锻造业的节能减排升级！探究锻造业的八大绿色制造技术

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绿色制造技术具有多样化、多层次、复杂性的特点，机械制造过程中，绿色制造技术的应用对于降低资源成本、保护环境、实现资源可持续利用具有重要意义。从目前的形势来看，锻造业生产一直以绿色制造、对环境污染最低、对资源利用最高为目标，从而逐步减小行业生产对环境保护的压力，最终更好的推进该行业的快速发展，达到绿色制造的目标。

当前，绿色制造的概念已在制造业中风靡起来，国家在环境保护工作中的重视度逐渐提升，锻造行业作为环保治理的一个重点对象，一方面要发展生产，另一方面要在环保的重压下生产出绿色、对环境污染最小的产品。为了减少锻造行业对环境造成的污染，进一步推动锻造行业的发展，有必要在车间工作中推行绿色制造技术，降低资源损耗，提升绿色环保性能，从而促进行业的可持续性发展。

本文主要对锻造车间常用的绿色制造技术进行分析，旨在更好的帮助企业明确自身实际情况，更加高效的利用各项技术，达到维护生态环境的目的。

近净成形技术

近净成形技术是指利用先进的加工技术和数控设备，在材料形变的过程中保持原始形态的基础上，尽可能减少废品和余料，从而实现高效节能、节材、降低成本的目的。近年来，这种技术在锻造行业中得到了广泛应用，尤其是在航空、汽车、机械等领域，可以有效提高生产效率和产品质量。

在我国锻造行业中，越来越多的企业开始采用近净成形技术，通过不断的技术创新和优化，提高生产效率和产品质量，降低成本和能耗，推动行业可持续发展。同时，在生产锻件的过程中，通过使用有限元模拟软件，可以对变形过程进行精准分析，从而优化模具的受力情况，延长模具的使用寿命，缩短产品的开发周期，以达到节能的目的。这是一种高效、智能的生产方式，可以为企业带来可观的经济效益，如图1 所示。

图1 近净成形工艺

干式切削技术

相比传统加工制造方式，干式切削技术不需要使用切削液体，所以基本上不会对人体健康造成不良影响，在环境保护中也可以发挥出积极作用。完全干式切削技术不需要使用液体即可完成加工细节；半干式切削技术也仅需使用气体与微量润滑液混合，就可获得比较理想的加工效果，并且加工成形后也无需对切屑进行处理，另外，还可以实现回收再利用，从整体来看节能效果更佳，如图2 所示。

图2 干式切削

工艺模拟技术

工艺模拟技术在锻造过程中的应用可以帮助生产厂家更加准确地控制成形过程，从而提高生产效率和产品质量。DEFORM 和FORGE 是两种常用的工艺模拟软件，它们可以模拟金属在受力时的流变行为，分析多项因素对金属变形行为的影响，并进行预测和优化。使用DEFORM 或FORGE 软件可以对锻造工艺中的加热、变形和冷却过程进行模拟，分析不同温度、变形速率和冷却速度对锻件质量的影响。同时，工艺模拟技术还可以优化生产工艺，降低生产成本，提高产品质量和生产效率。基于这些研究结果，我们可以确定出最佳的参数，整个工件成形的过程需要多大的荷载、缺陷发生的情况、残余应力情况等都可以直观的看出来，这样即可更好的选择成形设备，明确成形工艺，从而有效控制产品质量。DEFORM 仿真软件模拟挤压过程，如图3 所示。

图3 DEFORM 仿真软件模拟挤压过程

快速原型零件制造技术(RPM)

将CAD、电子、数控、激光加工等多项技术结合起来，可以形成一种全面的、一体化的解决方案，帮助客户从零件设计到三维实体原型制造的过程更加顺畅和高效。该解决方案可以使用户在短时间内快速完成设计和制造工作，提高生产效率，减少制造成本，从而更好地满足市场需求。应用该技术后，制造模式发生了革命性的改变，传统的毛坯加工模式被打破，模具制造的难度也大大降低。RPM 技术还可以提高生产效率和工作安全性。相比传统的机械加工方式，RPM 技术可以在更短的时间内完成更多的零件加工，从而提高生产效率。同时，RPM 技术可以实现全自动化加工，减少人工干预，提高工作安全性。满足产品生产在成本、质量以及批量等方面的要求，具有很高的应用价值。

