機(jī)械專業(yè)前沿系列課程22

再制造技術(shù)及其應(yīng)用濰坊學(xué)院王長春2012.10.22第一頁，編輯于星期日：十點三十分。主要內(nèi)容一、再制造技術(shù)的興起二、再制造關(guān)鍵技術(shù)三、再制造技術(shù)的應(yīng)用與前景第二頁，編輯于星期日：十點三十分。一、再制造技術(shù)的興起1、再制造技術(shù)的概念2、再制造的發(fā)展背景3、再制造技術(shù)的特色第三頁，編輯于星期日：十點三十分。1、再制造技術(shù)的概念通俗地說，再制造就是讓舊的機(jī)器設(shè)備重新煥發(fā)生命活力的過程。它以舊的機(jī)器設(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(jìn)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。第四頁，編輯于星期日：十點三十分。科學(xué)地說，再制造是一種對廢舊產(chǎn)品實施高技術(shù)修復(fù)和改造的產(chǎn)業(yè).針對損壞或行將報廢的零部件基礎(chǔ):性能失效分析、壽命評估等分析進(jìn)行再制造工程設(shè)計，采用一系列相關(guān)的先進(jìn)制造技術(shù)，使再制造產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到或超過新品。第五頁，編輯于星期日：十點三十分。2、再制造的發(fā)展背景徐濱士（中國工程院院士）：進(jìn)入21世紀(jì)，保護(hù)地球環(huán)境、構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)、保持社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展已成為世界各國共同關(guān)心的話題。目前大力提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式是追求更大經(jīng)濟(jì)效益、更少資源消耗、更低環(huán)境污染和更多勞動就業(yè)的一種先進(jìn)經(jīng)濟(jì)模式。再制造工程，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、節(jié)省能源、保護(hù)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)等高技術(shù)為核心，充分體現(xiàn)了具有中國特色自主創(chuàng)新的特點。第六頁，編輯于星期日：十點三十分。再制造可使廢舊資源中蘊(yùn)含的價值得到最大限度的開發(fā)和利用，緩解資源短缺與資源浪費的矛盾，減少大量的失效、報廢產(chǎn)品對環(huán)境的危害，是廢舊機(jī)電產(chǎn)品資源化的最佳形式和首選途徑，是節(jié)約資源的重要手段。再制造工程高度契合了國家構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略需求，并為其提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，大力開展再制造工程是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的主要途徑之一。第七頁，編輯于星期日：十點三十分。方向1：汽車零部件再制造方向2：工程機(jī)械再制造方向3：機(jī)床再制造方向4：礦用設(shè)備再制造案例:大眾發(fā)動機(jī)再制造的工藝流程完全恢復(fù)發(fā)動機(jī)的性能，和大修工藝完全不一樣。主要分為拆解、清洗、檢測、機(jī)加工、裝配、測試等環(huán)節(jié)。第八頁，編輯于星期日：十點三十分。拆解

滿足再制造要求的發(fā)動機(jī)首先會被拆解并且分類。零部件會被分成金屬、鋁、塑料和其他4四大類。便于以后的工序。清洗

拆下來的零部件將會放進(jìn)清洗機(jī)中進(jìn)行清洗。工廠使用德國的MTM工業(yè)清洗機(jī)，全機(jī)械化操作。在拆解和清洗完后，對零部件進(jìn)行篩選分類，合格的零部件將會放在綠色工作車上，而不合格的零部件將會被分類成金屬、鋁、塑料和其他4四大類，放到相應(yīng)的紅色鐵箱里再作處理。第九頁，編輯于星期日：十點三十分。對零部件的外觀的分辨和使用儀器進(jìn)行檢測，是再制造環(huán)節(jié)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。使用各種先進(jìn)的檢測儀器對零部件進(jìn)行測量、獲取數(shù)據(jù)，判斷是否可以循環(huán)再用。該工序不但需要工人懂得如何使用儀器，而且還要求工人具備豐富的經(jīng)驗。當(dāng)發(fā)現(xiàn)不符合再制造要求的零部件后，依然會將其報廢。檢測第十頁，編輯于星期日：十點三十分。機(jī)加工和裝配在整個再制造流程中會對部分零部件進(jìn)行機(jī)加工再用。對于不合格的零部件，再制造所采用的方法是采取更換而不是維修，這也是和大修發(fā)動機(jī)最不一樣的地方。在裝配過程中，發(fā)動機(jī)采用原機(jī)原裝的做法。是為了保持各個摩擦面已經(jīng)具備的良好配合，這和發(fā)動機(jī)大修的工藝原理是一樣的。此外，在整個裝配過程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和全新發(fā)動機(jī)的裝配要求是完全一致的。第十一頁，編輯于星期日：十點三十分。熱試

