汽車再制造工程發(fā)展與展望

汽車再制造工程發(fā)展與展望任慧文（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，保定071000）摘要：介紹了汽車再制造工程的內(nèi)涵，表明開展再制造工程在我國是貫徹科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑。對比了我國與國外的汽車再制造發(fā)展情況，分析了我國汽車再制造面臨的機遇與存在的問題，并對我國汽車再制造工程的發(fā)展作出了展望。關(guān)鍵詞：汽車；再制造工程；發(fā)展現(xiàn)狀；展望1引言隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平有了顯著提高，汽車作為代步工具也慢慢地走進了千家萬戶。汽車誕生以來，汽車維修業(yè)便一直伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而成長，換下來的零部件和這些報廢的汽車如果不能很好地處理，那將會產(chǎn)生巨大的浪費和對環(huán)境長久的污染，同時其存放也會占用大量的空間。2006年發(fā)改委、科技部和環(huán)?？偩窒逻_了《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》等要求，可見汽車產(chǎn)業(yè)是涉及全國實施節(jié)約型社會、推行循環(huán)經(jīng)濟的重中之重。因此，伴隨著汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，汽車再制造已成為交通運輸業(yè)必不可少的服務(wù)性支柱與保障。2再制造的內(nèi)涵及必要性2.1汽車再制造的定義汽車再制造就是讓舊的汽車設(shè)備重新煥發(fā)生命活力的過程。它以舊的汽車設(shè)備為毛坯，采用專門的工藝和技術(shù)，在原有制造的基礎(chǔ)上進行一次新的制造，而且重新制造出來的產(chǎn)品無論是性能還是質(zhì)量都不亞于原先的新品。2.2我國發(fā)展汽車再制造產(chǎn)業(yè)的必要性在國際制造業(yè)大量轉(zhuǎn)移的情況下我國已經(jīng)發(fā)展成為“世界制造中心”，但在國際分工中我國仍處于初級產(chǎn)品生產(chǎn)的位置。初級產(chǎn)品生產(chǎn)要消耗大量能源、原材料排放大量的污染物。在中國人均資源占有量遠低于世界平均水平的情況下依靠當(dāng)前的經(jīng)濟增長與消費模式很難維持經(jīng)濟的長期快速發(fā)展。憑借我國在勞動力價格方面的比較優(yōu)勢盡管“中國制造”已享譽全球但我國單位能源產(chǎn)出僅相當(dāng)于德國的六分之一美國的十分之一和日本的二十分之一單位GDP的金屬消耗量是世界平均水平的5倍其中原因之一就是我國資源重復(fù)利用率大大低于發(fā)達國家。汽車制造業(yè)在制造業(yè)舉足輕重，因此汽車再制造產(chǎn)業(yè)在我國有其存在與發(fā)展的必要性。3國內(nèi)外汽車再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)狀在歐美等發(fā)達國家中，由于他們很早就擁有了大量的汽車，為了解決隨之而來的一系列問題，他們都很重視再制造業(yè)的發(fā)展，許多國家很早就開展了有關(guān)再制造的相關(guān)研究，已經(jīng)形成了比較完善和先進的一套理論和方法；而我國在這方面發(fā)展的相對較晚，相關(guān)的技術(shù)、理論都與歐美國家有著比較大的差距［1］不過我國十分重視再制造工程的發(fā)展，現(xiàn)在也有了一定成果。3.1國外再制造研究狀況再制造在歐美發(fā)達國家已形成了巨大的產(chǎn)業(yè)。2005年全球再制造業(yè)產(chǎn)值已超過1000億美元，美國的再制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大，達到750億美元，其中汽車和工程機械再制造占2/3以上，約500億美元左右。汽車再制造技術(shù)從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)工藝、加工設(shè)備到配件供應(yīng)、產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)已形成一套完整的體系，積累了成熟的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗，并已形成相當(dāng)規(guī)模。