信念來源于責(zé)任 夢想成就于堅(jiān)持

本刊記者/Reporter 汪藝/WANG Yi

再制造是關(guān)系我國國計(jì)民生的重要的工業(yè)技術(shù)和系統(tǒng)工程，已經(jīng)得到國家和行業(yè)的高度重視，本刊有幸采訪了這個領(lǐng)域的著名專家徐濱士院士。

信念來源于責(zé)任

在談到成長經(jīng)歷時(shí)，徐院士說：“其實(shí)這幾十年，我想做的，做到的以及繼續(xù)要做下去的，只有一件事——強(qiáng)軍興國。我出生在哈爾濱市一個普通家庭里。我在日本人的侵略下生活了14年，經(jīng)常看到同胞們被日本人欺負(fù)蹂躪。在這期間我深深感覺到必須國強(qiáng)才能家旺，沒有國就沒有家。那時(shí)候我就暗暗下決心，一定要讓祖國強(qiáng)大。國家的力量來自于強(qiáng)大的軍事實(shí)力，要想實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國夢，就必須有一支強(qiáng)大的軍隊(duì)。沒有它，想維持國家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展是很難的?！?/p>

而在上世紀(jì)50年代徐院士給蘇聯(lián)專家當(dāng)翻譯的時(shí)候，一個蘇聯(lián)專家告訴他：“蘇聯(lián)在衛(wèi)國戰(zhàn)爭期間，每年制造3萬輛新坦克，但是整個戰(zhàn)爭期間卻修理了43萬輛次戰(zhàn)損坦克，最后打敗德國不僅是靠每年3萬輛的制造能力，更重要的是靠43萬輛的修理能力。”這個事實(shí)震撼與激勵著徐院士的報(bào)國理想，讓他從維修開始了自己的科學(xué)之路、強(qiáng)軍之夢。

徐院士告訴我們從維修到表面工程，再到再制造工程，他的整個科研脈絡(luò)，都是以核心帶動整體，以小投入撬動大能力，不斷思考著保持裝備持續(xù)戰(zhàn)斗力的更好的方法。為此做過的一些具體事情：在國內(nèi)率先將等離子噴涂技術(shù)用于解決車輛薄壁磨損零件修復(fù)的重大難題；研制的電刷鍍設(shè)備、各種鍍液及納米電刷鍍技術(shù)，可為現(xiàn)場修復(fù)大型設(shè)備及關(guān)鍵零件提供先進(jìn)技術(shù)支撐；開發(fā)的納米自修復(fù)添加劑新技術(shù)，解決了重載荷、極端苛刻環(huán)境下的潤滑和抗磨等。徐院士說：“這一系列技術(shù)的開發(fā)和完善，是我對恢復(fù)裝備性能、保持裝備戰(zhàn)斗力、提高裝備保障能力不斷加深的理解?，F(xiàn)在這些技術(shù)很多還在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新，并且融入到了再制造產(chǎn)業(yè)當(dāng)中去。它們的發(fā)展，我感覺必將為軍隊(duì)和祖國的發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。”

步入再制造領(lǐng)域

時(shí)間進(jìn)入到20世紀(jì)90年代末，在總結(jié)、探索、把握表面工程的發(fā)展方向和未來時(shí)，從多年的維修實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，徐院士發(fā)現(xiàn)裝備的失效往往都是由最薄弱零件的失效所引起，只要使最薄弱的零件延壽，裝備的整體性能就能提升。而最薄弱零件或零件最薄弱處的失效，基本都是表面的磨損和腐蝕失效。解決磨損和腐蝕問題，表面工程技術(shù)的優(yōu)勢得天獨(dú)厚。為此，當(dāng)時(shí)進(jìn)行了大膽設(shè)想，如果能以廢舊零件為“毛坯”，利用表面工程技術(shù)對毛坯的損傷表面進(jìn)行批量化的修復(fù)，進(jìn)而重新賦予廢舊裝備的服役能力，那必將產(chǎn)生重大的節(jié)能、節(jié)材和環(huán)保效能。這一過程就是“再制造”，再制造定義為廢舊產(chǎn)品高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè)化。

