Воздействие на окружающую среду металлообрабатывающих предприятий

курсовая работа

1.3 Применяемое оборудование, технология производства

Методы обработки металлов.

Обработка резанием

Выдавливание резьбы

Точение

Точение на автоматах

Точение ЧПУ (CNC)

Фасонное шлифование

Фрезерные работы

Фрезерование ЧПУ (CNC)

Шлифование валов

Шлифование отверстий

Шлифование плоскостей

Электропрошивка

Поверхностная обработка

Анодирование алюминия

Вакуумная металлизация

Гальваника

Горячее цинкование

Дробеструйная обработка

Закалка и термическое улучшение

Подготовка поверхностей

Покрытие

Порошковое лакирование

Сатинирование, матирование

Скользящее шлифование, вибрационная обработка

Электрополировка

Обработка давлением

Выдавливание

Гибка жести

Гибка проволоки

Гибка профилей, полос, труб

Гибка фасонных пружин

Ковка

Обработка давлением

Прокат

Простая ковка

Художественная ковка

Литье и штамповка

Кокильное литье

Литье алюминия под давлением

Литье пластмасс под давлением

Литье цветных металлов

Модельное производство и формовка

Стальное литье

Чугунное литье

Штамповка алюминия

Резка

Водоструйная резка

Вырубка на прессах ЧПУ (CNC)

Лазерная резка

Плазменная резка

Прочая резка

Раскрой металла

Сварка

Сварка алюминия

Сварка нержавеющей стали

Сварка стали

Сварка цветных металлов

Стальные и алюминиевые конструкции

Термическое распыление

Процессы механической обработки металлов делятся на две группы: обработка со снятием материала и обработка без снятия материала.

К методам обработки без снятия материала относятся прокатка, прессование, ковка и штамповка. Как правило, это черновые операции, предполагающие дальнейшую обработку заготовок резанием с целью получения детали требуемых размеров и класса шероховатости.

· Фрезерная - главное движение сообщается инструменту (фрезе), а движение подачи - заготовке.

· Токарная - обтачивание - заготовке сообщается вращательное главное движение, а инструментам (резцам) -- движение подачи.

· Сверлильные и расточные - главное движение, так и движение подачи обычно сообщаются инструменту, однако в специальных станках это может не соблюдаться.

· Шлифование - главное движение всегда вращательное; оно выполняется инструментом (шлифовальным кругом).

· Давление - метод обработки, основан на использовании пластичности металлов, т.е. на их способности в определенных условиях воспринимать под действием внешних сил остаточную информацию без нарушения целостности материала заготовки.

· Строгание. При строгании на продольно-строгальных станках главное движение сообщается заготовке а движение подачи - инструменту (резцу).При строгании на поперечно - строгальных станках и обработке заготовок на долбежных станках главное движение сообщается инструменту (резцу), а движение подачи -- заготовке или резцу.

Зачастую для доведения металла до готового состояния в производство, возникает необходимость подвергнуть его обработки на не одном, а нескольких видах станках - универсальная обработка металла.

Резание - один из наиболее старых способов металлообработки. Несмотря на большое разнообразие вариантов, этот процесс с давних времен основан на использовании одного и того же принципа, когда лезвие инструмента, выполненное в виде неподвижного клина, скользит по обрабатываемой детали, снимая с нее стружку. Работу совершает лишь небольшой участок лезвия, который, находясь в постоянном контакте с обрабатываемым материалом, непрерывно греется, изнашивается и сравнительно быстро выходит из строя.

2.Воздействие на окружающую среду. Что делать, чтобы ослабить это воздействие

Таблица 1

Воздействие на окружающую среду на разных этапах работы на металлообрабатывающих предприятиях отображено в таблице 1.

Чистовая обработка металлов

Поверхностная обработка увеличивает срок службы и улучшает внешний вид изделий из металла. Отдельные изделия подвергаются многократной и разнообразной поверхностной обработке (например, кузов автомобиля может быть фосфатирован, загрунтован и окрашен). В данной статье рассматриваются процессы, используемые для поверхностной обработки, и методы снижения их вредного воздействия на окружающую среду.

Чтобы снизить до минимума воздействие предприятия, занимающегося чистовой обработкой металлов, на окружающую среду, нужно сотрудничество между его руководством, служащими, местной общественностью и правительством. Общество интересуется проблемами борьбы с долговременным загрязнением воздуха, воды и почвы. Эффективная система мер по охране и рациональному использованию окружающей среды не может быть создана без подробного знания конкретных воздействий всех элементов, химикатов, металлов, технологических процессов.

