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近年来,我国社会经济迅速发展,推动了能源需求,原来很少提及的建筑物能耗问题逐渐被人关注,为了建设资源节约型社会,建筑物节能环保已经成了不可避免趋势。自从1986年起实行第一部建筑节能设计标准以来,20多年的发展,取得了一些成果,但紧迫的能源形势迫使我们需要大力推广节能环保技术应用的同时,找到另外能够促进建筑节能发展的途径。
一、建筑节能环保设计原则设计是建筑节能环保的关键。节能环保的建筑在设计中,就要体现环保环保和节能的特点,一般采用整体设计。但是目前,我国民用建筑设计与公共建筑设计标准不一,居住建筑节能设计标准较多,公共建筑节能设计标准较少。还有,由于在建筑规划设计过程中可能会受到诸多因素的影响,如用地环境、设计要求及商业价值等,常常使得设计人员对环保节能兼顾不够,由此,在进行设计时,要考虑以上差别,做好整体规划,充分利用现有的资源,减少重建。
此外,节能建筑应该充分利用可再生能源,如阳光、雨水等,最大限度的节电节水,我们在节能环保的建筑设计上要遵从以下原则: 1、提高资源利用效率。节能环保建筑的设计,要求资源利用效率达到最高的原则,指的是对各种可被建筑利用的资源,如能源、水、土地等,都要高效率地利用,尽可能的节约能源。 2、减少对环境影响。要使建筑物对环境影响小,通常需要注意以下几个方面:首先,建筑物应该与周边环境协调,从视觉上不使人产生突兀的感觉;其次,要妥善处理好建设过程中产生的污染,如水污染和固体废弃物污染;还有,在建筑选材时,要考虑材料的可循环使用,要注重对建筑材料的回收利用,提高材料利用率,这有利于减少对环境的影响。最后,要尽可能利用既有建筑,提高建筑物的寿命。 3、建筑设计要“以人为本”。在进行节能环保建筑设计时应考虑建筑对人以及其他生物的生存和健康最为有利,通常我们说“以人为本”是正确的,但同时不要忘了其他物种。人也是自然生态中的一部分,“以人为本”的建筑设计原则,不单只是满足人的物质与精神需求,更应该使其与生态环境保持应有的平衡关系,需考虑到未来的的可持续发展。
二、建筑节能环保的主要技术措施 我国建筑节能的实践表明,建筑节能环保主要分为二部分:一是建筑本体的节能环保,主要有建筑物整体结构的保温与隔热,二是建筑物内主要系统设备的节能环保,如冷暖空调、照明系统及热水供应等。通过对建筑物有针对性的应用节能环保技术,能够做到社会效益与经济效益的双赢。 1、节能环保建筑材料的应用
随着我国居民生活水平的提高,健康与安全成为人们居住和生活最为重视的两大主题。健康、节能、环保的建筑材料越来越多地应用于各个领域,建筑行业也不例外。①装饰材料。不同的装饰材料对能源的消耗不同。不同颜色的墙纸,需要的照明用电是不同的。应尽量选用绿色环境节能材料来建造人类家园。②给水材料。长期以来,我国建筑给水材料大都采用金属管材,但是金属管材特性有四大致命弱点:易生锈、易腐蚀、易渗漏、易结垢,这就可能使得人们使用的自来水被管道污染。随着建材工业的发展,全面推广使用以塑料管为主体的环保管材已经不是问题,解决自来水二次污染问题变得可行。而且环保管材的运用还能相应节省金属的耗费,做到既环保又经济。③维护材料。从统计数据上看,我国民用建筑的外墙围护热能损失量与发达国家相比是很大的,达到了几倍甚至十几倍。解决外墙周护热能损耗的问题是不容忽视的问题。现在新型的建筑环保节能材料如中空玻璃、保温砂浆、倒置式隔热保温屋面、外墙挤塑板等新产品可以很大程度上提高建筑的保温效果,改善建筑隔热环境,我们应该大力推广使用。
