)的各種巖土工程中。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求試驗(yàn)工作面運(yùn)輸順槽斷面選為矩形，毛寬 5.6m，毛高4.4m，艨5.4m，凈高4.3m，開口位置為工作面運(yùn)輸順槽運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)巷處。為保證模擬結(jié)果能夠觀測(cè)到巷道開挖及不同錨桿預(yù)應(yīng)力條件下巷道圍巖應(yīng)力的擴(kuò)散狀態(tài)，模型大小應(yīng)在各方向均大于巷道開挖的影響半徑（一般為巷道直徑的 3～5 倍范圍）。同時(shí)，考慮到計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，特將模擬范圍設(shè)定為長(zhǎng)×寬×高=60m×5m×35.5m 的區(qū)域，劃分網(wǎng)格為90×20×61個(gè)，共生成109800個(gè)區(qū)域以及 118482 個(gè)節(jié)點(diǎn)。

2 分析錨桿的支護(hù)參數(shù)

2.1 確定錨桿的最佳直徑

巷道圍巖的控制程度與錨桿提供給圍巖的支護(hù)阻力有關(guān)，該阻力與錨桿的直徑又有很大關(guān)系[3]。在錨桿的長(zhǎng)度和材料固定不變時(shí)，錨桿的直徑成為影響錨桿支護(hù)阻力大小的直接因素。對(duì)支護(hù)的相關(guān)理論進(jìn)行綜述，并結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：錨桿半徑的平方與支護(hù)的阻力以及支護(hù)系統(tǒng)的強(qiáng)度成正比例的關(guān)系。此外，施工也會(huì)影響錨固力的大小，通過對(duì)錨桿直徑和鉆孔進(jìn)行匹配發(fā)現(xiàn)，如果直徑和鉆孔的參數(shù)接近的話，安裝會(huì)存在難度；但是當(dāng)數(shù)據(jù)差距較大時(shí)，錨桿工作的阻力也會(huì)有所降低。

本文研究以試驗(yàn)煤層頂板為例，為強(qiáng)度較低的砂質(zhì)泥巖。按照圍巖的地質(zhì)情況以及試驗(yàn)工作面運(yùn)輸順槽的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)條件，將試驗(yàn)工作面運(yùn)輸順槽頂板的錨桿明確為高強(qiáng)度的Φ20mm左旋螺紋鋼；兩幫錨桿為高強(qiáng)度的Φ18mm玻璃鋼。分析地質(zhì)條件以及工作面的數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，錨桿的直徑參數(shù)保持不變時(shí)，影響支護(hù)的主要因素為錨桿的間排距和長(zhǎng)度。FLAC3D數(shù)值模型可以模擬錨桿的間排距和長(zhǎng)度，模擬的結(jié)果作為參考，用來優(yōu)化試驗(yàn)工作面運(yùn)輸順槽的支護(hù)參數(shù)。

2.2 確定錨桿的最佳長(zhǎng)度

研究錨桿的最佳長(zhǎng)度時(shí)，將錨桿的間排距設(shè)定為1000×1000，錨桿的直徑設(shè)定為Φ20mm，幫錨桿的直徑設(shè)定為Φ18mm，此外也設(shè)定好其它的參數(shù)和影響因素。在此基礎(chǔ)上在改變錨桿長(zhǎng)度的過程中觀察巷道的穩(wěn)定性，最穩(wěn)定的狀態(tài)即為錨桿的最佳長(zhǎng)度。借鑒臨近輔運(yùn)上山的支護(hù)效果，來微調(diào)選取的錨桿長(zhǎng)度，并制定多種不同錨桿長(zhǎng)度的支護(hù)方案。

數(shù)值模擬結(jié)果顯示分為三種應(yīng)力場(chǎng)，分別為垂直應(yīng)力分布、錨固應(yīng)力場(chǎng)以及頂幫錨桿圍巖應(yīng)力場(chǎng)。由于錨桿會(huì)影響對(duì)頂板應(yīng)力場(chǎng)的觀測(cè)，為了更精確系統(tǒng)地觀測(cè)、對(duì)比分析，上圖中沒顯示錨桿。根據(jù)垂直應(yīng)力分布圖可以看出，這幾個(gè)方案的應(yīng)力分布存在規(guī)律相似的情況，水平方向上的應(yīng)力降低區(qū)發(fā)展深度較小，應(yīng)力升高區(qū)比較明顯，垂直方向上的應(yīng)力降低區(qū)發(fā)展深度較大，但是不存在應(yīng)力升高區(qū)。根據(jù)錨固應(yīng)力場(chǎng)圖可以看出，在對(duì)錨桿施加預(yù)緊力后，巷道和錨桿成為一個(gè)統(tǒng)一的整體，錨桿對(duì)巷道的支護(hù)力度增加，應(yīng)力區(qū)在圍巖附近呈“倒凹”型，錨桿長(zhǎng)度增加后，壓應(yīng)力區(qū)的厚度和范圍也有所增大，擴(kuò)大錨桿的作用范圍后增加了錨桿的支護(hù)程度，控制了巷道圍巖的變形程度。同時(shí)，錨桿中上部和兩錨桿之間中部圍巖的壓應(yīng)力逐漸減小?？梢缘贸鲱A(yù)緊力一定時(shí)，錨桿的長(zhǎng)度越大，預(yù)應(yīng)力的作用越小，錨桿的支護(hù)作用越弱。所以，要想維持較好的支護(hù)效果，應(yīng)當(dāng)增加施加的預(yù)應(yīng)力，并適當(dāng)?shù)亟档湾^桿的長(zhǎng)度[3-4]。

3 結(jié)論

（1）在設(shè)定預(yù)緊力的情況下，通過設(shè)定頂錨桿的不同長(zhǎng)度、模擬幫錨桿的配對(duì)方式發(fā)現(xiàn)，錨桿的長(zhǎng)度越大，預(yù)應(yīng)力的作用越小，錨桿的支護(hù)作用越弱。要想維持較好的支護(hù)效果，應(yīng)當(dāng)增加施加的預(yù)應(yīng)力，并適當(dāng)?shù)亟档湾^桿的長(zhǎng)度。通過觀測(cè)圍巖的變形程度發(fā)現(xiàn)，為了維持錨桿對(duì)巷道支護(hù)的最佳作用，需要減小頂板的下沉量，因此微調(diào)增加了頂錨桿的長(zhǎng)度，將頂錨桿的最佳長(zhǎng)度確定為 2.4m，預(yù)估經(jīng)濟(jì)效益以及對(duì)圍巖的控制效果后，將幫錨桿的最佳長(zhǎng)度確定為2.0m。

（2）錨桿的軸向應(yīng)力分布呈現(xiàn)出規(guī)律相似的三個(gè)階段，分別為高應(yīng)力階段、應(yīng)力急劇減小階段以及小應(yīng)力階段。從1.4m位置到錨桿端部，錨桿的軸向力數(shù)值已經(jīng)很小，但仍然有減小的趨勢(shì)，在頂錨桿2.4m、幫錨桿2.0m位置以后，軸向力基本減小為零，可見錨桿的長(zhǎng)度到達(dá)一定程度后，過長(zhǎng)的那段對(duì)錨固已經(jīng)不起作用。