全新發(fā)動機(jī)在出廠前會進(jìn)行冷車試驗，部分抽檢出來進(jìn)行點火熱試。而再制造的發(fā)動機(jī)則是100%進(jìn)行點火熱試，通過熱試來考察發(fā)動機(jī)的再制造性能是否達(dá)到要求。第十二頁，編輯于星期日：十點三十分。打標(biāo)是一項獨立的工序，其過程是在發(fā)動機(jī)的缸體上用激光刻出其“再制造”的身份，所有再制造的發(fā)動機(jī)都會刻上再制造標(biāo)志以及編號。用戶可以通過該標(biāo)識識別出全新發(fā)動機(jī)和再制造的發(fā)動機(jī)。第十三頁，編輯于星期日：十點三十分。4、特色與優(yōu)勢1）再制造是一個物理過程，再制造不同于廢舊物資回收利用。如：發(fā)動機(jī)再制造2)再制造具有化學(xué)過程的特征，不等于一般的原材料循環(huán)利用。

雖然舊的發(fā)動機(jī)經(jīng)再制造后仍是發(fā)動機(jī)，但是它的原材料或構(gòu)件已經(jīng)脫胎換骨，而且再制造的產(chǎn)品不是“二手貨”，而是一種全新的產(chǎn)品。

第十四頁，編輯于星期日：十點三十分。3)本質(zhì)是修復(fù)，但不是簡單的維修

其核心是采用制造業(yè)的模式搞維修，是一種高科技含量的修復(fù)術(shù)，而且是一種產(chǎn)業(yè)化的修復(fù)，因而是維修發(fā)展的高級階段，是對傳統(tǒng)維修概念的一種提升和改寫。4）“全壽命周期”由再制造進(jìn)一步拓展。通常說產(chǎn)品壽命周期指產(chǎn)品的制造、使用和報廢處理三個階段，再制造產(chǎn)業(yè)誕生后，因而產(chǎn)品的全壽命周期鏈條就拉長為產(chǎn)品的制造、使用、報廢、再制造、再使用、再報廢。第十五頁，編輯于星期日：十點三十分。5、實現(xiàn)以最低的成本、最少的能源資源消耗完成產(chǎn)品的全壽命周期。國內(nèi)外的實踐表明，再制造產(chǎn)品的性能和質(zhì)量均能達(dá)到甚至超過原品，成本卻只有新品的1/4甚至1/3，節(jié)能達(dá)到60%以上，節(jié)材70%以上。最大限度地挖掘制造業(yè)產(chǎn)品的潛在價值，讓能源資源接近“零浪費”，這就是發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)的最大意義所在。

汽車零部件再制造產(chǎn)品標(biāo)志第十六頁，編輯于星期日：十點三十分。二、再制造關(guān)鍵技術(shù)1、高分子復(fù)合材料技術(shù)大部分機(jī)械設(shè)備及其零部件的損壞僅僅是在局部出現(xiàn)了磨損、腐蝕等情況，如果采用高分子復(fù)合材料技術(shù)大部分的設(shè)備及零件完全能夠“青春再現(xiàn)”，可以繼續(xù)使用甚至超過新設(shè)備的使用壽命。

