面向可持续的干湿切过程比较研究

简介

可持续制造理念的关键要素之一就是减少能源、水、物料资源的消耗。研究结合能量流和物料流分析,从综合资源损耗的角度评估切削过程可持续性。引入热力学[火用]分析方法,在统一的指标下量化能量流和物料流,建立了切削过程[火用]损失模型,以总[火用]损失作为衡量资源损耗指标。为了揭示切削液和切削参数对切削过程综合资源损耗的影响,进行了干车和湿车加工实验分析。研究结果表明(1)车削过程的物料流[火用]损失是主要的资源损耗,降低物料资源消耗是减少切削过程[火用]损失的优先选择;(2)总体上湿车过程总[火用]损失更大,切削液的使用从能量和物料两方面增大了湿车过程总[火用]损失;(3)干车和湿车过程的总[火用]损失在一定范围内随着切削速度增大而减小,变化逐渐趋于平缓;(4)随着切削速度增加干车和湿车过程总[火用]损失的差值逐渐减小,在较低切削速度时干车相比湿车有更显著的资源节约优势。因此,干切方式是更可持续的加工选择,实际切削过程中应在合适范围内选择较大的切削速度以提高加工可持续性。