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【摘 要】当前，虽然我国机械制造工业已有了快速发展，但是由于制造工程中耗材严重，已与当前国家经济和社会可持续发展相矛盾。本文通过对机械制造中耗材现状的分析，提出材料的节约方式，并对以后的发展进行了展望。
【关键词】机械制造；材料节能；有效途径
中图分类号：TD404
前言
目前我国经济进入了突飞猛进的发展时期，作为经济发展过程中重要基石的机械制造工业也随之取得了飞速发展。然而在经济发展的同时，我们付出了巨额的能源代价，能源消耗和能源短缺已成为我国经济社会发展的瓶颈。2011年我国GDP大约占全世界的10.48%，而能源消耗却占到了20%，已成为世界最大能源消耗国之一。
一、机械制造中材料消耗的现状
（一）机械行业消费现状及发展趋势
机械工业对钢材需求的呈现几个特点，一是单耗量持续下降，机械工业万元产值钢材平均耗用量逐年减少。据对原机械部系统内企业统计显示，1982年的万元值平均耗钢材0.93吨，1990年降为0.48吨，2000年0.17吨，2003年为0.14吨，平均每年下降9.5%。二是钢材需求总量继续增加。2000-2020年，国民经济（GDP）将年均增长7.4%计算。预计机械工业用钢将保持12%以上的年均增长速度。2010年，我国包括工程机械在内的机械工业所需钢材约7500万吨。三是品种、性能要求不断提高。随着重大技术装备的大型化、参数的极限化，需要开发更多具有耐高温、高压及耐辐射、耐腐蚀等性能要求的钢材新品种，以满足机械工业的发展。
（二）主要原料钢材综合利用较率
由于下料的过程中控制的不严格或者说方法的不准确，导致了很多钢板的浪费；同时钢板退库情况不理想，由于钢板由施工队自行切割，导致了很多余料变成了废料。
据统计，我国机械工业钢材有效利用率月为70%，与发达国家相比存在差距。每提高一个百分点就可节约100万吨钢材。我国机械工业的铸、锻件综合废品率偏高，造成原材料和能源的浪费，另外我国重要的基础件的寿命低，如模具仅为发达国家的1/3。
二、机械制造中材料节能的有效途径
机械制造业中节约材料的重点是钢材等金属材料，同时也要注意节约其它原材料，综合提高材料的使用率。从技术经济角度来看，机械工业节材必须考虑以下四个方面：
（一）采用先进技术，提高利用率
我们应大力推广精密性成形技术，在金属件生产中扩大中精锻件比例，使模锻、精锻件比例提高到60%以上；继续推行集中下料、科学套材、改进下料工艺和装备，推广各种精密，自动、数控编排的切割技术，采用带锯床、中温剪切等下料新设备；大力采用先进焊接技术，减少焊条用量；采用先进的热处理技术，提高零部件寿命；推广可控气氛，少、无氧化热处理工艺和锻造用保護气氛加热工艺和装备，减少金属氧化损失；采用材料表面处理技术，提高材料表面性能，实现节材低耗。
（二）大力发展高端装备制造特殊钢，提高设备的使用寿命
机械行业对高端钢材的需求主要集中在具有耐高温、耐高压、耐辐射、耐腐蚀、耐磨损等性能要求的钢材上。需要能满足高端装备制造所需要的特殊钢材。当前，机械行业正在向传统产品高端化和高端装备制造业发展；在中国大部分机械市场，低端产品供给已严重过剩，而高精度、大型化和重型化装备等高端产品市场则主要依靠进口。高端装备的制造需要具有特殊性能的钢材的支撑，更应该在制造过程中提高特殊钢的要求，增加产品使用寿命，减少材料的浪费。希望钢铁企业能在服务、产品质量等方面与机械企业进一步加强沟通。
（三）多用耐磨损钢，扩大应用新材料，改善用材结构
磨损是工件失效的主要形式之一，磨损造成了能源和原材料的大量消耗，根据不完全统计，能源的1/3到1/2消耗于摩擦与磨损。据原联邦德国技术科学部估测，原联邦德国因磨损造成的损失每年达到100亿马克。美国机械工程师学会（ASME）和美国能源发展局（ERDA）提出的一项减轻摩擦和磨损的发展计划，可使美国每年节支160亿美元，即为能源消耗的11%。如果再考虑到其他机械设备磨损造成的经济损失和钢材的消耗那将是很惊人的。由此可见，提高耐磨钢的质量，开发新型高性能耐磨钢，以及广泛、深入地开展钢材磨损机理的研究，以降低由于磨损造成的损失，对于国民经济建设的发展是一件具有重要意义的工作。