在美國和歐洲，都有專門的汽車發(fā)動機再制造協(xié)會負責(zé)管理、協(xié)調(diào)汽車發(fā)動機再制造行業(yè)的技術(shù)、設(shè)備、產(chǎn)品、備件供應(yīng)等事宜，并對一些具體零部件的再制造制定了標(biāo)準(zhǔn)。3.2國內(nèi)再制造最新發(fā)展我國汽車再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖晚，但勢頭非常好，目前已成為世界上最重要的再制造中心之一。2008年3月，國家發(fā)改委批準(zhǔn)全國14家企業(yè)作為新一輪“汽車零部件再制造產(chǎn)業(yè)試點企業(yè)”，其中包括一汽、東風(fēng)、上汽、重汽、奇瑞等整車制造企業(yè)和濰柴、玉柴等發(fā)動機制造企業(yè)，而且在基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)應(yīng)用開發(fā)方面走在了世界前列。我國已基本構(gòu)建了汽車再制造產(chǎn)業(yè)，越來越多的專業(yè)化汽車再制造企業(yè)不斷出現(xiàn)。僅2008年一年，就有近30家再制造企業(yè)掛牌，如二汽康明斯發(fā)動機再制造公司、廣西玉柴發(fā)動機再制造公司等。目前，發(fā)動機再制造企業(yè)濟南復(fù)強動力有限公司是我國最大的再制造企業(yè)，專門從事斯太爾、康明斯、三菱等種類型號，尤其是重型汽車發(fā)動機的再制造。在2005年成為國家循環(huán)經(jīng)濟示范試點企業(yè)后，該公司加強了與裝備再制造技術(shù)國防科技重點實驗室的合作，將最新的納米表面工程技術(shù)和自動化表面工程技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)線，顯著提升了廢舊發(fā)動機的再制造水平和再制造率，現(xiàn)已達到年產(chǎn)再制造發(fā)動機25000臺的能力。在再制造基礎(chǔ)研究方面。國內(nèi)許多單位，如裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)國防科技重點實驗室、上海交通大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、山東大學(xué)、中科院蘭州化物所等，深入開展了再制造的基礎(chǔ)研究。在理論基礎(chǔ)方面，完善了涂層殘余應(yīng)力的計算方法⑵探索并初步建立了壽命預(yù)測評估模型。如：引入均益系數(shù)，修正了殘余應(yīng)力經(jīng)典公式Stoney方程；研究并初步提出了再制造零部件涂層中殘余應(yīng)力的計算方法；以廢舊柴油機曲軸為對象，研究了非線性動力學(xué)分析模型，探討了廢舊零部件疲勞試驗數(shù)據(jù)與模型分析數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，初步建立了剩余壽命預(yù)測模型；基于金屬磁記憶原理和接觸疲勞壽命評定準(zhǔn)則，初步提出了廢舊零部件的剩余壽命評估和再制造零部件服役壽命預(yù)測的方法。在技術(shù)基礎(chǔ)方面，發(fā)展、創(chuàng)新了多項再制造關(guān)鍵技術(shù)，并深入研究了相關(guān)的基礎(chǔ)理論。如：研究了高溫條件下Fe-Al金屬間化合物的形成機理，首次將高速電弧噴涂技術(shù)與粉芯絲材相結(jié)合的方法應(yīng)用于再制造零部件的表面修復(fù)，實現(xiàn)了Fe-Al（基）金屬間化合物的制備與涂層成形一體化技術(shù)；發(fā)明了一種“雙通道、雙溫區(qū)”的超音速等離子噴涂新工藝，解決了涂層熔滴的過熔、夾生及燒損問題；利用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高能機械化學(xué)法，解決了納米顆粒在多離子溶液體系中的均勻分散與懸浮穩(wěn)定的難題，實現(xiàn)了納米電刷鍍過程中非導(dǎo)電的納米顆粒與導(dǎo)電的基質(zhì)金屬鎳的高效共沉積；制備了納米軟金屬、納米氧化物及納米稀土化合物等多種性能優(yōu)異的納米減摩自修復(fù)添加劑，初步實現(xiàn)了在裝備運行過程中納米自修復(fù)添加劑對磨損部位的原位動態(tài)自修復(fù)。4我國汽車再制造的展望再制造作為我國新世紀(jì)重點發(fā)展起來的新方向，以節(jié)約資源能源、保護環(huán)境為特色，以綜合利用信息技術(shù)、納米技術(shù)、生物技術(shù)等高科技為核心，充分體現(xiàn)了具有中國特色自主創(chuàng)新的特點。