高分子復(fù)合材料的優(yōu)勢：具有金屬要求的強(qiáng)度和硬度，具有金屬所不具備的退讓性（變量關(guān)系）；第十七頁，編輯于星期日：十點三十分。產(chǎn)生磨損的原因金屬部件在靜配合的狀態(tài)下，受部件表面光潔度、膨脹系數(shù)和裝配工藝等因素影響，金屬部件之間必存在一定的配合間隙。設(shè)備在強(qiáng)負(fù)荷的運(yùn)行過程中，受軸承對軸的徑向沖擊力的影響，造成配合部件形成“硬對硬”的沖擊。因金屬材質(zhì)為“常量關(guān)系”，雖然強(qiáng)度較高，但抗沖擊性以及退讓性較差，長期的運(yùn)行必然造成配合間隙不斷增大而產(chǎn)生相對運(yùn)動，必然造成軸的磨損，導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行。第十八頁，編輯于星期日：十點三十分。修復(fù)原理通過“模具修復(fù)”、“部件對應(yīng)關(guān)系”、“機(jī)械加工”等工藝，可以最大限度確保修復(fù)部位和配合部件的尺寸配合；同時，利用復(fù)合材料本身所具有的抗壓、抗彎曲、延展率等綜合優(yōu)勢，可以有效地吸收外力的沖擊，極大化解和抵消軸承對軸的徑向沖擊力，并避免了間隙出現(xiàn)的可能性，也就避免了設(shè)備因間隙增大而造成相對運(yùn)動的磨損，針對此類靜配合，復(fù)合材料不是靠“硬度”來解決設(shè)備磨損的，而是靠改變力的關(guān)系來滿足設(shè)備的運(yùn)行要求。第十九頁，編輯于星期日：十點三十分。金屬修復(fù)保護(hù)技術(shù)磨損類修復(fù)：軸、軸襯、軸承座、鍵槽磨損和螺紋滑絲等；劃傷類修復(fù)：滑道、管道、缸面、輥類等光滑物體表面劃傷等。第二十頁，編輯于星期日：十點三十分。2、納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)基本原理：鍍液中加入一定量的不溶性納米微粒，利用顆粒對刷鍍金屬的吸附作用和共沉積現(xiàn)象形成鍍層。由于不溶性固體微粒在復(fù)合刷鍍層中的強(qiáng)化作用，使鍍層表現(xiàn)出耐磨、耐蝕等優(yōu)異的綜合性能，為汽車零部件的再制造提供了前所未有的機(jī)遇，成為再制造工程技術(shù)的重要組成部分。第二十一頁，編輯于星期日：十點三十分。納米電刷鍍技術(shù)是在傳統(tǒng)電刷鍍技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進(jìn)表面工程技術(shù)。技術(shù)優(yōu)點：設(shè)備輕便、工藝靈活、鍍覆速度快、鍍層種類多等，特別是鍍覆表面無熱影響區(qū)、鍍層厚度可精確控制，對于薄壁零件和損傷量較小零件的修復(fù)和再制造具有其它技術(shù)(如堆焊、激光、噴涂等)無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢。第二十二頁，編輯于星期日：十點三十分。3、高速電弧噴涂技術(shù)與普通電弧噴涂相比，新型高速電弧噴涂粒子速度顯著提高、霧化效果明顯改善；涂層的結(jié)合強(qiáng)度增加，涂層的孔隙率和表面粗糙度低。目前采用高速電弧噴涂復(fù)合涂層來恢復(fù)汽車零部件的尺寸，并且提高摩擦表面硬度和耐磨性，以優(yōu)化其性能。第二十三頁，編輯于星期日：十點三十分。高速電弧噴涂是以電弧為熱源，將熔化的金屬絲材用高速氣流霧化，噴射到工件表面形成涂層的一種工藝。