2、蓄能系统的利用 传统的蓄能技术是一种利用峰谷电价差来降低空调、电采暖费用支出的技术。由于用电低谷时电价较低,所以蓄冷空调系统蓄冷时,应在夜间低谷时段用电;而融冰释冷时,应在用电高峰时段,以达到对电网移峰填谷的作用。蓄热锅炉夜间利用低谷时段进行蓄热,不在日间用电高峰和平时启用。这对于提高供冷(热)效率,降低费用开支,引导用户合理用电有很好的帮助。同时,现代太阳能技术的发展也使得太阳能蓄能系统得到广泛应用,最常见的即太阳能热水系统,利用太阳能加热不但能降低家庭用电能耗,而且能保证随时使用热水。3、建筑物内部节能环保改造 建筑物的内部空间是人们居住、活动的主要空间,从住宅来看,将卧室置于日照通风条件最佳的位置,置于南向,可以为住户提供最好的享用自然能源的环境。在室内功能区域和空间划分处理上多考虑环保和节能性因素。设计上选用透光性隔板方式解决通风、照明及可调节、可移动式的家具等,在室内培植适宜的绿植,达到净化空气调节空气的作用。 对于北方建筑采暖设计,应结合供热需求,选用传导和容量适宜的供暖器材,暖气片作为采暖主要方式,在装修暖气片时,为了最大程度发挥其散热性,应减少包装。对于住宅小区的供暖系统设计,如果规划和设计合理,不仅能够实现较好的系统控制和计量功能,同时可以降低能源的浪费。 在建筑内部,提倡选用合适的照明设备控制节能,这有助于减少不必要的电能耗费。在保证照明质量的前提下,可以优先采用光效高、显色性好的光源及配光合理、效率高的灯具。同时充分利用自然光,将人工照明与自然光结合利用,使照明系统根据光线自动调节。对于需要统一管理的建筑物,将智能照明管理系统纳入建筑物整个节能系统中,通过照明控制中心对该系统的信号收集和监控,从而达到最好的节能效果。
三、结束语为了加快推进我国节能环保建筑建设步伐,在工程设计与实践中,需要统一我国在此方面的设计标准,建立健全节能环保服务体系,同时鼓励技术合作与创新。在建筑施工中要考虑室内环境的自然通风性能,以利于空气对流交换,在装饰上设遮阳窗帘,充分利用各种节能系统和器具,减少室内热能耗损,从而在多方面达到节能目的。
参考文献
[1]杨锐,王兆.民用建筑节能技术应用探讨.徐州建筑职业技术学院学报,2010
关键词:环保节能技术暖通空调应用
1、问题的提出
我国幅员辽阔,地域宽广。从北到南分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。我国严寒地区、寒冷地区以及夏热冬冷地区的部分城镇都需要采暖,采暖燃煤对大气造成严重污染。与此同时,我国大部分地区夏季炎热,空调又日益普及,建筑空调能耗正在迅速增加。据统计,空调能耗占建筑能耗的55%左右,约占社会总能耗的20%。因此空调系统的节能不容忽视,降低空调系统的能耗对减少建筑系统总能耗的意义重大,同时对缓解用电紧张局面,优化能源结构和提高能源利用率也具有十分重要的意义。
2、暖通空调的作用及产生的效果
2、1暖通空调的作用
安装暖通空调是为室内提供舒适的工作和生活环境。其作用主要包括控制空气温度、湿度、气流速度和洁净度等。在正常的舒适性空调中,以能够使人体保持热平衡而满足舒适感为目标,在恒温恒湿或有清洁要求的工艺性空调室内,主要以满足生产工艺为标准。
2、2暖通空调对人体的影响
由于建筑物的密闭性逐渐增加,装修档次也越来越高,从而导致室内污染物的滞留量增加及延长停留时间。如烟雾、病菌及从家具、墙面、地毯和油性漆中散发出的多种致病化学物质,加上通风换气量的明显不足,空气在室内循环造成室内空气品质严重不合格。
如何才能有效地解决空调房间存在的空气品质问题,已引起人们的广泛关注。通过通风换气向室内提供大量新鲜空气,是改善空气质量的有效措施。但同时意味着增加新风负荷。利用增加新风量和排风进行热交换可以解决这一问题,从而减少空调的运行耗能。
3、影响暖通空调的不利因素
在房屋建筑热工设计时,为了能达到房间内有舒适的微气候,需要恰当地利用房屋围护结构的热工特性以抵御室外气候的变化。除此之外,还有规划设计、太阳辐射、空气温湿度等几个方面。
3、1围护结构的作用