就在這時(shí)，一份來自美國的資料進(jìn)一步堅(jiān)定了徐院士搞再制造的決心：1996年美國再制造業(yè)的產(chǎn)值達(dá)到530億美元，與同年度美國制藥業(yè)、計(jì)算機(jī)制造業(yè)和鋼鐵業(yè)等支柱產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值相當(dāng)，而就業(yè)人數(shù)是那些產(chǎn)業(yè)的一倍以上；美軍那些本應(yīng)成為“老古董”的B-52轟炸機(jī)等武器裝備，經(jīng)過再制造后，不僅服役年限延長了幾十年，而且作戰(zhàn)性能得以顯著提升。

徐院士認(rèn)為：國外的再制造起步雖早，但其再制造模式是有局限的，不完全適合中國的國情，還有很大的提升空間。國外再制造采取的多是換件修理法和尺寸修理法，前者是將損傷的零件整體更換為新品零件，后者是將失配的零件表面尺寸加工到規(guī)定的范圍，再配以相應(yīng)大尺寸的新品零件重新配副。換件修理法更換的失效零件，要么成為垃圾，要么被回爐冶煉，重走一遍熔煉、成形、制造、使用的“耗能、污染”過程；尺寸修理法雖然能恢復(fù)零件的出廠性能，但因破壞了互換性而達(dá)不到原型機(jī)新品的使用壽命。國外的做法雖也有利于節(jié)能、節(jié)材和環(huán)保，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，尤其不能滿足中國這樣一個人均資源貧乏、環(huán)境污染較重的國家的迫切需求。只有利用先進(jìn)的表面工程技術(shù)，將每一個磨損或腐蝕失配的關(guān)鍵零件表面都修好并讓它們重新服役，才能最大限度地滿足節(jié)能減排的要求。

就這樣，在黨和國家的大力支持下，中國逐步探索形成了“以高新技術(shù)為支撐，以提高舊件利用率為核心，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，既循環(huán)又經(jīng)濟(jì)”的中國自主創(chuàng)新的再制造模式。我國再制造的舊件利用率已達(dá)到85%，而國外只有72%。在節(jié)能節(jié)材方面，中國已走在了世界前列。

再制造逐漸被大眾所認(rèn)同，現(xiàn)已被寫入代表國家意志的國務(wù)院文件及國家法律。

再制造產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)和對策

由于再制造使用的是經(jīng)過長期服役而報(bào)廢的各種成形零件，其損傷失效形式復(fù)雜多樣，殘余應(yīng)力、內(nèi)部裂紋和疲勞層的存在導(dǎo)致壽命評估與服役周期復(fù)雜難測，再制造還要在保持廢舊零（部）件材質(zhì)和形狀基本不變的前提下，采用高技術(shù)恢復(fù)原產(chǎn)品的尺寸標(biāo)準(zhǔn)、達(dá)到或超過原產(chǎn)品的性能指標(biāo)、實(shí)現(xiàn)原產(chǎn)品的功能升級，同時(shí)采用正規(guī)化、規(guī)?；募庸な侄?，因此加工工藝更為復(fù)雜。

再制造壽命檢測的核心是疲勞壽命，質(zhì)量控制的關(guān)鍵是裂紋控制，其主要損傷形式是表面磨損。根據(jù)再制造產(chǎn)品失效特征和質(zhì)量性能不低于新品的標(biāo)準(zhǔn)要求，我國通過多年研究、實(shí)踐和不斷自主創(chuàng)新，形成中國特色的再制造技術(shù)，具體舉例如下：

（1）自動化納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)