高速電弧噴涂技術(shù)的特點：沉積效率高、能耗低、經(jīng)濟(jì)性好、涂層組織致密等，尤其適用于再制造與快速成形領(lǐng)域。第二十四頁，編輯于星期日：十點三十分。4、激光再制造技術(shù)與常規(guī)表面修復(fù)技術(shù)不同，它集先進(jìn)高能束、數(shù)控、材料、光電檢測控制技術(shù)為一體，是一種精密可控成形的再制造技術(shù)，不僅能使損壞的零件恢復(fù)原有或近形尺寸，而且性能達(dá)到或超過原基材水平。其中激光熔敷是激光再制造技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)。將激光再制造技術(shù)應(yīng)用于汽車零部件磨損表面的修復(fù)，已收到良好的效果。第二十五頁，編輯于星期日：十點三十分。激光再制造技術(shù)的優(yōu)點(1)激光熔覆層與基體結(jié)合強(qiáng)度高,不低于原基體材料的90%,熔覆層不易脫落;(2)激光加工過程基體熱影響區(qū)極小,直徑一般僅為0.1mm至0.5mm;(3)激光加工過程中基體溫升不會超過80e,加工后熱變形極小;(4)激光再制造技術(shù)易于實現(xiàn)自動化控制,適用于復(fù)雜幾何形狀零部件的修復(fù);(5)通過激光再制造工藝設(shè)計,激光熔覆層可由梯度功能材料組成。第二十六頁，編輯于星期日：十點三十分。關(guān)鍵技術(shù)(1)實時檢測與反饋控制技術(shù)直接關(guān)系到再制造零部件的成型精度和材料性能。實時監(jiān)測激光再制造過程中的熔池和熔覆層厚度,利用檢測結(jié)果對工藝參數(shù)進(jìn)行實時閉環(huán)控制。(2)熔覆粉末數(shù)據(jù)庫對各個領(lǐng)域中裝備的失效原因和激光熔覆修復(fù)工作匯總分類建立基于失效原因的熔覆層分類,給出每種熔覆層的性能要求和熔覆粉末數(shù)據(jù)庫。(3)研制激光再制造專用粉末材料目前所用的金屬粉末都是借用，開發(fā)激光熔覆的專用粉末。(4)移動式柔性激光再制造系統(tǒng)研究第二十七頁，編輯于星期日：十點三十分。三、再制造技術(shù)的應(yīng)用與前景1、汽車再制造汽車再制造是一項高投入的產(chǎn)業(yè)，其需要的加工設(shè)備、檢測檢驗設(shè)備等，價格較為昂貴。同時還需要投入大量的技術(shù)和土地等。有調(diào)查顯示，新制造一臺汽車發(fā)動機(jī)的能耗比再制造多出10倍;再制造一臺汽車發(fā)電機(jī)的能耗是新制造的1/7。因此，再制造不僅可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，也能同時獲得不可估量的環(huán)境效益和社會效益。這在提倡綠色制造的今天具有非常積極的意義。目前，我國開展再制造的汽車零部件產(chǎn)品僅包括發(fā)動機(jī)、變速箱、轉(zhuǎn)向器，以及發(fā)電機(jī)和啟動機(jī)5類。第二十八頁，編輯于星期日：十點三十分。中國汽車工業(yè)協(xié)會公布公布的2010年我國汽車零部件再制造業(yè)產(chǎn)能數(shù)據(jù)顯示，我國再制造發(fā)動機(jī)約11萬臺，再制造變速器約6萬臺，再制造發(fā)電機(jī)、起動機(jī)約100萬臺右，總產(chǎn)值低於25億元。再制造日產(chǎn)CVT自動變速箱總成據(jù)統(tǒng)計截至2010年底，我國民用汽車保有量接近8000萬輛，國內(nèi)報廢車輛近400萬輛。