围护结构包括护结构和内围护结构。护结构包括屋面、外墙和窗户等;内围护结构系指室内地面、天棚、内隔墙等。在北方采暖建筑中,围护结构的传热损失占总热损失的比例很大,如乌鲁木齐地区,通过围护结构的传热损失占全部热损失的70%左右,改善围护结构的热工性能对暖通空调节能有着很重要的作用。
3、2规划设计的作用
建筑物的规划设计是建筑节能设计的重要指导,规划节能设计需要从地址选择、功能分区、建筑和道路布局走向、建筑物朝向、体形、间距、季节性尤其冬季主导风向、太阳辐射、建筑外部空间环境等方面进行规划布局。主要为优化建筑物微气候环境,重点考虑利于节能,充分重视利用太阳能及冬季主导风向、地形地貌的自然优势。节能规划设计就要分析构成环境小气候的决定因素,即辐射因素、大气环境因素和地理因素的不同影响因素,通过建筑师的规划布置,认真分析,充分论证,利用和改造不利为有利,形成良好的、利于节能的微气候环境。
4、暖通空调的节能设计
空调节能系统的设计必须根据工程具体情况,尤其是向克拉玛依的大型商业及公共建筑物对空调运行季节进行全方位、全过程的分析,找出一个合适的方案,使空调系统在不同的室外气候参数或室内状况下都可以经济、合理、正常地运行。
4、1采用合理的冷热源
对本市空调系统设计中的设备进行合理选型是影响集中空调节能的关键因素,合理配置中央空调系统的冷热源对节能和能源合理利用关系重要。中央空调系统常用的冷热源配置方式有水冷冷水机组加锅炉、热泵型机组和澳化铿吸收式机组。比如:浪化铿机组的能效比(制冷量/消耗的热量)比较低,省电但并不节能,适用于有废热和余热的地方,如热电厂等附近。
4、2采用蓄冷系统
各地区经济发展不平衡,但程度不同地存在着电负荷峰谷差较大的实际,在用电高峰时电力供应不足,而在低谷用电时供应过剩的浪费。在实施电力峰谷电价的地区,就可以采取低电价时段采用冰蓄冷系统将水制成冰来储存冷量,高电价时段再将冷量释放出去,这会对整个电力负荷的移峰补谷工作起到很好的效果,并能产生较好的经济社会效益。
4、3采用变频应用系统
变频技术在现在空调系统的使用中成为一种必然性,不仅能有效地改造空调系统的某些不足,还能较大地降低能耗、节省运行费用。采取变频技术的原因是: (1)设计人员在进行设备选型时,通常会预留一定的富裕量,事实上设备很少会在全负荷下运行,甚至不可能出现全负荷运行的情况。(2)建筑物由于使用环境的变化,负荷也会发生相应的变化。(3)建筑物的实际负荷会随着室外气候的变化而产生波动。正常情况下,空调设备只能按设备的额定功率运行。当负荷降低时,设备仍以额定功率全负荷输出运行。这就必然造成能量的浪费。如果使用变频技术,使空调设备的输出功率随着负荷的增减而变化,就会起到明显的节能效果。根据空调负荷状况,改变水流量或风流量能有效地实现节能。变风量( VAV)空调系统是通过末端装置来补偿室内负荷的变动,调节室内送风量以维持室温。变水量系统(风机盘管)是通过水量控制的方法来调控温度的。通过对水量、风量及主机的变频控制调节,可以实现所需空调负荷的用时匹配,使其达到节能的目的。
5、再生能源在暖通空调中的应用
可再生能源具有资源丰富、无污染、清洁安全、资源取之不尽可再生的优势,因此在能源日益短缺的今天,尽量利用再生能源是很有必要的。再生能源在暖通空调中的应用方式有以下几种: 太阳能的利用、自然风的利用、地下水的利用、土壤能的利用、风能和海洋能的利用。
随着我国经济的快速发展,社会节奏的变快,人们的生活观念和日常方式已经悄然发生了巨变。普通民众对居室环境的舒适程度要求有了明显的提高。近年来,暖通空调广泛的应用在公共场所和各大商场中,在给人们提高了高品质的舒适环境的同时也成为能源消耗的重要增长极。据相关数据统计,在本文欧美发达国家中,暖通空调能耗占建筑能耗的64.8%,占总能耗的比例为22.8%,所以,使用暖通空调所引起的环境问题已经被国内外社会各界专家学者高度关注,可见,探讨和研发暖通空调的环保节能技术的重要性。