Планирование предотвращения загрязнений окружающей среды смещает акцент с простой реакции тревоги на предвидение решений, направленных на замену химических реагентов, совершенствование технологических процессов, внедрение замкнутого производственного цикла. Такое планирование подразумевает следующую последовательность:

1. Принять меры по предотвращению загрязнений на всех производственных участках.

2. Определить потоки отходов.

3. Установить приоритеты мероприятий.

4. Выявить основную причину появления отходов.

5. Наметить и осуществить изменения, уменьшающие или предотвращающие появление отходов.

6. Оценить результаты.

Непрерывное совершенствование достигается установлением новых приоритетов и повторением действий, постепенно приближающих к цели.

Подробная техническая документация позволит оценить совокупность отходов, установить очередность мер по их возможному уменьшению. Компетентные решения о потенциальных изменениях будут содействовать:

- реальному совершенствованию производственного процесса

- изменениям в технологическом процессе, затрагивающим клиентов и поставщиков

- переходу на менее вредные технологические операции, где это возможно

- повторному использованию, рециркуляции материалов, где коренные изменения не целесообразны

- захоронению вредных отходов только в крайнем случае.

Основные и стандартные производственные процессы

Очистка необходима, потому что все процессы чистовой обработки металлов требуют, чтобы готовые детали были свободны от органических и неорганических загрязнений (включая масла, окалину, шлифовальные и полировальные пасты). Используются три основных вида очистителей - растворители, обезжиривающие пары и щелочные моющие средства.

Растворители и обезжиривающие пары были почти полностью заменены щелочными материалами там, где последующие процессы связаны с мокрой очисткой. Растворители и паровые установки по-прежнему используются там, где детали должны быть чистыми и сухими, где нет дальнейшей влажной обработки. В некоторых случаях летучие растворители вытесняются терпенами. Менее ядовитые материалы вроде 1,1,1-трихлорэтана заменили более опасные материалы при обезжиривании паром (хотя этот растворитель постепенно выходит из употребления, поскольку способствует разрушению озонового слоя).

Циклы очистки щелочами обычно включают в себя погружение с выдержкой в растворе, за которым следует анодная электрохимическая очистка и погружение в раствор разбавленной кислоты. Для очистки алюминия используются нетравильные, несиликатные обезжиривающие растворы. Применяются, как правило, серная, соляная и азотная кислоты.

Анодирование представляет собой электрохимический процесс, способствующий уплотнению оксидной пленки на поверхности металла (часто алюминия). При анодировании детали обрабатываются растворами разбавленной хромовой или серной кислоты.

Конверсионное покрытие создает основу для последующей окраски или пассивации в целях защиты от окисления. При хромировании детали погружаются в раствор шестивалентного хрома с активными органическими и неорганическими веществами; при фосфатировании - в разбавленную фосфорную кислоту с другими агентами. Пассивация осуществляется посредством погружения в азотную кислоту с дигидратом дихромата натрия или без него.

Покрытие методом химического восстановления связано с нанесением металла без электричества. Нанесение покрытий из меди или никеля этим методом используется при изготовлении печатных плат.

Нанесение электролитического покрытия - получение тонкого слоя металла (цинк, никель, медь, хром, кадмий, олово, латунь, бронза, свинец, свинец-олово, золото, серебро, платина) на подложке (железной или из цветных металлов). Электролиты представляют собой металлы в растворе кислоты, щелочные нейтральные и щелочные цианидовые составы.

Оптимальные методы управления

Cущественного снижения опасности для здоровья людей и улучшения состояния окружающей среды можно добиться за счет таких усовершенствований технологического процесса, как:

· контроль за противоточной промывкой и проводимостью

· увеличение времени сушки

· использование большего количества смачивающих добавок лучшего качества

· поддержание как можно более высокой температуры процесса, чтобы понизить вязкость раствора и тем самым снизить его расход

· использование воздушного перемешивания при промывке с целью увеличения ее эффективности

· использование в ваннах для нанесения электролитического покрытия пластиковых шариков, чтобы уменьшить образование тумана

· использование более эффективных фильтров, чтобы можно было реже очищать электролитические ванны

· ограждение всех производственных участков, локализующее распространение разливов

· использование отдельных видов обработки для извлекаемых металлов, например, никеля

· установка систем извлечения (например, ионного обмена, естественного испарения, вакуумного испарения, электролитического извлечения, обратного осмоса и электродиализа)

· снижение количества загрязнителей и совершенствование очистки в дополнение к эффективной системе улавливания выбросов

· контроль за подачей материалов, удалением готовых изделий и отходов, гарантирующий безопасность на рабочем месте

· применение стандартных процедур (например, письменные процедуры, регулярные анализы производственной деятельности и рабочие журналы), чтобы создать основу для надежной структуры защиты окружающей среды.