參考文獻(xiàn)：

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篇4

[關(guān)鍵詞]EPC模式；有色金屬工程；投標(biāo)報(bào)價(jià)；風(fēng)險(xiǎn)；

中圖分類號(hào)：TU723 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

隨著我國(guó)有色金屬行業(yè)相關(guān)企業(yè)對(duì)海外礦業(yè)市場(chǎng)業(yè)務(wù)的不斷開拓，國(guó)外有色金屬工程項(xiàng)目的總承包進(jìn)程加快、力度加強(qiáng)。但是，由于國(guó)外有色金屬工程EPC總承包的周期長(zhǎng)，參與方多，受到政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、自然環(huán)境等諸多因素影響，綜合使得投標(biāo)企業(yè)承擔(dān)的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)隨之增大。如何根據(jù)國(guó)際的市場(chǎng)規(guī)則、合同規(guī)則、項(xiàng)目管理規(guī)則對(duì)項(xiàng)目所在地法律規(guī)定、稅收等方面帶來的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制處理，從而增強(qiáng)工程設(shè)計(jì)方案及實(shí)施方案的完整性及預(yù)見性，并最終在充分的投標(biāo)報(bào)價(jià)上予以體現(xiàn)，以期獲取利潤(rùn)，成為我國(guó)企業(yè)進(jìn)行國(guó)外有色金屬工程項(xiàng)目EPC總承包亟待解決的關(guān)鍵問題。

基于此，本文將分析目前國(guó)際比較通用的《（EPC）/交鑰匙工程合同條件》與《FIDIC施工合同條件》，探討出國(guó)際EPC項(xiàng)目所共有的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，并圍繞有色金屬工程項(xiàng)目通過專家調(diào)查法等進(jìn)行嘗試性地補(bǔ)充與梳理風(fēng)險(xiǎn)因素，在實(shí)用性基礎(chǔ)上給出EPC模式下國(guó)外有色金屬工程項(xiàng)目投標(biāo)報(bào)價(jià)時(shí)應(yīng)關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)因素及可采取的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施，研究成果為有色金屬工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理提供重要的參考和依據(jù)。

一、概述

1.1有色金屬工程項(xiàng)目概述

有色金屬工程項(xiàng)目是指針對(duì)各種有色金屬進(jìn)行采礦、選礦、冶煉及深加工的各類工程項(xiàng)目，具有以下特點(diǎn)：

（1）專業(yè)復(fù)雜性高。有色金屬工程項(xiàng)目從前期礦山勘察到最終的冶煉產(chǎn)出金屬產(chǎn)品涉及到地質(zhì)、采礦、選礦、冶金、自動(dòng)化、總圖、環(huán)保、建筑及結(jié)構(gòu)、水電、暖通、技經(jīng)及概算等眾多專業(yè)。

（2）工程項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。一個(gè)包含完整采礦、選礦、冶煉工藝流程的有色金屬工程項(xiàng)目，從前期現(xiàn)場(chǎng)考察、可行性研究、初步設(shè)計(jì)及開展施工圖設(shè)計(jì)、到正式開工建設(shè)直至建成投產(chǎn)，這可能需要幾年時(shí)間。

1.2EPC總承包概述

EPC總承包即：“設(shè)計(jì)-采購(gòu)-施工”（Engineering，ProcurementandConstruction，簡(jiǎn)稱EPC）是一種包括設(shè)計(jì)、采購(gòu)以及施工在內(nèi)的總承包模式[3]，屬于一種交鑰匙項(xiàng)目。工程總承包企業(yè)需按合同約定承擔(dān)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等工作，并需要對(duì)工程項(xiàng)目的質(zhì)量、工期、造價(jià)及安全作出全面負(fù)責(zé)。EPC總承包具有以下特點(diǎn)：（1）項(xiàng)目整體經(jīng)濟(jì)性較高；（2）EPC總承包商在項(xiàng)目實(shí)施過程中處于核心地位；（3）業(yè)主工作量大幅降低。

2風(fēng)險(xiǎn)分析

本研究將采用初始清單法、風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查法及專家調(diào)查法對(duì)EPC模式下國(guó)外有色金屬工程建設(shè)項(xiàng)目投標(biāo)報(bào)價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別?；镜难芯克悸罚菏紫?，根據(jù)《設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工（EPC）/交鑰匙工程合同條件》與《FIDIC施工合同條件》，識(shí)別出EPC模式下一般工程建設(shè)項(xiàng)目共有的風(fēng)險(xiǎn)因素；其次，針對(duì)有色金屬工程項(xiàng)目采用專家調(diào)查法等進(jìn)行補(bǔ)充與修正；最后，分類整理得出EPC模式下國(guó)外有色金屬工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)清單，如表1。對(duì)于特殊的有色金屬工程項(xiàng)目類型可能會(huì)產(chǎn)生其特殊的風(fēng)險(xiǎn)因素，這些內(nèi)容在本文中均不做特殊討論。

圖1風(fēng)險(xiǎn)清單

3風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)

EPC模式下國(guó)外有色金屬工程項(xiàng)目承包商在投標(biāo)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施包括以下方面：

（1）深入調(diào)查項(xiàng)目所在地的政治、經(jīng)濟(jì)情況及法律法規(guī)。總承包商在投標(biāo)時(shí)需要深入調(diào)查其政治、經(jīng)濟(jì)方面的穩(wěn)定狀態(tài)，可以將相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用計(jì)入投標(biāo)報(bào)價(jià)中。例如：工程項(xiàng)目所在地的海關(guān)清關(guān)手續(xù)情況、進(jìn)出口及外匯管制情況、建設(shè)及后續(xù)的投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)是否必須雇傭當(dāng)?shù)貏诠さ?。在調(diào)查之后，記錄存檔，并將相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)記入投標(biāo)報(bào)價(jià)[4]。

（2）提高現(xiàn)場(chǎng)勘查及考察的全面性及技術(shù)含量。有色金屬工程項(xiàng)目承包商在時(shí)間及費(fèi)用等條件允許的狀況下，應(yīng)提高現(xiàn)場(chǎng)考察的全面性及技術(shù)含量，不僅應(yīng)詳細(xì)考察、證實(shí)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)地基、水文氣候、地下管線等條件，而且還應(yīng)該詳細(xì)考察諸如稅費(fèi)政策、用工政策、市場(chǎng)價(jià)格水平、運(yùn)輸條件及建設(shè)條件等關(guān)鍵報(bào)價(jià)因素。

（3）仔細(xì)研究業(yè)主所要求的EPC模式范圍。EPC模式范圍相當(dāng)于業(yè)主的任務(wù)書，詳細(xì)記錄了設(shè)計(jì)任務(wù)、廠房建設(shè)及安裝內(nèi)容、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等工作范圍等，是總承包的基本依據(jù)。因此，必須對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)研究，如有必要可展開質(zhì)疑，尤其是對(duì)工程范圍、擬定功能、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等重要部分，更應(yīng)明確表達(dá)，以求減少因“工程范圍不明確”，“擬定功能未達(dá)到”等問題給造成不必要的損失。

（4）技術(shù)標(biāo)中適當(dāng)增加供貨商名錄。有色金屬工程項(xiàng)目的設(shè)備費(fèi)占總造價(jià)相當(dāng)大的比重，如果供貨商產(chǎn)生供貨問題將直接影響到項(xiàng)目的進(jìn)度及成本，造成承包商的損失。因此，承包商在投標(biāo)時(shí)可在技術(shù)標(biāo)中適當(dāng)增加供貨商名錄，這樣在某些供貨問題發(fā)生時(shí)，承包商可通過選擇名錄中的其他供貨商降低自身風(fēng)險(xiǎn)。

（5）對(duì)依據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)完成的投標(biāo)報(bào)價(jià)予以修正。商務(wù)標(biāo)是在項(xiàng)目投標(biāo)階段的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上框算得到的，通常與項(xiàng)目完工后的最終設(shè)計(jì)產(chǎn)生相當(dāng)大比重的誤差，為彌補(bǔ)該部分誤差、考慮一定的利潤(rùn)空間以及部分不可預(yù)見費(fèi)用，在國(guó)外有色金屬工程項(xiàng)目的投標(biāo)報(bào)價(jià)中可按照一定系數(shù)將該項(xiàng)費(fèi)用計(jì)入，以化解這項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)。

4結(jié)語

本研究采用一定的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法，以FIDIC合同條件為研究基礎(chǔ)，識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)因素清單，并據(jù)此提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，研究結(jié)果給出了我國(guó)有色金屬工程相關(guān)企業(yè)在EPC模式下國(guó)外工程項(xiàng)目投標(biāo)報(bào)價(jià)時(shí)應(yīng)借鑒之處。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]張水波.國(guó)際工程承包的一種新型合同模式―EPC合同[J].中國(guó)港灣建設(shè)，1999，（4）：47-49.