（四）提高产品设计水平，充分发挥材料潜力，大力推广再制造工程的研究及应用
再制造是一种高端循环再生方式，通过修复技术和完善的制造规范，将使用年限到期的零部件进行转换，使其达到媲美新产品的状态。而循环再生，与当今走可持续发展路线的精神不谋而合。我国工程机械行业经过连续6年的发展，已开始进入“设备置换期”。在这方面的处理上，日本做的很好，是二手设备市场发展较成熟的国家之一。20世纪六七十年代，日本政府对于经济高速增长期使用的大量多余的建筑工程机械做出了相对性的策略，在政府的主导下创造了今天的二手设备市场。为推动二手设备市场的形成，日本政府采取了很多措施，例如将二手机械全面翻新，在保证质量的情况下出口到临近国家和地区。
再制造产品与同类新产品相比，价格平均只有后者的30%-40%。因此，对于客户来说，购买再制造产品本身非常划算。同时，在西方的消费文化中，卡特彼勒所生产的工程机械、发动机等产品，对于很多客户来说不仅仅是产品，而且是一项投资。在一部机器传统的产品生命周期结束时，再制造相当于为其以低成本延续了寿命，创造了额外的价值。
三、今后机械制造工程的期望
（一） 当前的主要任务是，认真研究和分析发展可再生能源发展中存在的问题，进一步打造中国新能源和可再生能源持续、健康、快速发展的良好环境，包括法律政策环境，金融投资环境、产业创新及发展环境。发展再制造业是应付这种挑战的一种有效手段，使用再制造产品将再制造业降低成本，节约资源，减少污染。
（二）节约原材料要贯穿于原材料生产，产品设计制造及使用的全过程，其中制造过程中节材潜力最大，是最易见效的一个环节。因此要大力开发和使用先进技术、工艺和装备，大幅度提高国产技术装备水平，加速传统产业技术升级。
四、结束语
随着我国现代国民经济工业的发展，资源、能源及环境保护的问题日益突出。因此，材料的工程应用必须对之有所考虑，特别是对于大批量生产的零件，所用材料应该来源丰富，要顾及国内的资源及市场供给情况，并应尽量选用生产过程耗能低的材料。节材与节能的结果必然减少了环境的污染，有利于保护生态环境。从人类可持续发展的战略高度出发，节约原材料，代用稀缺物资应是现代机械制造工程必须继续探讨的重要内容之一。工程机械行业作为国民基础经济的重要组成部分，它的发展会越来越受到政府以及民营资本的重视，随着中国经济的复苏进程的不断前行，其发展越来越被人们看好。
【关键词】机械制造；材料节能；有效途径
中图分类号：TD404
前言
目前我国经济进入了突飞猛进的发展时期，作为经济发展过程中重要基石的机械制造工业也随之取得了飞速发展。然而在经济发展的同时，我们付出了巨额的能源代价，能源消耗和能源短缺已成为我国经济社会发展的瓶颈。2011年我国GDP大约占全世界的10.48%，而能源消耗却占到了20%，已成为世界最大能源消耗国之一。
一、机械制造中材料消耗的现状
（一）机械行业消费现状及发展趋势
机械工业对钢材需求的呈现几个特点，一是单耗量持续下降，机械工业万元产值钢材平均耗用量逐年减少。据对原机械部系统内企业统计显示，1982年的万元值平均耗钢材0.93吨，1990年降为0.48吨，2000年0.17吨，2003年为0.14吨，平均每年下降9.5%。二是钢材需求总量继续增加。2000-2020年，国民经济（GDP）将年均增长7.4%计算。预计机械工业用钢将保持12%以上的年均增长速度。2010年，我国包括工程机械在内的机械工业所需钢材约7500万吨。三是品种、性能要求不断提高。随着重大技术装备的大型化、参数的极限化，需要开发更多具有耐高温、高压及耐辐射、耐腐蚀等性能要求的钢材新品种，以满足机械工业的发展。
（二）主要原料钢材综合利用较率
由于下料的过程中控制的不严格或者说方法的不准确，导致了很多钢板的浪费；同时钢板退库情况不理想，由于钢板由施工队自行切割，导致了很多余料变成了废料。
据统计，我国机械工业钢材有效利用率月为70%，与发达国家相比存在差距。每提高一个百分点就可节约100万吨钢材。我国机械工业的铸、锻件综合废品率偏高，造成原材料和能源的浪费，另外我国重要的基础件的寿命低，如模具仅为发达国家的1/3。
二、机械制造中材料节能的有效途径
机械制造业中节约材料的重点是钢材等金属材料，同时也要注意节约其它原材料，综合提高材料的使用率。从技术经济角度来看，机械工业节材必须考虑以下四个方面：