一、暖通空调的作用和影响
暖通空调的主要功能为提高室内的舒适度,对室内空气的温度、湿度进行调节控制的设备,它是大、中型工业厂房、设备、建筑中非常重要的一个环节。通过暖通空调人与周围建筑环境之间热量平衡,比如,通常普通大众所用家用空调能够改善人和墙面之间的辐射热能量交换,从而达到保持人体的热量平衡,满足人体感官的舒适程度;工业厂房或通信设备机房内所用的大型中央空调系统则是为设备能够保持良好的工作状态,将其周围环境湿度、温度调节设备工作所需要的最佳指标上,以满足各种生产工艺的需求。当然,在给人体带来舒适的同时空调系统对人体健康的危害也十分明显。由于暖通空调的大量应用,近年来,相当数量的建筑楼体都有着密闭性的特征,加之各种含有化学成份装修材料的大量使用,使得室内环境污染程度十分严重。暖通空调的工作原是就利用调节室内空气的循环,达到控制环境的目的,如果,室内新风量不足,空气污染严重,将使得使用空调系统的室内环境污染物指数远超国家安全标准,给人的身体健康带来危害。所以,研究和探讨解决空调系统对人体健康和环境污染所带来的问题,有十分重要的作用[1]。
二、加强暖通空调节能环保的措施
1、提高建筑中的能源利用率。暖通空调与室内建筑、周围环境是密不可分的,加强暖通空调的节能环保首先就要提高暖通空调所在建筑中的能源利用效率。如,利用已有的自然条件,尽量减少室内热量的消耗和扩散,如,加装建筑体的外层保温材料,对建筑的防护结构进行保护,此外,房屋采光方向、外型设计、建筑群体的整体规划等因素都是建筑能源节能的重要利用因素。据相关数据统计,果对建筑物体的增加防护,以加强建筑物的保温层,如果成本投放占总投资的比值在4%—7%时,建筑物体的围护层所起到节能可达到20%—40%。通过对建筑物体的防护改善,可以达到夏季减少外界热量传递到室内,冬季室内热量传递到室外的效果,从而,极大地改善了建筑体的热环境以及冷消耗。通常情况下,建筑物外墙体是建筑的主体结构,由于所用材料单一,通常都达不到较好的保温、隔热效果。近年来,部分建筑体所使用的复合材料墙体,逐渐成为主流,如,粘土空心砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等[3]。
2、大力推广热泵技术。热泵技术新兴的建筑节能技术,它是利用少量的热能来提升其它能量,如,空气、土壤、水中、太阳能中的热能,最终,达到节能环保的目的。热泵以热能能量源的性质不同主要分为空气源、地热源(水源、土壤源)以及太阳能。目前,在我国的长江中下游地区,空气源热泵已经得到了大量的应用,它有着操作简单,运行可靠的特点。地源热泵由于主要依赖于地下水,近年来,随着地下水资源的短缺,地源热泵的应用呈逐年下降趋势。相对前两者而言,太阳能热泵的研究和应用起步较晚,由于太阳辐射能具有周期性和不确定性,所以,太阳能热泵的使用始终没有达到产业化。
3、应用蓄能、热回收技术。随着我国经济发展和城市化进程的加快,城市规模逐年扩大,城市居民用电大幅度攀升。特别在夏季,我国南方城市的空调用电使城市商业生活用电的峰谷差异进一步拉大,而我国的电网自身调节能力严重不足,造成了能源利用效率低下。蓄能系统的出现极大地缓解了这一现象。蓄能系统主要是指将空调系统不需要冷量利用相关制冷介质进行储存,在空调工作的高峰期间再传递到空调系统中,这样,暖通空调的运行负荷降大为减少,从而达到了省电的目的[4]。
在大型的企业或者商场内,室内的所需要的新风需求量非常大,这使得空调的新风负荷较大。空调机组中的热回收装置,可以将排风中的能量转移到新风中,对新风进行预冷或预热,从而达到空调节能的目的。常见的空调中热回收装置有:转轮全热交换器、板式显然交换器和板翅式全热交换器。