Охрана окружающей среды от вредного воздействия конкретных отходов

Для уменьшения объемов конкретных отходов используются следующие методы:

- Фильтрация. Патронные или кизельгуровые фильтры удаляют скопления твердых веществ, снижающих эффективность процесса.

- Обработка активированным углем может быть использована для того, чтобы удалить органические загрязнители (чаще всего применяется при никелировании, меднении, цинковании и плакировании кадмием).

- Очищенная вода. Естественные загрязнители воды и промывочных жидкостей (кальций, железо, магний, марганец, хлор, карбонаты и т.п.) могут быть удалены с помощью деионизации, дистилляции или обратного осмоса. Улучшение эффективности промывочной воды уменьшает объем шлама в ваннах, требующего обработки

- Замораживание карбоната в цианидных ваннах. При понижении температуры ванны до минус трех градусов Цельсия кристаллизуются карбонаты, образовавшиеся в результате распада цианида и адсорбции двуокиси углерода, и облегчается их удаление.

- Осаждение. Металлические загрязнители, поступающие на анодах, могут удаляться посредством осаждения цианидом и гидроокисью бария, гидроокисью, сульфатом или цианидом кальция.

- Заменители шестивалентного хрома. При нанесении декоративных покрытий шестивалентный хром может быть заменен электролитическими растворами трехвалентного хрома. Конверсионные хромовые покрытия перед покраской стоит иногда заменять не хромовыми или хромированием химическими методами без промывки.

- Нехелатные методы химической обработки. Вместо комплексонов, вносимых в технологические ванны для контроля концентрации свободных ионов, можно использовать нехелатные химические процессы и обойтись в растворе без металлов. Они будут выпадать в осадок и удаляться непрерывной фильтрацией.

- Нецианидные технологические реагенты. Отходы, содержащие свободный цианид, как правило, обрабатывают для окисления гипохлоритом или хлором, а сложные цианиды осаждают, используя сульфат железа. Применение нецианидных химреагентов позволяет обойтись без этапа обработки и уменьшает объем шлама.

- Обезжиривание в растворителе. Вместо обезжиривания деталей в растворителе можно использовать горячие щелочные ванны. Эффективность очистки удается увеличить за счет применения тока или ультразвука. Избавление от паров растворителя и шламов оправдывает дополнительные эксплуатационные расходы.

- Щелочные очистители. Если скопление масла, смазки и прочих загрязнителей снижает очистительную эффективность ванны, не нужно отказываться от применения щелочных очистителей - можно использовать съемные устройства для удаления загрязнений с поверхности, осаждающие устройства или патронные фильтры, улавливающие макрочастицы, а также масляно-водяные коагуляторы, микрофильтрацию или ультрафильтрацию для удаления эмульгированного масла.

- Уменьшение выноса. Снижение объема выноса из ванн помогает экономить ценные реагенты, которые загрязняют промывочную воду. Станет меньше шлама, образующегося в процессе обработки с осаждением металла.

Несколько методов уменьшения выноса:

- Рабочая концентрация ванны. Химическая концентрация должна оставаться как можно более низкой для уменьшения вязкости (для более быстрого осушения) и количества реагентов (в пленке).

- Рабочая температура ванны. Вязкость технологического раствора может быть уменьшена за счет увеличения температуры ванны.

- Смачивающие добавки. Поверхностное натяжение раствора уменьшается внесением смачивающих добавок.

- Установка заготовки. Заготовка должна быть подвешена таким образом, чтобы налипшая на нее пленка свободно стекала, не застревая в пазах или выемках.

- Время удаления или стока. Чем быстрее заготовка вынута из ванны, тем толще пленка на поверхности заготовки.

- Пневматические ножи. Обдувка заготовки воздухом при подъеме подвески над ванной, ускоряет стекание раствора и высыхание.

- Промывки разбрызгиванием. Они могут использоваться над нагретыми ваннами с таким расчетом, чтобы скорость промывной струи равнялась скорости испарения из ванны.

- Ванны для нанесения электролитического покрытия. Карбонаты и органические загрязнители должны быть удалены, чтобы предотвратить накопление загрязнения, которое увеличивает вязкость раствора.

- Сливные доски. Промежутки между ваннами должны быть закрыты сливными досками для улавливания рабочих растворов и возврата их в ванны.

- Коллекторные ванны. Заготовки необходимо помещать в коллекторные ванны (ванны "статической промывки") перед стандартной операцией промывки.