第二十九頁，編輯于星期日：十點三十分。目前，中國的汽車再制造產(chǎn)業(yè)在相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的研究方面還存在很大的不足。主要發(fā)展方向：汽車的發(fā)動機(jī)再制造先進(jìn)技術(shù)，壽命檢測技術(shù)、損傷零部件制備與成形一體化技術(shù)、快速成形再制造技術(shù)、裝備運(yùn)行中的原位再制造技術(shù)等方面。再制造5HP19/01V自動變速箱閥體/油路板第三十頁，編輯于星期日：十點三十分。2、機(jī)床再制造

機(jī)床再制造是一個充分運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)制造工藝技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)控及自動化技術(shù)等高新技術(shù)對廢舊機(jī)床進(jìn)行可再制造性評估、拆卸以及創(chuàng)新再設(shè)計、再制造、再裝配的過程。目前我國在機(jī)床再制造項目建設(shè)和產(chǎn)品技術(shù)方面均取得了一定的突破。資料顯示，目前我國機(jī)床保有量逾700萬臺，其中服役超過10年的機(jī)床占到60%，大量老舊機(jī)床依然在使用或?qū)⒚媾R報廢。因此，實施機(jī)床再制造不僅能夠?qū)崿F(xiàn)大量老舊機(jī)床設(shè)備資源的循環(huán)再利用，而且節(jié)能環(huán)保，將形成新興的產(chǎn)業(yè)，具有可觀的社會經(jīng)濟(jì)效益。第三十一頁，編輯于星期日：十點三十分。在技術(shù)方面，2009年5月底，重慶機(jī)床集團(tuán)聯(lián)合重慶大學(xué)承擔(dān)的國家“十一五”科技支撐計劃項目“機(jī)床再制造關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”通過了科技部、中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會組織的項目驗收，此舉標(biāo)志著重慶機(jī)床集團(tuán)在綠色再制造技術(shù)研究方面取得重大突破。驗收組的專家認(rèn)為，此項目在機(jī)床再制造各單項技術(shù)的基礎(chǔ)上，形成了再制造與綜合性能提升成套技術(shù)，并制定了金切機(jī)床的再制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在廢舊機(jī)床評價與再制造方案設(shè)計、多功能信息化提升終端裝置、再制造標(biāo)準(zhǔn)等方面具有創(chuàng)新性。第三十二頁，編輯于星期日：十點三十分。美國有300多家專業(yè)從事機(jī)床再制造的企業(yè)，分類極細(xì)，對大型多功能機(jī)、齒輪加工機(jī)、金屬切削機(jī)床都有專業(yè)公司負(fù)責(zé)再制造，并提供售后及質(zhì)保。德國從1991年起，政府多次撥款支持機(jī)電再制造，幫助企業(yè)與高校、研究機(jī)構(gòu)開展再制造研究工作。我國是機(jī)床保有量最大的國家，目前役齡超過10年以上的傳統(tǒng)舊機(jī)床超過200萬臺，已進(jìn)入機(jī)械裝備報廢的高峰期，再制造的市場空間巨大。第三十三頁，編輯于星期日：十點三十分。當(dāng)前在我國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)成為熱點，節(jié)能減排被放在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的首位，發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)在這方面將大有可為。據(jù)統(tǒng)計，我國機(jī)床再制造的資源循環(huán)利用率達(dá)85％以上，比制造新機(jī)床節(jié)能80％以上，不僅大大節(jié)約資源和能源，還可在實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材的基礎(chǔ)上，減少重新生產(chǎn)鑄鐵件對環(huán)境的污染。第三十四頁，編輯于星期日：十點三十分。主要參與企業(yè)：至2011年，從事機(jī)床再制造的主要力量有：專業(yè)機(jī)床再制造企業(yè)，比如被工信部列入機(jī)床再制造試點企業(yè)的武漢華中自控技術(shù)有限公司；機(jī)床制造企業(yè)，比如重慶機(jī)床集團(tuán)和武漢重型機(jī)床集團(tuán)等；數(shù)控系統(tǒng)制造企業(yè)，如西門子自動化工廠、廣州數(shù)控設(shè)備有限公司等。這三類企業(yè)構(gòu)成了當(dāng)前國內(nèi)機(jī)床再制造的主體。第三十五頁，編輯于星期日：十點三十分。2012年8月全國綠色制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會擬公布機(jī)床再制造領(lǐng)域第一項國家標(biāo)準(zhǔn)《綠色制造金屬切削機(jī)床再制造技術(shù)導(dǎo)則》。

“該標(biāo)準(zhǔn)是一個基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，它的核心內(nèi)容是對企業(yè)生產(chǎn)再制造機(jī)床的流程做出詳細(xì)規(guī)定，同時重點對一些核心指標(biāo)提出要求，對于從事機(jī)床再制造的企業(yè)，能起到很好的指導(dǎo)作用?！?-----標(biāo)準(zhǔn)主要起草人、中國機(jī)電裝備制造維修與改造技術(shù)協(xié)會副理事長、重慶大學(xué)綠色制造技術(shù)研究所所長曹華軍第三十六頁，編輯于星期日：十點三十分。3、工程機(jī)械再制造

中國已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的工程機(jī)械生產(chǎn)大國，中國機(jī)械工業(yè)市場巨大的保有量為再制造提供了無限的商機(jī)（三一重工）。據(jù)統(tǒng)計，到2010年年底，中國工程機(jī)械產(chǎn)品的市場保有量為400萬臺左右;同時，我國工程機(jī)械行業(yè)正在進(jìn)入報廢的高峰期，到2020年我國工程機(jī)械產(chǎn)品報廢量將達(dá)到120萬輛左右，這就為工程機(jī)械再制造產(chǎn)業(yè)提供了充足的再制造資源。伴隨著國內(nèi)工程機(jī)械銷量、保有量的大幅增長，尋找一種可持續(xù)的生產(chǎn)和消費模式，對于推進(jìn)工程機(jī)械行業(yè)節(jié)能降耗、減排來說至關(guān)重要，我國工程機(jī)械行業(yè)再制造潛力巨大。第三十七頁，編輯于星期日：十點三十分。工程機(jī)械礦用車第三十八頁，編輯于星期日：十點三十分。工程機(jī)械再制造關(guān)鍵技術(shù)：綠色清洗技術(shù)、表面修復(fù)技術(shù)、舊件殘余壽命評估和再制造件的壽命預(yù)測技術(shù)。柳工再制造業(yè)務(wù)目前主要以傳動、液壓系統(tǒng)舊產(chǎn)品為毛坯，進(jìn)行產(chǎn)品重新制造。再制造公司將引進(jìn)超聲波檢測儀、高溫分解爐、噴丸機(jī)、冷熱高壓清洗機(jī)等設(shè)備。以油缸、閥、液壓馬達(dá)等作為再制造產(chǎn)品研究重點，開發(fā)高價的再制造產(chǎn)品，形成再制造產(chǎn)品新的增長點，計劃