[4]安立志.EPC總承包項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2007.

篇5

關(guān)鍵詞：選擇性激光燒結(jié)；高分子粉末材料

中圖分類號(hào)： F406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

0前言

目前 SLS 高分子粉料的制備工藝處于行業(yè)保密狀態(tài)，沒有完整、公開的工藝流程可供參考，本文根據(jù)高分子粉末的制備方法，通過資料分析，總結(jié)出了低溫粉碎法和溶劑沉淀法兩種可行的 SLS 高分子粉料的制備方法和工藝流程。合理的工藝參數(shù)組合是獲得良好成型質(zhì)量的關(guān)鍵，成型工藝參數(shù)的設(shè)置和材料的性能有關(guān)，

1選擇性激光燒結(jié)材料的概況

燒結(jié)材料是 SLS 技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它對(duì)燒結(jié)件的成型速度和精度及其物理機(jī)械性能起著決定性作用，直接影響到燒結(jié)件的應(yīng)用以及 SLS 技術(shù)與其他快速成型技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，在 SLS 技術(shù)方面有影響力的公司如 3D（DTM）、EOS 公司都在大力研究并提供激光燒結(jié)材料，有很多科研機(jī)構(gòu)和一些從事材料生產(chǎn)的專業(yè)公司也加入到激光燒結(jié)材料的研究開發(fā)當(dāng)中。目前已開發(fā)出多種激光燒結(jié)材料，按材料性質(zhì)可分為以下幾類：金屬基粉末材料、陶瓷基粉末材料、覆膜砂、高分子基粉末材料等。金屬基粉末材料主要有兩大類，一類是用聚合物作粘結(jié)劑的金屬粉末，包括用有機(jī)聚合物包覆金屬粉末材料制得的覆膜金屬粉末及金屬與有機(jī)聚合物的混合粉末。另一類是不含有機(jī)粘合劑的金屬粉末，這類金屬粉末可用大功率的激光器直接燒結(jié)成致密度較高的功能性金屬零件和模具。金屬粉末的直接燒結(jié)成型因工藝簡(jiǎn)單而倍受關(guān)注，但因燒結(jié)溫度高，用激光燒結(jié)成型有較大的難度。陶瓷粉料的燒結(jié)溫度很高，難以直接用激光燒結(jié)成型，因此，用于 SLS 工藝的陶瓷基粉末材料是加有粘結(jié)劑的陶瓷粉。在激光燒結(jié)過程中，利用熔化的粘結(jié)劑將陶瓷粉末粘結(jié)在一起，形成一定的形狀，然后再通過后處理以獲得足夠的強(qiáng)度。目前陶瓷基粉末的激光燒結(jié)工藝尚不成熟，還沒有實(shí)現(xiàn)商品化。

2 選擇性激光燒結(jié)高分子粉末材料分類

2.1熱塑性塑料粉

熱塑性塑料粉又可分為晶態(tài)和非晶態(tài)兩類，非晶態(tài)由于從熔融狀態(tài)到固態(tài)沒有結(jié)晶過程，故收縮率較低，成型工藝易于控制。玻璃化溫度 Tg、粘流溫度 Tf和材料的熔融指數(shù)是非晶態(tài)材料成型的三個(gè)重要的工藝控制參數(shù)。Tg與 Tf差值對(duì)成型過程材料的收縮變形有很大影響，而熔融指數(shù)直接影響成型零件的密度和強(qiáng)度。晶態(tài)成型粉料的特點(diǎn)是材料本身的模量和強(qiáng)度較高，同時(shí)在熔點(diǎn)以下粉末顆粒不會(huì)粘接，因而易于控制成型溫度，獲得較高密度的成型件。結(jié)晶類材料的缺點(diǎn)是從熔體到固體存在結(jié)晶相變，材料的收縮變形大，因此必須設(shè)法在燒結(jié)時(shí)給予補(bǔ)償。對(duì)此類材料的成型，控制結(jié)晶的過冷區(qū)和速率是關(guān)鍵?，F(xiàn)在已投入使用的結(jié)晶類成型粉料還不多，一般只是尼龍及共聚尼龍的粉料，由于結(jié)晶類成型材料具有較高的強(qiáng)度和韌性，有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.2熱固性塑料材料

熱固性塑料粉的成型過程是在激光的熱作用下，材料分子間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)使粉體顆粒彼此粘接。最常用的熱固性材料是環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂，此類材料一般不能單獨(dú)使用，它們可以作為粉末顆粒間的粘結(jié)劑。因此樹脂顆粒在母體材料表面的包覆狀態(tài)是至關(guān)重要的。熱固性樹脂的優(yōu)點(diǎn)是零件變形小，尺寸穩(wěn)定，價(jià)格低廉，缺點(diǎn)是固化反應(yīng)時(shí)間一般高于激光掃描停留時(shí)間，因此來不及充分反應(yīng)，零件的初始強(qiáng)度往往較低，需要做后期固化處理。現(xiàn)在較成熟的熱固化成型材料是覆膜樹脂砂，可用于鑄造成型的型芯和型殼。

3選擇性激光燒結(jié)高分子粉料燒結(jié)件的用途

由于 SLS 技術(shù)的靈活性和快捷性，它的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎包括了制造領(lǐng)域的各個(gè)行業(yè)，在醫(yī)療、藝術(shù)、人體工程、文物保護(hù)等行業(yè)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

3.1制造業(yè)領(lǐng)域

在制造業(yè)特別是航空、航天、國(guó)防、汽車等重點(diǎn)行業(yè)，其核心部件一般均為金屬零件，而且相當(dāng)多的金屬零件是非對(duì)稱性的、有不規(guī)則的曲面或結(jié)構(gòu)復(fù)雜且其內(nèi)部又含有精細(xì)結(jié)構(gòu)。這些零件的生產(chǎn)常采用鑄造或解體加工的方法。在鑄造生產(chǎn)中，模板、芯盒、壓鑄模的制造往往是用機(jī)械加工的方法完成的，有時(shí)還需要鉗工進(jìn)行修整，不僅周期長(zhǎng)、耗資大，而且從模具設(shè)計(jì)到加工制造是一個(gè)多環(huán)節(jié)的復(fù)雜過程，略有失誤有時(shí)甚至要全部返工。特別是對(duì)一些形狀復(fù)雜的鑄件，如葉片、缸體等模具的制造更是一個(gè)難度相當(dāng)大的問題，在加工技術(shù)與工藝可行性方面仍有很大困難?？梢栽O(shè)想，如果遇到此類零件的樣品或小批量生產(chǎn)，其制造周期、成本及風(fēng)險(xiǎn)是相當(dāng)大的。