4、加强对空调智能控制系统的应用。传统的空调控制技术对于环境变化的适应性较差,空调温度、湿度惯性较大,不能实现冷冻水流量跟随末端负荷的变化而动态调节。智能控制系统则较好地解决这一难题。智能控制系统主要包括模糊控制系统、神经网络控制系统和专家控制系统等,近年来在暖通空调领域应用较多地主要是模糊控制系统[4]。
三、总结
在全球能源日益紧缺的今天,随着新能源技术的发展,环保节能新产品的不断开发,暖通空调向低碳环保方向发展已成为必然的趋势,可见,研发暖通空调系统环保节能技术应用对我国的经济可持续发展有着十分重要的战略意义。
参考文献
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[m]. 中国建筑工业出版社,2007(02)
[2]姚灵锋.地源热泵热平衡问题的研究及工程应用[j].节能技术, 2009(03)
关键词:暖通 , 空调系统 , 环保 ,节能
【 abstract 】 hvac system to reduce energy consumption of it is significant, from the design and operation of the system shall be itself fully consider all sorts of energy conservation and emission reduction measures, so as to effectively to achieve the purpose of saving energy and environmental protection.
Keywords: hvac, air conditioning system, environmental protection, energy saving
中图分类号:TE08文献标识码:A 文章编号:
一、引言
自上世纪20年代,压缩式制冷机开始飞速发展,暖通空调技术开始广泛应用于各种公共建筑和商用建筑中,起到了保证室内环境,提供舒适感和高品质的室内空气氛围的作用。放眼国内外,使用中央空调的民用建筑和工业建筑越来越多,它的使用标志着一个地区的科技和经济发展水平,也从实质上提高了企业的管理水平。然而随着家用和企业空调系统的普及使用,也产生了一系列的环境问题。
【关键词】节能;能耗;暖通空调;环保
我国严寒地区、寒冷地区以及夏热冬冷地区的部分城镇都需要采暖,可是采暖燃煤对大气会造成严重污染。而且同时,我国大部分地区夏季又非常炎热,在这个社会空调又日益普及,很明显的同时建筑空调能耗正在迅速增加。据统计,空调能耗占建筑能耗的55%左右,约占社会总能耗的20%。因此空调系统的节能已经不能视为一个小问题而已了,降低空调系统的能耗对减少建筑系统总能耗的意义重大,同时对缓解用电紧张的局面,优化能源结构和提高能源利用率也具有十分重要的意义。二、暖通空调的作用及带来的影响
1.暖通空调的作用安装暖通空调是为室内提供舒适的工作和生活环境。其主要作用包括控制空气温度、湿度、气流速度和洁净度等。在正常的舒适性空调中,它能够使人体保持热平衡从而给人带来舒适感,在恒温恒湿或有清洁要求的工艺性空调室内,主要是生产工艺的需要。2.暖通空调对人体的影响由于建筑物的密闭性逐渐增加,所以现在人们的装修档次和要求也越来越高,从而室内污染物的滞留量和停留时间都会增加。如何才能有效地解决空调房间存在的空气品质问题,已引起人们的广泛关注。通过通风换气向室内提供大量新鲜空气,是改善空气质量的有效措施。但同时却会增加吹风的负荷。利用增加新风量和排风进行热交换可以解决这一问题,从而减少空调的运行耗能。三、影响暖通空调的不利因素在房屋建筑热工设计时,为了能达到房间内有舒适的微气候,需要恰当地利用房屋围护结构的热工特性以抵御室外气候的变化。除此之外,还有规划设计、太阳辐射、空气温湿度等几个方面。1.围护结构的作用围护结构包括护结构和内围护结构。护结构包括屋面、外墙和窗户等;内围护结构系指室内地面、天棚、内隔墙等。