（一）采用先进技术，提高利用率
我们应大力推广精密性成形技术，在金属件生产中扩大中精锻件比例，使模锻、精锻件比例提高到60%以上；继续推行集中下料、科学套材、改进下料工艺和装备，推广各种精密，自动、数控编排的切割技术，采用带锯床、中温剪切等下料新设备；大力采用先进焊接技术，减少焊条用量；采用先进的热处理技术，提高零部件寿命；推广可控气氛，少、无氧化热处理工艺和锻造用保護气氛加热工艺和装备，减少金属氧化损失；采用材料表面处理技术，提高材料表面性能，实现节材低耗。
（二）大力发展高端装备制造特殊钢，提高设备的使用寿命
机械行业对高端钢材的需求主要集中在具有耐高温、耐高压、耐辐射、耐腐蚀、耐磨损等性能要求的钢材上。需要能满足高端装备制造所需要的特殊钢材。当前，机械行业正在向传统产品高端化和高端装备制造业发展；在中国大部分机械市场，低端产品供给已严重过剩，而高精度、大型化和重型化装备等高端产品市场则主要依靠进口。高端装备的制造需要具有特殊性能的钢材的支撑，更应该在制造过程中提高特殊钢的要求，增加产品使用寿命，减少材料的浪费。希望钢铁企业能在服务、产品质量等方面与机械企业进一步加强沟通。
（三）多用耐磨损钢，扩大应用新材料，改善用材结构
磨损是工件失效的主要形式之一，磨损造成了能源和原材料的大量消耗，根据不完全统计，能源的1/3到1/2消耗于摩擦与磨损。据原联邦德国技术科学部估测，原联邦德国因磨损造成的损失每年达到100亿马克。美国机械工程师学会（ASME）和美国能源发展局（ERDA）提出的一项减轻摩擦和磨损的发展计划，可使美国每年节支160亿美元，即为能源消耗的11%。如果再考虑到其他机械设备磨损造成的经济损失和钢材的消耗那将是很惊人的。由此可见，提高耐磨钢的质量，开发新型高性能耐磨钢，以及广泛、深入地开展钢材磨损机理的研究，以降低由于磨损造成的损失，对于国民经济建设的发展是一件具有重要意义的工作。
（四）提高产品设计水平，充分发挥材料潜力，大力推广再制造工程的研究及应用
再制造是一种高端循环再生方式，通过修复技术和完善的制造规范，将使用年限到期的零部件进行转换，使其达到媲美新产品的状态。而循环再生，与当今走可持续发展路线的精神不谋而合。我国工程机械行业经过连续6年的发展，已开始进入“设备置换期”。在这方面的处理上，日本做的很好，是二手设备市场发展较成熟的国家之一。20世纪六七十年代，日本政府对于经济高速增长期使用的大量多余的建筑工程机械做出了相对性的策略，在政府的主导下创造了今天的二手设备市场。为推动二手设备市场的形成，日本政府采取了很多措施，例如将二手机械全面翻新，在保证质量的情况下出口到临近国家和地区。
再制造产品与同类新产品相比，价格平均只有后者的30%-40%。因此，对于客户来说，购买再制造产品本身非常划算。同时，在西方的消费文化中，卡特彼勒所生产的工程机械、发动机等产品，对于很多客户来说不仅仅是产品，而且是一项投资。在一部机器传统的产品生命周期结束时，再制造相当于为其以低成本延续了寿命，创造了额外的价值。
三、今后机械制造工程的期望
（一） 当前的主要任务是，认真研究和分析发展可再生能源发展中存在的问题，进一步打造中国新能源和可再生能源持续、健康、快速发展的良好环境，包括法律政策环境，金融投资环境、产业创新及发展环境。发展再制造业是应付这种挑战的一种有效手段，使用再制造产品将再制造业降低成本，节约资源，减少污染。
（二）节约原材料要贯穿于原材料生产，产品设计制造及使用的全过程，其中制造过程中节材潜力最大，是最易见效的一个环节。因此要大力开发和使用先进技术、工艺和装备，大幅度提高国产技术装备水平，加速传统产业技术升级。
四、结束语
随着我国现代国民经济工业的发展，资源、能源及环境保护的问题日益突出。因此，材料的工程应用必须对之有所考虑，特别是对于大批量生产的零件，所用材料应该来源丰富，要顾及国内的资源及市场供给情况，并应尽量选用生产过程耗能低的材料。节材与节能的结果必然减少了环境的污染，有利于保护生态环境。从人类可持续发展的战略高度出发，节约原材料，代用稀缺物资应是现代机械制造工程必须继续探讨的重要内容之一。工程机械行业作为国民基础经济的重要组成部分，它的发展会越来越受到政府以及民营资本的重视，随着中国经济的复苏进程的不断前行，其发展越来越被人们看好。