3.2新產(chǎn)品開發(fā)過程中的設(shè)計(jì)驗(yàn)證與功能驗(yàn)證

RP 技術(shù)可快速地將設(shè)計(jì)的 CAD模型轉(zhuǎn)換成物理實(shí)物模型，這樣可以方便地驗(yàn)證設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思想和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性、可裝配性、美觀性，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題可及時(shí)修改。如果用傳統(tǒng)方法，需要完成繪圖、工藝設(shè)計(jì)、工裝模具制造等多個(gè)環(huán)節(jié)，周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。如果不進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證而直接投產(chǎn)，則一旦設(shè)計(jì)失誤，將會(huì)造成極大的損失。例如，家電及通訊產(chǎn)品的外形、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝配試驗(yàn)、功能驗(yàn)證，模具制造等；為客戶提品樣件，進(jìn)行市場(chǎng)宣傳等，快速成型技術(shù)已成為并行工程和敏捷制造的一種技術(shù)途徑。

3.3醫(yī)療、人體工程、文物保護(hù)領(lǐng)域

醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)、試產(chǎn)、試用。以醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，把 CT 掃描信息實(shí)物化，利用 RP 技術(shù)制作人體器官模型作為醫(yī)療專家的可視模型，進(jìn)行模擬手術(shù)或?qū)μ厥獠∽儾糠诌M(jìn)行修補(bǔ)，人體骨關(guān)節(jié)的配制，文物的仿制等。

4 結(jié)語

目前，國(guó)內(nèi)使用的 SLS 高分子粉料僅限于 PS、PA、PC 等粉料，大多數(shù)是各研究單位針對(duì)自己研發(fā)的 SLS 設(shè)備而研制的，成本較高，對(duì)設(shè)備的依賴性強(qiáng)，并且成型性能不穩(wěn)定，成型件表面粗糙，表面硬度和強(qiáng)度不高。成型粉料和成型工藝是獲得良好燒結(jié)成型質(zhì)量的關(guān)鍵，SLS 高分子材料和工藝的改進(jìn)研究仍有以下工作要做： 1.需要研制出更多種類、不同用途的粉料，逐步擴(kuò)大 SLS 技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。SLS 成型粉料的開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)向商品化、系列化、規(guī)模化方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)目前尚無專業(yè)的快速成型材料制造商和銷售商，各快速成型技術(shù)的研發(fā)單位開發(fā)的粉料品種比較單一，工藝適應(yīng)性較差，不便于推廣應(yīng)用。2.開發(fā)高性能、低成本、低污染的高分子粉料，改變目前價(jià)格昂貴制約工業(yè)應(yīng)用的現(xiàn)狀。

參考文獻(xiàn)

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[關(guān)鍵詞]水霧化；預(yù)合金粉末；應(yīng)用；問題

中圖分類號(hào)：TQ164 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）03-0151-01

1 引言

最近幾年，在我國(guó)的金剛石制品中，金屬預(yù)合金粉末的重要性日益凸顯，在所有的金屬預(yù)合金粉末中，水霧化預(yù)合金粉末占據(jù)了4/5，與普通的預(yù)合金粉末相比，水霧化預(yù)合金粉末具有較多優(yōu)勢(shì)，比如成分多元化、活性較高、產(chǎn)量較高、價(jià)格相對(duì)較低等，所以得到了普遍應(yīng)用。在我國(guó)金屬粉末發(fā)展緩慢的現(xiàn)狀下，國(guó)內(nèi)的超硬材料制品如果不創(chuàng)新很難實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，預(yù)合金粉末的出現(xiàn)很好地緩解了這一問題，為超硬材料制品的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。在我國(guó)，霧化預(yù)合金粉末的發(fā)展則需要揚(yáng)長(zhǎng)避短，強(qiáng)化在質(zhì)量穩(wěn)定性、冷壓成型性及應(yīng)用指導(dǎo)方面的研究開發(fā)，才能突破應(yīng)用瓶頸，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；茝V應(yīng)用，形成有民族特色的產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路。

2 目前的發(fā)展及應(yīng)用情況

我們都知道，金屬預(yù)合金粉末需要經(jīng)過科學(xué)的制備才能投入應(yīng)用，制備過程是不允許出現(xiàn)差錯(cuò)的，常用的制備方法比較多元化，目前已經(jīng)投入使用的預(yù)合金粉末大都是通過化學(xué)共沉淀法、霧化法以及電解法等制備的，其中應(yīng)用范圍最廣的則是水霧化制備法制備出的預(yù)合金粉末，其可以分為兩種，一種是基礎(chǔ)二元合金，另一種則是較為專業(yè)的三元及以上合金。由于目前市場(chǎng)上應(yīng)用量較大的是基礎(chǔ)二元合金FeCu30、FeCu40，所以大多數(shù)生產(chǎn)廠家以此類合金為主要生產(chǎn)對(duì)象。

現(xiàn)在市場(chǎng)上普遍應(yīng)用的是基礎(chǔ)二元合金，主要是由于其生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單并且價(jià)格相對(duì)較低，生產(chǎn)出的超硬材料質(zhì)量較高，便于使用，占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)應(yīng)用的一半以上。具體應(yīng)用現(xiàn)狀見下表1。

3 發(fā)展過程中存在的一些問題

盡管水霧化預(yù)合金粉末在我國(guó)的發(fā)展迅速，但我們不難發(fā)現(xiàn)其在應(yīng)用過程中依然存在一些問題，比如質(zhì)量是否穩(wěn)定、磨損程度如何、制品質(zhì)地是否均勻等。其中影響其在超硬材料中應(yīng)用的主要因素是自身的顆粒數(shù)量較大，制約其自身的冷壓成型，還有就是其余金剛石之間的磨損適配較難。

4 發(fā)揮金屬預(yù)合金粉末對(duì)超硬材料的作用

在沒有創(chuàng)新之前，我國(guó)的超硬材料制品一直以來都是應(yīng)用單質(zhì)金屬粉末進(jìn)行生產(chǎn)，直到出現(xiàn)了預(yù)合金粉末，特別是價(jià)格較低的水霧化預(yù)合金粉末出現(xiàn)之后，引領(lǐng)了我國(guó)超硬材料制品的新發(fā)展。然而要想實(shí)現(xiàn)新型預(yù)合金粉末對(duì)超硬材料的高效應(yīng)用，我們?nèi)匀恍枰粩嗤晟?，大力推廣，以求其更好的發(fā)揮對(duì)超硬材料的作用，具體做法如下：

4.1充分發(fā)揮細(xì)顆粒粉末對(duì)超硬材料的作用

上文中已經(jīng)提到了，細(xì)顆粒粉末能夠更好的提升預(yù)合金粉末的作用，使生產(chǎn)出來的超硬材料制品質(zhì)地更加均勻、穩(wěn)定，還能進(jìn)一步降低胎體的磨損程度。當(dāng)然任何事物都有一個(gè)度，顆粒過細(xì)也不好，其粒度的控制必須考慮制品現(xiàn)行的壓制工藝裝備、模具結(jié)構(gòu)型式、燒結(jié)工藝裝備等方面的特點(diǎn)及與其它種類粉末配合應(yīng)用時(shí)在粒度、化學(xué)活性等方面的匹配性。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)主要以-200/- 300目的粉末為主，- 400目以細(xì)的粉末用量較少。隨著霧化技術(shù)工藝的進(jìn)步，細(xì)顆粒合金粉末的成品率會(huì)逐步提高，生產(chǎn)成本也會(huì)逐漸下降，-400目以細(xì)合金粉末的應(yīng)用比例會(huì)逐步提高，并將發(fā)揮更大的應(yīng)用潛力，這也是水霧化預(yù)合金粉末的一個(gè)重要發(fā)展方向之一。