在北方采暖建筑中,围护结构的传热损失占总热损失的比例很大,如北京地区,通过围护结构的传热损失占全部热损失的77%,在沈阳地区,占65%左右。由此可见,改善围护结构的热工性会对暖通空调节能有着很大的作用。2.规划设计的作用建筑物的规划设计会对建筑节能设计有重大的指导作用,规划节能设计需要从地址选择、功能分区、建筑和道路布局走向、建筑物朝向、体形、间距、季节性等方面进行规划布局。主要为优化建筑物微气候环境,重点考虑利于节能,充分重视利用太阳能及冬季主导风向、地形地貌的自然优势。节能规划设计就要分析构成环境小气候的决定因素,即辐射因素、大气环境因素和地理因素的不同影响因素,通过建筑师的规划布置,认真分析,充分论证,利用和改造不利为有利,形成良好的、利于节能的微气候环境。
暖通空调的节能设计空调节能系统的设计必须时情况而定,对空调运行季节进行全方位、全过程的分析,找出一个合适的方案,使空调系统在不同的室外气候参数或室内状况下都可以经济、合理、正常地运行。1.采用蓄冷系统各地区经济发展不平衡,但程度不同地电负荷峰谷差存在着较大的差异,在用电高峰时电力供应不足,而在低谷用电时供应过剩的浪费。在实施电力峰谷电价的地区,就可以采取低电价时段采用冰蓄冷系统将水制成冰来储存冷量,高电价时段再将冷量释放出去,这就会对整个电力负荷的移峰补谷工作起到很好的效果,并能产生较好的社会经济效益。2.采用合理的冷热源对系统设计中的设备进行合理选型明显的影响空调节能,合理配置中央空调系统的冷热源对节能和能源合理利用关系非常重要。中央空调系统常用的冷热源配置方式有水冷冷水机组加锅炉、热泵型机组和澳化铿吸收式机组。
关键词:节能环保;焊接;应用;
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
近年来,很多国家都将节能、环保作为今后发展的方向,我们国家也不例外。在焊接技术的应用上,我国落后于国际先进水平,因此,在今后的发展过程中,我们应当通过技术创新,提高焊接质量,提高工作效率,坚持节能、环保的发展理念,使我国焊接技术跨上一个新的台阶,步入国际先进水平。
一、节能环保高效技术在焊接中的应用
1.逆变焊机
逆变焊机具有焊接性能好、动特性好、动态反应速度快、质量轻、体积小、焊接速度快、效率高、多功能等优点,因此易于实现焊接机械化和自动化;逆变电源功率因数达0.95以上,总体效率可以达到85%~92%,比传统焊机平均节电25%~60%,空载时电耗只有30~50W,节能效果明显。为了说明逆变焊机的节能效果和优越性,把逆变式弧焊整流器和几种传统的弧焊机主要技术性能指标列于表l,以便对比。
表1逆变式弧焊整流器与传统弧焊机主要性能比较
2.熔化极气体保护焊
熔化极气体保护焊(GMAW)具有高效、节能和便于自动化的特点,是目前用得最多的一种焊接方法也是自动线上和焊接机器人的首选熔焊方法。据不完全统计,在汽车零部件、集装箱和工程机械行业中,基本上全部采用气体保护焊;而一般机械、铁路车辆和重型机械行业的比例都超过50%;在造船、锅炉和金属结构行业由于埋弧自动焊的用量较大,CO2气体保护焊的比例相对较低。随着实践的不断深入,人们发现由不同气体组成的混合气体比用单一气体更易得到好的焊接结果。现在,采用混合气体的趋势越来越强,混合气体的种类也越来越多,探索其在GMAW中的影响规律有着极大的社会效益。
3.智能机器人焊接
近些年,随着模糊控制理论和神经网络控制技术及专家系统理论的发展,模拟焊工操作的智能控制方法已经在焊接过程中成功应用,对焊缝成形的质量取得了较好的控制结果。国内外对遥控技术的研究成果较多,遥控焊接正向着实用化的方向发展。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。目前,关节式焊接机器人已在汽车制造、航空航天、工程机械、船舶等行业获得广泛应用,但对一些危险、恶劣及特殊环境下,例如航天空间、深海作业、管道内外焊接等,传统的关节式焊接机器人难以完成,为此需要研究发展新型的特种焊接机器人,我国在管道焊接机器人、水下焊接机器人、爬壁焊接机器人、球罐焊接机器人等方面进行了研究,培养了队伍,取得了一批研究成果,在某些技术方面达到了国际先进水平。