Для улавливания уносимых с обрабатываемыми деталями химикалий используются разнообразные технологии, среди них:

- Испарение. Атмосферные испарители встречаются наиболее часто, а вакуумные дают экономию энергии.

- Ионный обмен используется для химического восстановления промывочной воды.

- Электрохимическое извлечение. Это электролитический процесс, посредством которого растворенные металлы восстанавливаются и осаждаются на катоде (откуда и снимаются).

- Электродиализ. В этом процессе используются ионопроницаемые мембраны и электрический поток для отделения различных ионов от раствора.

- Обратный осмос. Для получения дистиллированной воды и концентрированного ионного раствора используется полупроницаемая мембрана. Высокое давление проталкивает сквозь мембрану воду, а большая часть растворенных солей удерживается.

2.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Для придания металлическим изделиям защитных, защитно-декоративных и функциональных свойств, обеспечивающих надежную и долговечную работу их в различных эксплуатационных условиях, большую роль играют химические и электрохимические процесс нанесения покрытий.

Электрохимические (гальванические) покрытия широко применяются при восстановлении деталей, выбракованных при равнительно малых износах.

Электрохимическим способом получают покрытия цинком, кадмием, медью, никелем, хромом. В машино- и приборостроении используют электролитическое осаждение меди, цинка, кадмия, серебра и золота в цианистых ваннах.

Химическим способом нанесения покрытий осуществляют воронение, фосфатирование, химическое оксидирование.

Перед нанесением покрытий производят механическую и химическую подготовку поверхности деталей.

Процессы нанесения покрытий на поверхности металлических изделий связаны с протеканием электрохимических и химических реакций. В качестве электролитов и растворов для нанесения покрытий применяются концентрированные и разбавленные растворы кислот: серной, соляной, азотной, фосфорной, хромовый, их солей и др.

Разнообразие гальванических и химических процессов, применяемых при этом химических веществ, температурных режимов, обуславливает разнообразие качественного и количественного состава выделяющихся загрязняющих веществ, их агрегатных состояний.

Технологические процессы нанесения электрохимических покрытий включают в себя ряд последовательных операций: электрохимическое или химическое обезжиривание, травление, рыхление, шлифование и полирование, декапирование, нанесение покрытий.

Все эти операции сопровождаются выделением в воздух помещения и в атмосферу различных загрязняющих веществ. Особой токсичностью отличаются растворы цианистых солей, хромовой и азотной кислот и др.

Основные выделяющиеся загрязняющиеся вещества: аэрозоли щелочей, кислот, солей металлов, а также пары аммиака, оксида азота, хлористого и фтористого водорода, цианистый водород.

Наибольшим пылевыделением сопровождаются процессы абразивной обработки металлов: зачистка, полирование, шлифование и др. Образующаяся при этом пыль на 30-40% по массе представляет материал абразивного круга и на 60-70% - материал обрабатываемого изделия. Интенсивность пылевыделения при этих видах обработки связана, в первую очередь, с величиной абразивного инструмента и некоторых технологических параметров резания. При обработке войлочными и матерчатыми кругами образуется войлочная (шерстяная) или текстильная (хлопковая) пыль с примесью полирующих материалов, например, пасты ГОИ.

Обработка металлов с применением СОЖ

В ряде процессов механической обработки металлов и их сплавов применяют СОЖ, которые в зависимости от физико-химических свойств основной фазы подразделяются на водные, масляные и специальные.

Применение СОЖ сопровождается образованием тонкодисперсного масляного аэрозоля и продуктов его термического разложения.

Количество выделяющегося аэрозоля зависит от многих факторов: формы и размеров изделия, режимов резания, расхода и способов подачи СОЖ. Экспериментально установлена зависимость количества выделений масляного аэрозоля от энергетических затрат на резание металла. Удельные показатели выделений в этом случае определяются как масса загрязняющего вещества, выделяемая на единицу мощности оборудования (на 1 кВт мощности привода станка).

Применение СОЖ снижает выделение пыли до минимальных значений, однако в процессах шлифования изделий количество выделяющейся совместно с аэрозолями СОЖ металло-абразивной пыли остается значительным.

Термическая обработка.

Термическая обработка - технологический процесс, включающий нагрев металла, выдержку его при определенной температуре и затем охлаждение до комнатной температуры для достижения желаемых свойств.
Температура нагрева отличается в зависимости от типа обработки и используемого материала. График, показывающий диапазон температуры нагрева при различных видах термообработки металлов, изображен на рисунке 2. Кислород расходуется при горении. Содержание СО2 ,поступающего в атмосферу увеличивается.

Рисунок 2

Делись добром ;)