4.2 充分發(fā)揮低氧高活性粉末對(duì)超硬材料的作用

影響預(yù)合金粉末燒結(jié)活性的因素有很多，其中比較重要的因素是合金自身的結(jié)構(gòu)、粒度以及氧含量等。最后一項(xiàng)氧含量直接關(guān)系到合金粉末的穩(wěn)定與否，也影響著合金燒結(jié)活性的高低。針對(duì)不同的合金來說，氧含量數(shù)值是不同的，鐵一銅基礎(chǔ)類水霧化預(yù)合金粉末的氧含量通?？刂圃?000 X 10-6左右。無論是預(yù)合金粉末還是單質(zhì)金屬粉末，其氧含量越低，燒結(jié)活性越高，越有利于獲得高質(zhì)量的燒結(jié)胎體。但氧含量的控制，必須考慮生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、制品工藝等多種因素，將其控制在穩(wěn)定合適的范圍內(nèi)。低氧、高活性是水霧化預(yù)合金粉末的漸進(jìn)發(fā)展方向之一。

4.3 充分發(fā)揮高冷壓成型性粉末對(duì)超硬材料的作用

要想不斷提升水霧化預(yù)合金粉末在超硬材料制品的應(yīng)用，我們還需要解決冷壓成型差的問題。對(duì)此我們可以充分發(fā)揮自動(dòng)冷壓機(jī)的作用，提升生產(chǎn)效率，確保生產(chǎn)質(zhì)量，提升成品的持續(xù)高質(zhì)量生產(chǎn)，提升其冷壓成品率。目前，各類水霧化預(yù)合金粉末的松裝密度普遍偏高，通常為3. 0-4. 2g/cm3，因而限制了其在配方中的應(yīng)用比例一般不超過45%，對(duì)于松裝密度>3. 5 g/cm3的粉末，其應(yīng)用比例更低。因而，減少球狀/類球狀粉末顆粒數(shù)目，降低松裝密度，改善粒度分布狀態(tài)，以獲取良好的冷壓成型性，是水霧化預(yù)合金粉末而臨的首要問題，也是今后應(yīng)著力改善的重點(diǎn)發(fā)展方向。

4.4 充分發(fā)揮低錫/無錫化粉末對(duì)超硬材料的作用

在傳統(tǒng)的金屬粉末中，錫元素是必要組成成分之一，在經(jīng)過改良后的預(yù)合金粉末中也含有少量的錫元素，這樣做的主要目的就是提升胎體與超硬材料制品之間的磨損適配性，原理就是加入錫元素后能夠提升預(yù)合金粉末的燒結(jié)活性，完善其組織結(jié)構(gòu)，降低燒結(jié)溫度，提升磨損技能。但Sn的加入，也同樣帶來了很大的負(fù)而影響：顯著降低了燒結(jié)胎體的抗沖擊能力及高溫?zé)嵊残裕绕涫菍?duì)工程薄壁鉆頭、地質(zhì)鉆頭及鋼筋混凝土切割鋸片等對(duì)胎體的強(qiáng)韌性、熱硬性、磨損性要求較高的制品，Sn的負(fù)而影響尤為顯著。因此，從提高燒結(jié)胎體的綜合機(jī)械性能（強(qiáng)度、硬度、耐磨性等）的角度出發(fā)，獲取細(xì)顆粒、高活性的低錫/無錫化預(yù)合金粉末，也是今后水霧化預(yù)合金粉末的重要發(fā)展趨勢(shì)。

5 總結(jié)

綜上所述，水霧化預(yù)合金粉末有著普通單質(zhì)金屬粉末不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，其中最突出的優(yōu)點(diǎn)就是價(jià)格較低，質(zhì)量較為穩(wěn)定，把其應(yīng)用在超硬材料制品中能夠增加超硬材料制品的發(fā)展機(jī)遇，為超硬材料制品的推廣奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。但是它在發(fā)展過程中也出現(xiàn)了一些問題，這些問題的出現(xiàn)制約著其自身的應(yīng)用，水霧化預(yù)合金粉末的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上單質(zhì)粉末在超硬材料制品中的應(yīng)用廣泛，要想更好地發(fā)揮其在超硬材料制品中的應(yīng)用還需要我們的共同努力。

參考文獻(xiàn)

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你知道嗎，每次“因”與“果”的相互轉(zhuǎn)換，都有助于我們做出很多發(fā)明作品。

在木材加工過程中，難免會(huì)產(chǎn)生刨花和鋸末，如果棄之不用，很可惜。一位研究人員反過來設(shè)想：何不將刨花和鋸末還原為木材？結(jié)果，通過再加工而成的新型木材刨花板、鋸末板出現(xiàn)在我們的生活中。

人們?cè)诮饘偌庸ゎI(lǐng)域移用還原技術(shù)，將金屬加工過程中產(chǎn)生的各種碎料與屑末加工成粉末，發(fā)明了一種全新的制坯技術(shù)——“熱電靜壓”。

所謂“熱電靜壓”，是在高溫高壓下將金屬粉末直接壓注成零件毛坯的一種新工藝。其過程是，將金屬粉末填入一個(gè)包套內(nèi)，然后送入熱靜壓機(jī)中，用壓縮的氬氣作介質(zhì)，施加100～2000個(gè)大氣壓，并將溫度升至1000℃～1700℃，經(jīng)過數(shù)小時(shí)以后，合金粉末熔結(jié)成尺寸接近零件尺寸的毛坯。這樣，只要稍作切削加工就可得到零件，從而大大節(jié)約了原材料，降低了成本。

家具制造行業(yè)再移用“熱電靜壓”技術(shù)又生產(chǎn)出可以一次成型的壓模家具。

以“果”溯“因”，以相類的“果”去反推那些相類的未知原因，再以“因”推斷多個(gè)結(jié)果，在諸多因果轉(zhuǎn)換中，我們可以發(fā)現(xiàn)創(chuàng)意，進(jìn)而發(fā)明出創(chuàng)新作品。

在研究問題或創(chuàng)新發(fā)明過程中，我們不妨試一試這種因果互易的方法——因果互易創(chuàng)新法。不過在運(yùn)用時(shí)，我們可以從以下幾個(gè)方面來把握：

1.回歸變易

回歸變易，即依照逆時(shí)間的次序去思考問題。

例如，當(dāng)新潮家具涌向市場(chǎng)時(shí)，有識(shí)之士卻瞄準(zhǔn)仿古家具；當(dāng)電子手表在市場(chǎng)上處于飽和狀態(tài)時(shí)，一些廠家將改造過的機(jī)械手表推向市場(chǎng)，受到了追求特色的人士青睞；當(dāng)港臺(tái)歌曲風(fēng)行大陸之際，中國(guó)唱片公司順著時(shí)間之鏈反推，變“果”為“因”，推出新時(shí)代的頌歌，創(chuàng)下當(dāng)年錄音磁帶發(fā)行的新紀(jì)錄。

2.功能交易

功能變易，就是從產(chǎn)品性能、質(zhì)量等功能要素方面進(jìn)行變易思考。例如質(zhì)高耐用消費(fèi)品曾很受特定消費(fèi)群的喜愛，但有商家推出一次性餐具、一次性打火機(jī)、一次性鋼筆等，也在消費(fèi)市場(chǎng)上占有很大的席位。

3.結(jié)構(gòu)變易

篇8

1 試驗(yàn)

1. 1 W-10Cu 粉末的性能檢測(cè)