液压系统应用

为了提高液压系统的设计与制造水平，避免泄漏问题对生产效益和企业长远发展造成阻碍，我们必须制定合理的液压系统设计方案，并将绿色理念融入其中。此外，在设计过程中，应持续优化物理处理流程和方法，以确保不会对周围环境造成影响，并考虑不同回收因素。通过这些措施，我们可以最大限度地提高零部件的成形效果，并提高液压系统的环保性能。

改变能源利用结构

为了应对越来越严峻的资源短缺、环境压力，助推国家“双碳”目标实现，企业提出了采用绿色锻造的可持续发展模式。电能作为锻造工艺中最重要的能源，其产生的费用在生产成本中占据了很大比重。如何降低电费的支出成本，降本增效，是企业需要解决的问题。

可再生能源的迅速发展，给索具行业的能源利用结构带来了一定程度的改变。锻造过程中可以合理地利用可再生能源，提高可再生能源在能源利用结构中的比重。在可再生能源中，利用太阳能发电是相对有前景的技术之一。规模以上的索具行业往往具有占地面积大，厂房数量多的特点。厂房顶棚往往处于闲置的状态，对于光照充足地区厂房顶棚加以利用，建设光伏发电，自产自用，可大幅节约电费支出。

废旧能源二次利用

锻造工序中棒料的初始加热温度一般可达1000 ～1200℃。直至成形后产品冷却，整个过程多余的热量全部被冷却水及空气吸收，散发到周围的环境中。散发的热量没有做任何的回收及利用，还会导致生产线周围的环境温度升高，存在着相当程度的能源浪费。

针对锻造车间废旧能源的回收问题，目前主要的利用方式就是采用预热器。根据预热器效率的不同，流出预热器的烟气温度一般在200 ～800℃之间，对这部分热量再次利用称为余热二次回收利用，可把烟气温度从200 ～800℃降到约100 ～150℃，回收的余热进行综合利用，在寒冷的冬季用于采暖，在过渡季节用来制取生活热水。废旧能源的回收利用，减少了污染物的排放，节约了能源，在锻造工序中起到了重要作用。

敏捷制造(AM)虚拟现实技术

在全球一体化的趋势下，利用信息技术将高素质员工、动态联盟、虚拟组织机构和先进的生产技术有机结合，这种有机结合的方式可以帮助企业更好地管理生产过程中的风险，减少生产中的错误和失误，从而提高产品质量和客户满意度。同时，这种方式也可以帮助企业降低成本，提高效率，并促进企业的长期发展。

通过动态联盟，企业可以更好地与供应商和合作伙伴合作，共同应对市场变化和风险。通过虚拟组织机构，企业可以更好地整合资源和知识，提高团队协作和创新能力。这些先进的生产技术也可以帮助企业更好地应对生产过程中的挑战，提高生产效率和产品质量。因此，将这些因素有机结合起来，可以为企业带来更好的经济效益和市场竞争力。敏捷制造(AM)是一种灵活、快速响应市场需求的制造方式，其中利用虚拟现实技术(VRT)和网络技术(NT)，通过虚拟公司的虚拟制造技术，在计算机仿真的方式下进行设计、加工等多重环节，建立虚拟运行环境、加工过程以及产品。这种制造方式能够通过仿真的过程，提前发现产品生产过程中潜在的缺陷和错误，持续优化产品工艺，确保产品质量。此外，敏捷制造还可以提高生产效率，降低成本，提高产品竞争力。

结束语

综上所述，近年来，锻造企业通过绿色技术改造和升级，实现了对材料的高效利用，从而减少了废料和浪费，降低了对环境的影响。此外，企业采用新技术和新材料，有效地降低了能源消耗，达到了绿色发展的目标。这一改造和升级对企业的可持续发展和社会责任具有重要意义。

但是，相比西方发达国家，我国生产技术在能耗、影响环境等方面依然存在差距，所以，应该进一步推进锻造行业之中对绿色制造技术的应用，并且加大对行业前沿技术的探索与研究，并且与“中国制造2025”倡导的网络化、自动化以及智能化相结合，深入推进行业的升级与转型。

文章来源： 锻造与冲压，中国锻压网，联合智业认证

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