4.振动焊接技术
振动焊接技术是在金属焊接的过程中,对被焊件施加振动处理的一项焊接工艺,它起到细化晶粒的作用,在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力,这样可有效防止焊接裂纹的形成和工件的畸变,提高构件的疲劳寿命,增强焊缝的力学性能,达到提高焊接质量的目的。并且可以省去焊后消应力处理,缩短生产周期,降低生产成本。可以预言,振动焊接的推广和应用必将给焊接生产行业带来巨大的经济效益。大连理工大学的陈源从振动焊接减少焊接变形方面,采用先进的有限元方法进行了计算,论证了振动焊接在控制变形方面的作用;刘峰研究了振动焊接对焊接裂纹的影响,通过理论分析和数值模拟指出振动焊接在防止和减少焊接裂纹方面具有明显的效果。
国外也对振动焊接进行了研究。Tseng研究了焊弧摆动对焊接质量的影响,指出由于摆动的作用,使得焊接速度得以提高有利于焊接凝固,提高焊接区的力学性能。TewariSP详细研究了轴向振动对焊接件拉伸特性的影响,其结论是:经过振动焊接的构件的屈服强度、极限拉伸强度和破坏强度有显著提高。
二、节能环保高效技术在焊接辅助工艺中的应用
1.振动时效
振动时效(VSR)是利用一受控振动能量对金属工件进行处理,以消除工件残余应力。振动时效的显著优点是节能环保、降低成本、缩短周期。与热时效相比,节约成本90%以上,节能95%以上,节约投资90%以上。振动时效快,一般仅需30min,最长不超过1h,而且设备轻便,工艺简单,适应性强,优点很突出。VSR在我国从无到有,现已有几千台VSR设备在我国机床、模具、锻压、航空、发电等行业生产中运行[7]。节能减排效果明显的频谱谐波振动时效技术与传统的热时效相比,振动时效技术节能95%以上,完全克服了以煤为燃料的热时效炉存在的严重污染问题,实现零排放。与传统亚共振相比,频谱谐波振动时效技术的应用覆盖而从原有的23%提高到了100%,并彻底解决了传统亚共振技术噪音大、应用而窄、工艺操作复杂、长期无法纳入企业正式生产工艺问题。推广应用频谱谐波振动时效技术具有很好的经济效益和社会效益。
2.随焊锤击
随焊锤击是在焊接过程中通过实时锤击焊缝及近缝区金属材料从而消除或减小焊后金属塑性影响的一种加工工艺。利用随焊锤击技术能够有效地控制焊接横向及纵向收缩变形,实时调整焊接接头的残余应力分布状态,从而真正实现动态低应力、无热裂、小变形焊接。因此,能节约大量的能源和资金,给国家和企业将带来前景广阔的经济效益和社会效益。
对于不同的试件和焊接条件,应采用不同的焊接锤击参数,但现有的随焊锤击装置存在参数调节困难,个别参数调节不可实现等缺点,所以提出了参数可调的随焊锤击方式。可调随焊锤击方式采用锤击频率控制,保证被处理金属在每次锤击间隔中有充分的时间进行塑性反弹,使之在而内产生两维塑性伸长,释放焊接过程中的残余拉应变,大幅度提高了焊接接头的疲劳强度。锤击力、锤击距离的控制均采用按钮控制,电机调节,使其参数的调整方便可靠,从而保证焊接过程中当焊接材料和焊接条件变化时可随时调整锤击参数,进一步提高焊机的工作效率。
三、结束语
虽然我国在节能环保高效焊接技术应用方而做了大量工作,并取得了可喜的成绩,但与先进国家相比,还有相当大的差距。因此要继续大力推广节能环保高效焊接技术.加强消化吸收引进的高效节能焊接技术,并创新提高,克服总是依赖进口的思想。
参考文献:
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