本試驗(yàn)采用廈門虹鷺鎢鉬工業(yè)有限公司自主研發(fā)的超細(xì) W-10Cu 復(fù)合粉末，并對(duì)其性能進(jìn)行表征。其化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果如表 1 所示。通過掃描電鏡( SEM) ( S3400N 型) 觀察 W-Cu復(fù)合粉末的微觀形貌，如圖 1 所示?？梢钥闯龇勰┑牧綖?400 ～ 600nm，但團(tuán)聚比較嚴(yán)重，從照片中較難區(qū)分出 W 相和 Cu 相。對(duì)復(fù)合粉末的顆粒截面進(jìn)行掃描電鏡( BSECOMP) 分析( 見圖 2) ，可以看出，在一個(gè)團(tuán)聚的小顆粒中 W 相和 Cu 相均勻交錯(cuò)分布。W-10Cu 超細(xì)復(fù)合粉末的物理性能如表 2 所示，其中粉末粒度分布采用激光粒度分析儀( Maste-rsizer 2000，Malvern) 檢測(cè)。

1. 2 喂料制備

在超細(xì) W-10Cu 復(fù)合粉末的喂料制備過程中采用石蠟-聚合物體系的粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑的成分包括51wt% 的石蠟、30wt% 的聚丙烯、16wt% 的聚乙烯以及 3wt%的硬脂酸。喂料的裝載量( 喂料中金屬粉末所占的體積分?jǐn)?shù)) 由轉(zhuǎn)矩流變儀確定?；旌锨粌?nèi)溫度設(shè)定為 155℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 60rpm。由于此超細(xì)W-10Cu 復(fù)合粉末的流動(dòng)性較差，故在喂料制備過程中其裝載量從較低的 40vol%開始捏練，即最初將1 012. 2g W-10Cu 復(fù)合粉末和 80g 粘結(jié)劑加入混合腔內(nèi)，通過每次向混合腔內(nèi)添加一定量的金屬粉末來逐步提高其裝載量( 每次添加 1vol%) ，試驗(yàn)表明該粉末的臨界裝載量為 47vol%。為了使喂料在注射過程中具有較好的流動(dòng)性，在注射試驗(yàn)中實(shí)際裝載量為 45vol%。

1. 3 注射成形

將做好的喂料通過特定的模具分別注射成測(cè)量熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率系數(shù)所需的試樣毛坯。注射所用設(shè)備為德國(guó) Arburg 公司制造的 All rounder 360S型注射機(jī)，注射過程中的工藝參數(shù)如表 3 所示。

1. 4 脫脂和燒結(jié)

注射后的生坯先后通過溶劑脫脂和熱脫脂 2 步脫脂過程: 1) 將注射生坯于 37℃完全浸入正庚烷內(nèi)保持 12h，在這一過程中，有近 48. 9%的粘結(jié)劑從生坯內(nèi)脫除; 2) 將溶劑脫脂后的生坯放入脫脂爐內(nèi)，在 500℃ 和 900℃ 分別保溫 90min，升溫速率為1. 5℃ / min，脫脂氣氛為 H2。經(jīng)此 2 步驟得到脫脂坯，將脫脂坯分別在 1 300℃、1 350℃、1 400℃ 和 1450℃ 的峰值溫度下保溫 90min，升溫速率為 3. 0℃ /min，燒結(jié)氣氛為 H2，考察粉體的致密化行為。

1. 5 性能檢測(cè)

W-10Cu 燒結(jié)體的密度采用阿基米德法 ( H2O介質(zhì)) ( AL204 model，Mettler Toledo) 測(cè)量，并計(jì)算出其相對(duì)密度; 通過將燒結(jié)體進(jìn)行切割、打磨、拋光以及腐蝕等處理后對(duì)其進(jìn)行微觀形貌分析; 利用激光閃光法( LFA 447 Naoflash，Netzsch) 測(cè)量燒結(jié)體在室溫下的熱擴(kuò)散系數(shù)，從而計(jì)算出其熱導(dǎo)率; 通過熱膨脹分析儀( Unitherm 1 161V，Anter) 測(cè)量其熱膨脹系數(shù); 同時(shí)對(duì)比分析滲 Cu 工藝和通過超細(xì)復(fù)合粉末 MIM 工藝得到的 2 種 W-10Cu 復(fù)合材料性能的差別。

2 結(jié)果與分析

2. 1 燒結(jié)溫度對(duì)致密度的影響

圖 3 所示是脫脂坯分別在 1 300℃、1 350℃、1400℃ 和 1 450℃ 燒結(jié)后所得制品的密度曲線。從圖3 可以看出，隨著燒結(jié)溫度的升高，W-Cu 合金的密度呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)。在 1 400℃以下時(shí)，隨著溫度的升高，W-Cu 合金的密度逐漸上升，而當(dāng)溫度超過1 400℃以后，其密度反而開始降低。分析造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于當(dāng)溫度過高時(shí)，Cu 相從W 基體中滲出，造成 W 相發(fā)生偏析及孔洞的生成，導(dǎo)致致密度下降。因此，1 400℃是最佳的燒結(jié)溫度，此時(shí)經(jīng)注射成形的 W-10Cu 合金一次燒結(jié)后密度達(dá)到17. 16g / cm3，相對(duì)致密度為99.31%，已基本全致密。

2. 2 注射成形制品和滲 Cu 制品的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)比

圖 4 和圖 5 分別是采用超細(xì)復(fù)合粉 MIM 和傳統(tǒng)滲 Cu 2 種工藝所得制品的金相照片和掃描電鏡照片?？梢钥闯? 利用超細(xì) W-10Cu 復(fù)合粉末經(jīng)注射成形得到的燒結(jié)樣幾乎無孔洞且兩相分布均勻，燒結(jié)后 W 晶粒的尺寸為 2 ～3μm，Cu 相則均勻地分布在 W 晶粒之間并形成 Cu 網(wǎng)絡(luò)。由于 W-10Cu 燒結(jié)體中 Cu 的體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較低( 19. 3vol%) ，使得滲 Cu 過程變得困難。因此，通常采用較粗的 W 粉制成 W 骨架，使其中含有利于Cu 滲入的連通通道。從圖中可以看出，W 晶粒為 5～ 15μm。在合適的滲 Cu 工藝下，所得合金也幾乎無孔洞存在。對(duì)比 2 種工藝所得制品的微觀結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)，采用超細(xì) W-Cu 復(fù)合粉 MIM 得到的燒結(jié)制品中 W、Cu 兩相分布相對(duì)更加均勻，這有利于其熱學(xué)性能的提高。

2. 3 W-10Cu 燒結(jié)體的熱學(xué)性能

將超細(xì)復(fù)合粉末 MIM 所得制品( 1 400℃燒結(jié))和滲 Cu 制品分別加工成測(cè)試樣進(jìn)行檢測(cè)，熱導(dǎo)率的檢測(cè)結(jié)果如表 4 所示?？梢钥闯?，盡管滲 Cu 樣和注射樣的相對(duì)密度都超過 99%，但注射樣的導(dǎo)熱系數(shù)為 215W/( m•K) ，遠(yuǎn)高于滲 Cu 樣的 180W / ( m•K) ，這主要是由于其微觀結(jié)構(gòu)的差別引起的。圖 6 為 2 種不同成形方式所得合金的熱膨脹系數(shù)隨溫度的變化曲線。可以看出，隨著溫度的逐漸升高，2 種不同成形方式所得合金的熱膨脹系數(shù)均呈現(xiàn)出先降低再逐漸升高的趨勢(shì)，且都在 150℃ 左右達(dá)到最低值，隨后 2 者都開始逐漸升高，注射樣比滲 Cu 樣的熱膨脹系數(shù)更穩(wěn)定，變化幅度更小。文獻(xiàn)［16］報(bào)道的 MIM W-10Cu 的熱導(dǎo)率在209 ～220W / ( m•K) ，熱膨脹系數(shù)為 6. 7 × 10－ 6℃－ 1，與本研究的結(jié)果基本一致。