再制造高度契合了構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟、實施節(jié)能減排的戰(zhàn)略需求，必能為循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)能減排的貫徹實施做出更大貢獻。放眼未來，中國汽車的再制造應(yīng)從三個方面予以重點突破，即“探索再制造的科學(xué)基礎(chǔ)、創(chuàng)新再制造的關(guān)鍵技術(shù)、制定再制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”。4.1探索再制造的科學(xué)基礎(chǔ)即深入探索研究以產(chǎn)品全壽命周期理論、廢舊零件和再制造零件的壽命評估預(yù)測理論等為代表的再制造基礎(chǔ)理論，以揭示產(chǎn)品壽命演變規(guī)律的科學(xué)本質(zhì)。再制造是來自實踐的工程科學(xué)，經(jīng)驗性更強。廢舊零件的剩余壽命是否足夠，再制造零件的使用壽命是否可保持一個完整的服役周期？這樣一些重大問題，由于缺少理論依據(jù)，有時僅憑簡單的檢測設(shè)備，甚至只靠工人師傅的目測或經(jīng)驗判斷來完成。為解決這個重大難題，必須探索研究更多更有效的無損檢測及壽命預(yù)測理論與技術(shù)。目前的研究已有初步成效，在研究金屬磁記憶理論評估剩余壽命時，發(fā)現(xiàn)金屬磁記憶信號實質(zhì)是鐵磁材料表面的雜散磁場信號，通過梳理歸納金屬磁記憶信號在疲勞損傷作用下的分布特征和變化規(guī)律，利用金屬磁記憶信號法向分量初步構(gòu)建了表征鐵磁材料類廢舊零件疲勞裂紋萌生及擴展的剩余壽命預(yù)測模型；在研究聲發(fā)射理論預(yù)測服役壽命時，通過解決典型聲發(fā)射信號特征參量的甄選及其指代信息分析，獲得真實準(zhǔn)確的反映再制造零件表面涂層內(nèi)部微裂紋萌生、擴展及斷裂等信息⑶初步實現(xiàn)對再制造零件表面涂層壽命演變規(guī)律的把握。今后在繼續(xù)深化上述理論與技術(shù)的前提下，還需探索新的理論與技術(shù)，通過尋找特征參量來方便快捷地表征壽命規(guī)律。4.2創(chuàng)新再制造的關(guān)鍵技術(shù)即不斷創(chuàng)新研發(fā)用于再制造的先進表面工程技術(shù)群，使再制造零件表面涂層的強度更高、壽命更長，確保再制造產(chǎn)品的質(zhì)量達到或超過新品。先后開發(fā)成功納米表面工程技術(shù)和自動化表面工程技術(shù)，前者包括納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)、納米熱噴涂技術(shù)、納米減摩自修復(fù)添加劑技術(shù)等，后者包括自動化電弧噴涂技術(shù)、自動化納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)等。納米表面工程技術(shù)的核心是利用納米顆粒材料的小尺寸效應(yīng)，通過在涂層或添加劑中的均勻、彌散分布，實現(xiàn)納米顆粒與基質(zhì)金屬間原子尺度的化學(xué)鍵結(jié)合，從而顯著提高涂層的強度學(xué)和摩擦學(xué)性能；自動化表面工程技術(shù)的核心是利用機器人或操作機來取代手工操作，通過自動控制規(guī)劃路徑，實時反饋調(diào)節(jié)涂層成形工藝參數(shù)，實現(xiàn)表面涂層制備的自動化、智能化。上述技術(shù)已應(yīng)用于發(fā)動機再制造生產(chǎn)線，如：納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)成功修復(fù)了進口飛機發(fā)動機壓氣機葉片，300小時臺架試驗滿足要求，突破了對國外進口產(chǎn)品的國產(chǎn)化維修技術(shù)瓶頸，再制造費用僅是國外技術(shù)費用的1/10；自動化電弧噴涂技術(shù)用于重載汽車發(fā)動機缸體、曲軸箱體等零件的再制造，單件發(fā)動機箱體的再制造時間由90min縮短為20min，且材料消耗僅為零件本體重量的0.5%,費用投入不超過新品價格的10%。下一步除了繼續(xù)完善納米表面工程技術(shù)和自動化表面工程技術(shù)外，還需研發(fā)生物表面工程技術(shù)等新的方向。4.3制定再制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)即盡早建立系統(tǒng)、完善的再制造工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)等體現(xiàn)再制造走向規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)體系。