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關(guān)鍵詞：粉末材料 藥型罩 石油射孔彈

一、引言

石油射孔彈是油氣田開發(fā)過程中使用的一種用于溝通油井套管和油氣層的爆炸物。其作用是在油井套管、水泥環(huán)和油氣層之間產(chǎn)生一條油氣流動(dòng)的通道，使油氣沿此通道進(jìn)入油井套管中。隨著石油天然氣開采技術(shù)的深入發(fā)展，油氣層類型更復(fù)雜，為了提高油氣井的產(chǎn)能，必須提高射孔彈的性能。

二、計(jì)算模型及材料模型

1.計(jì)算模型

石油射孔彈的爆炸作用過程是一種多物質(zhì)相互作用的大變形運(yùn)動(dòng)，它包括裝藥爆炸、藥型罩壓垮、射流形成及拉伸等過程，用Lagrange方法難以準(zhǔn)確模擬。因此，本文采用多物質(zhì)ALE方法和運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格法來進(jìn)行模擬。而對(duì)于ALE方法而言，除了聚能裝置外，還需建立足以覆蓋整個(gè)射流范圍的空氣網(wǎng)格。有限元網(wǎng)格模型采用1/4結(jié)構(gòu)，并在模型的邊界節(jié)點(diǎn)上施加壓力流出邊界條件，避免壓力在邊界上的反射。

計(jì)算模型采用某型射孔彈，殼體外徑44mm，內(nèi)徑36mm，采用50°-47°錐角變壁厚藥型罩。

2. 材料模型

裝藥壓裝炸藥，其中HMX含量為97%，其主要參數(shù)分別為：ρ=1.8g/cm3，D=7.94km/s，PCJ=31GPa，數(shù)值模擬中，炸藥采用JWL狀態(tài)方程來精確描述在爆炸驅(qū)動(dòng)過程中爆轟產(chǎn)物的壓力、體積和能量特性：

三、計(jì)算結(jié)果分析

圖1給出了用LS-DYNA程序計(jì)算的粉末藥型罩材料射流形成及其穿靶動(dòng)態(tài)過程。對(duì)紫銅和粉末藥型罩射孔彈進(jìn)行數(shù)值模擬后（圖2）分析得知，粉末材料的藥型罩的穿孔深度相比紫銅藥型罩大大提高，模擬結(jié)果可以看出（圖3）：該粉末藥型罩在槍壁上產(chǎn)生的孔徑較小，在套管上產(chǎn)生的射孔直徑較大，這種效果更適合油田的實(shí)際開采要求。在有槍身射孔器射孔之后，射孔槍一般要從井中取出，在套管上產(chǎn)生的射孔孔眼則是產(chǎn)油的主要入口，因此，大孔徑射孔彈設(shè)計(jì)的主要目的就是在一定的穿深條件下，盡可能在套管上產(chǎn)生足夠大的孔眼。在一定的裝藥量前提下，產(chǎn)生的總能量基本相當(dāng)，所以適當(dāng)減小在射孔槍壁上產(chǎn)生的孔徑，把能量用于增大套管上的射孔孔眼的設(shè)計(jì)，對(duì)大孔徑射孔彈而言是比較合理的。

由上面分析結(jié)果可知，銅、鈦和鉍粉末材料可以作為藥型罩材料，它在破甲穿孔方面比傳統(tǒng)的銅藥型罩具有更優(yōu)的擴(kuò)孔能力，孔深和孔徑均比常規(guī)藥型罩產(chǎn)生的射流效果明顯，而且能夠?qū)崿F(xiàn)無杵體的特殊要求，粉末材料的這一特殊性能使其在石油射孔彈上的應(yīng)用成為可能。

對(duì)三種粉末材料進(jìn)行了分析之后發(fā)現(xiàn)，鈦的成分對(duì)其藥型罩穿孔影響最大，而壓裝密度和均勻性對(duì)射流的穩(wěn)定性影響較為明顯，因此為了研究材料對(duì)穿深的影響，根據(jù)鈦的成分（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為60%、50%和40%）的不同設(shè)計(jì)了三種粉末材料配方，對(duì)不同配比的藥型罩進(jìn)行了數(shù)值分析計(jì)算，結(jié)果見圖4。不同材料配比藥型罩形成的射流對(duì)穿深的影響較為明顯，最大穿深達(dá)183mm（配比1），配方3則穿深較小，僅152mm。這是由于鈦合金本身優(yōu)質(zhì)的耐熱性高、韌性好以及與炸藥的沖擊阻抗匹配等特點(diǎn)所決定，在添加一些鉍和紫銅以及其它材料成分，能改善其射流的穩(wěn)定性和穿孔性能。

四、結(jié)論

本文運(yùn)用LS-Dyna軟件對(duì)粉末藥型罩的射流成型和穿靶過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，與常規(guī)紫銅藥型罩相比，穿深具有較大幅度的提高，且粉末藥型罩不會(huì)發(fā)生杵堵現(xiàn)象。同時(shí)對(duì)銅鈦鉍三種不同粉末材料在不同配比下的藥型罩進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示，不同配比對(duì)穿深的影響較為明顯，穿深相差較大（約31mm左右）。研究結(jié)果對(duì)射孔彈藥型罩設(shè)計(jì)提供一定的參考，為其材料的選擇和優(yōu)化提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

【關(guān)鍵詞】綠色制造；機(jī)械制造工藝；開發(fā)策略

中圖分類號(hào)：S220.6

1.綠色制造概述

1.1概念

綠色制造.又被稱為環(huán)境意識(shí)制造或面向環(huán)境的制造，是一個(gè)系統(tǒng)地考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。綠色制造的目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸.使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小.資源效率最高.并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。這里的環(huán)境包含了自然生態(tài)環(huán)境.社會(huì)系統(tǒng)和人類健康等因素。

1.2綠色制造的結(jié)構(gòu)體系

綠色制造的核心內(nèi)容是產(chǎn)品制造過程中，使用綠色材料和清潔能源，通過綠色設(shè)計(jì).生產(chǎn)綠色產(chǎn)品.最終建立具有可持續(xù)性的產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)模式。綠色制造主要由三大部分組成：綠色設(shè)計(jì).清潔生產(chǎn)和綠色再制造。

2.綠色機(jī)械制造工藝的類型

2.1節(jié)約資源的工藝技術(shù)

原材料（尤其是一些不可再生的金屬材料）的大量消耗.將不利于全社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展.因此.機(jī)械工業(yè)應(yīng)積極推廣資源消耗少的綠色工藝技術(shù)，通?？刹扇∫韵戮G色工藝技術(shù)。

2.1.1綠色材料

綠色設(shè)計(jì)與制造所選擇的材料既要有良好的使用性能.又要與環(huán)境有較好的協(xié)調(diào)性。為此，可改善機(jī)電產(chǎn)品的功能.簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu).減少所用材料的種類：選用易加工的材料、低能耗、少污染的材料，可回收再利用的材料，采用天然可再生材料。

2.1.2少無切削技術(shù)

隨著新技術(shù)、新工藝的發(fā)展，精鑄、精鍛、擺輾等成型技術(shù)和工程塑料在機(jī)械制造中的應(yīng)用日趨成熟，從近似成型向凈成型方向發(fā)展。有些成型件不需要機(jī)械加工，就可直接使用.不僅可以節(jié)約傳統(tǒng)毛坯制造時(shí)的能耗、物耗，也大大減少了產(chǎn)品的制造周期和生產(chǎn)費(fèi)用。

2.1.3節(jié)水制造技術(shù)

水這種寶貴的資源在機(jī)械制造中起著重要的作用。但由于我國(guó)北方缺水，從綠色可持續(xù)發(fā)展的角度，應(yīng)積極探討節(jié)水制造的新工藝。

2.1.4新型刀具材料

減少刀具材料消耗，尤其是復(fù)雜、貴重刀具材料的磨耗是降低物料消耗的另一重要途徑，對(duì)此可采用新型刀具材料，發(fā)展涂層刀具。

2.1.5回收利用

綠色設(shè)計(jì)與制造，非?？粗貦C(jī)械產(chǎn)品廢棄后的回收利用，它使傳統(tǒng)的物料運(yùn)行模式從開環(huán)式變?yōu)椴糠珠]環(huán)式。產(chǎn)品生產(chǎn)廠家對(duì)回收可再利用的元器件，進(jìn)行選擇、回收和再利用等處理。

2.2節(jié)省能源的工藝技術(shù)

加工過程中要消耗大量的能量，這些能量一部分轉(zhuǎn)化為有用功，而大部分則轉(zhuǎn)化為其他能量形式而消耗掉。消耗掉的能量總是伴隨著各種各樣的有害損失。目前，可采取以下綠色技術(shù)。

技術(shù)節(jié)能。加強(qiáng)技術(shù)改造，提高能源利用率，如采用節(jié)能型電機(jī)，淘汰能耗大的老式設(shè)備。

工藝節(jié)能。改變?cè)瓉砟芎拇蟮臋C(jī)械加工工藝，采用先進(jìn)的節(jié)能新工藝和綠色新工裝。

管理節(jié)能。加強(qiáng)能源管理，及時(shí)調(diào)整設(shè)備負(fù)荷，消除滴、漏、跑、冒等浪費(fèi)現(xiàn)象，避免設(shè)備空車運(yùn)轉(zhuǎn)等。

適度利用新能源?？稍偕?，無污染的新能源是能源發(fā)展的一個(gè)重要方向。

綠色設(shè)備和制造裝備將向著低能耗，與環(huán)境相協(xié)調(diào)的綠色設(shè)備方向發(fā)展?，F(xiàn)在已出現(xiàn)了干式切削加工機(jī)床、強(qiáng)冷風(fēng)磨削機(jī)床等。綠色化設(shè)備減少了機(jī)床材料的用量，優(yōu)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床能效，不使用對(duì)人和生產(chǎn)環(huán)境有害的工作介質(zhì)。

2.3環(huán)保型工藝技術(shù)

生產(chǎn)過程是一個(gè)輸入輸出系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)輸入所要求的要素時(shí)，系統(tǒng)輸出除最終產(chǎn)品外，還會(huì)輸出對(duì)環(huán)境、操作者等有影響或危害的物質(zhì)，如廢液、廢氣、廢渣、噪聲等。環(huán)保型工藝技術(shù)就是通過一定的工藝手段，使其盡可能減少或完全消除，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率?？蓮囊韵路矫婵紤]：

2.3.1減少大氣污染

2.3.2減少水污染

2.3.3減少其他污染

3.綠色制造工藝的開發(fā)策略

由于切削和磨削是目前獲得零件尺寸和形狀的主要手段，其主要優(yōu)點(diǎn)是可以得到極高的尺寸和形狀精度，以及很小的表面粗糙度，其主要缺點(diǎn)是浪費(fèi)原材料，加工效率低，對(duì)零件的表面材料性質(zhì)有一定影響，且能耗大，切（磨）屑難于處理，即使能處理，其處理成本也很高，對(duì)環(huán)境又有污染（切、磨削液的用于排放、加工中揮發(fā)的煙霧等）。因此，對(duì)綠色機(jī)械加工工藝（干式切削、干式磨削等）的研究既具有理論意義，又具有廣泛的實(shí)際意義。

3.1采用電子技術(shù)改造舊機(jī)床

舊機(jī)床改造的主要目的是：提高機(jī)床的加工精度和效率，減輕操作勞動(dòng)強(qiáng)度、擴(kuò)大機(jī)床的功能，提高自動(dòng)化程度和工作可靠性等。通常采用的電子技術(shù)有：數(shù)顯技術(shù).可編程序控制器（PLC）技術(shù)，數(shù)據(jù)技術(shù)，變領(lǐng)調(diào)速技術(shù)等。

3.2干切削技術(shù)

材料切削是常規(guī)的機(jī)械制造工藝，通常是有切削液條件下的濕切削。實(shí)踐證明，使用和清除切削液的費(fèi)用已明顯高于刀具的費(fèi)用，此外還有切削液的環(huán)境污染問題干切削技術(shù)在不使用切削液的條件下進(jìn)行。切削液傳統(tǒng)的排屑、冷卻、作用己逐漸由刀具設(shè)計(jì)與制造及其它方法所代替。

3.3冷輾擴(kuò)技術(shù)

最初的冷輾擴(kuò)技術(shù)只能做到輾擴(kuò)和成型，達(dá)不到精度要求。隨著數(shù)控和比例技術(shù)的發(fā)展以及材料性能的改進(jìn)，冷輾擴(kuò)工藝得到了重視和發(fā)展。

80年代末出現(xiàn)了一種新的機(jī)型。其工作原理是一個(gè)用于生產(chǎn)外輪廓的驅(qū)動(dòng)的外模具（輾壓輪）和――個(gè)用于生產(chǎn)內(nèi)輪廓的被動(dòng)的內(nèi)模具（芯軸）在滑座的運(yùn)動(dòng)下由支撐輪擠壓在一起。套圈壁受輾壓而局部開始向徑向和切向滾動(dòng)，并最終在整個(gè)直徑上變薄，使得套圈擴(kuò)徑并成型。與傳統(tǒng)方法相比，這一方案不采用壓力控制，而是通過計(jì)算機(jī)數(shù)控根據(jù)輪廓，材料和直徑來控制壁由厚變薄。這一改進(jìn)不僅擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，更提高了加工精度。套圈的圓柱度由原來的0.5毫米縮小到0.04毫米.直徑公差過去為0.2毫米.現(xiàn)在小于0.08毫米?？梢哉f，冷輾擴(kuò)工藝步驟少.節(jié)約原材料。

4.金屬粉末注射成型工藝

金屬粉末注射成型（MIM―――MetalPowderInjectionMoulding）是傳統(tǒng)粉末冶金工藝與塑料成型工藝結(jié)合的新型工藝。該工藝的基本過程是：金屬粉末與有機(jī)粘結(jié)劑均勻混合成具有流變性的膏狀混合物，然后在注射機(jī)上注射成型。得到的成型毛坯經(jīng)過脫除粘結(jié)劑和燒結(jié)，燒結(jié)后的零件進(jìn)行磨光和表面硬化處理。該工藝不僅具有工序少，無切削或少切削、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝材料密度低、材質(zhì)不均勻、機(jī)械性能低、薄壁不易成型和結(jié)構(gòu)件復(fù)雜的缺點(diǎn)。適合于注射成型的材料非常廣泛，如碳鋼、合金鋼、工具鋼、不銹鋼、難熔合金、硬質(zhì)合金、碳化硅、高比重合金、高溫合金等。還可根據(jù)用戶的要求進(jìn)行材料配方研究，制造任意組分的合金材料。

【參考文獻(xiàn)】：

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