國內(nèi)再制造因起步較晚，再制造企業(yè)的技術(shù)積累少，再制造的標(biāo)準(zhǔn)缺乏，因而一定程度上阻礙了再制造的廣泛應(yīng)用。2008年，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會批準(zhǔn)成立了“全國綠色制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會再制造分技術(shù)委員會”，秘書處掛靠裝備再制造技術(shù)國防科技重點實驗室。該委員會正陸續(xù)制訂并有望近期出臺“再制造概念、術(shù)語”和“再制造率的概念及評估方法”等共性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。同時，國內(nèi)相關(guān)高等院校和再制造企業(yè)正在聯(lián)合制定“再制造技術(shù)工藝標(biāo)準(zhǔn)、再制造質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)、再制造產(chǎn)品認證標(biāo)準(zhǔn)”等多類標(biāo)準(zhǔn)草案，包括：再制造發(fā)動機工藝流程標(biāo)準(zhǔn)⑷、發(fā)動機再制造產(chǎn)品性能評價與質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)、廢舊發(fā)動機零件剩余壽命評估標(biāo)準(zhǔn)、再制造的關(guān)鍵零件(曲軸、缸體、凸輪軸、連桿軸等)質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)、再制造發(fā)動機試車考核標(biāo)準(zhǔn)等。下一步應(yīng)深化標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵，制定出具有良好通用性和可操作性的標(biāo)準(zhǔn)方案。5結(jié)論再制造工程符合我國走可持續(xù)發(fā)展道路的國情，符合國家倡導(dǎo)的落實科學(xué)發(fā)展觀，推進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的方針，是構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑之一。再制造是再生資源利用的高級形式；是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟“減量化、再利用、資源化”三原則⑸中“再利用”原則的最為有效的途徑，也是實現(xiàn)廢舊機電產(chǎn)品循環(huán)利用的最重要的措施。在我國，開展汽車再制造工程，既面臨機遇，也存在問題，通過政府引導(dǎo)、政策鼓勵、技術(shù)進步和加大宣傳等途徑，我國的汽車再制造工程將走上一條良好健康的發(fā)展之路。參考文獻徐濱士，劉世參,史佩京，等.汽車發(fā)動機再制造效益分析及對循環(huán)經(jīng)濟貢獻研究[J].中國表面工程,2005，(1):1-7.徐濱士.裝備再制造工程的理論與技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007,7.張國慶，荊學(xué)東，浦耿強，等.產(chǎn)品可再制造性評價方法與模型[J].上海交通大學(xué)學(xué)報.2005,39(9):1431-1436.柳獻初.發(fā)展中國汽車再制造工程的探討】J].汽車工業(yè)研究，2007(7)：3-7.周常英，張景來.關(guān)于發(fā)展我國汽車再制造的探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2005,24(8)：3-5.致謝大三第二學(xué)期學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的老師和同學(xué)們表達我由衷的謝意。感謝馬躍進老師和同學(xué)們的關(guān)心和鼓勵。馬老師課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學(xué)們在學(xué)習(xí)中的認真熱情，生活上的熱心主動，所有這些都讓我充滿了感動。這次論文寫作，我得到了老師和很多同學(xué)的幫助，馬躍