納米電刷鍍技術(shù)是自主研發(fā)的一項(xiàng)先進(jìn)的再制造技術(shù)。該技術(shù)是把納米顆粒加入電刷鍍?nèi)芤?、并使之和鍍液金屬離子在電刷鍍電場作用下共同沉積在金屬表面，形成納米顆粒復(fù)合涂層。通過創(chuàng)造性地解決納米顆粒的分散和在鍍層中沉積難題，所制備的納米復(fù)合電刷鍍層中均勻彌散分布大量的硬質(zhì)納米顆粒，使得再制造零件表面耐磨性、耐高溫性和抗接觸疲勞性能顯著提高，與不含納米顆粒的金屬刷鍍層相比，耐磨性能提高1.5倍、抗溫性由200 ℃提高到400 ℃、抗接觸疲勞性能由105周次提高到106周次，顯著延長零件使用壽命，并成功應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片、汽車發(fā)動機(jī)連桿、凸輪軸和缸體的再制造。但由于手工納米電刷鍍生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大，針對重載汽車發(fā)動機(jī)連桿和缸體缸筒再制造難題和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)需求，我國自主研發(fā)了發(fā)動機(jī)連桿自動化納米電刷鍍專用設(shè)備和氣缸筒自動化納米電刷鍍專用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了鍍液連續(xù)供應(yīng)和循環(huán)利用、納米電刷鍍再制造工藝過程綜合監(jiān)控。生產(chǎn)應(yīng)用表明，生產(chǎn)率提高5～10倍，再制造消耗材料僅為該零件本體重量的1%～2%，費(fèi)用是新品價(jià)格的1/10，實(shí)現(xiàn)了廢舊零件再制造。并且鍍液循環(huán)利用，廢水集中處理，實(shí)現(xiàn)全過程的綠色化要求。

（2）自動化高速電弧噴涂技術(shù)

自主研發(fā)了自動化高速電弧噴涂技術(shù)，采用機(jī)器人或操作機(jī)的操作臂夾持噴槍，通過紅外溫度場監(jiān)測和編程控制高速電弧噴槍實(shí)現(xiàn)各種規(guī)劃路徑，實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)噴涂工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動噴涂作業(yè)的智能控制。該技術(shù)結(jié)合新開發(fā)的FeAl和FeAlMn系粉芯絲材制備出的噴涂層，結(jié)合強(qiáng)度高，硬度高，耐磨損性能好，已成功應(yīng)用于廢舊斯太爾發(fā)動機(jī)缸體的再制造，已完成再制造量200多臺。采用自動化電弧噴涂技術(shù)再制造單件發(fā)動機(jī)缸體時(shí)間由手工的1.5 h縮短為20 min，噴涂效率提高3.5倍。

（3）激光熔覆成形技術(shù)

使用4 kW IPG光纖激光器，自主研發(fā)了激光熔覆成形系統(tǒng)，采用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)激光的多維度輸入，依據(jù)紅外溫度檢測精確控制成形過程及瞬時(shí)熱輸入，實(shí)現(xiàn)增材再制造過程的精確、可靠。該技術(shù)再制造的零件結(jié)合強(qiáng)度高、性能優(yōu)異、能夠滿足高性能、復(fù)雜零件的再制造和制造要求。自主研發(fā)了鐵基自強(qiáng)化合金，具有良好的成形性和工藝性，激光熔覆層具有較好的抗磨損性能和抗接觸疲勞性能，為解決齒類件的再制造難題提供了技術(shù)保障。激光立體成形組織致密、無裂紋氣孔等冶金缺陷，成形件力學(xué)性能較高，能夠滿足高性能零件再制造的要求。

（4）自動化微束等離子熔覆技術(shù)

自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)了70 kHz高頻逆變微束等離子電源，高于目前通常采用的20 kHz逆變頻率，從而減少了設(shè)備的體積，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)特性，使得微束等離子弧的工作更加穩(wěn)定。利用該技術(shù)對發(fā)動機(jī)廢舊排氣門密封錐面進(jìn)行再制造后的氣門變形量小，表面硬度恢復(fù)到新品數(shù)值，力學(xué)性能滿足要求，成本僅為新品的1/5。

（5）再制造無損檢測評估技術(shù)及其儀器設(shè)備

廢舊零部件損傷狀態(tài)無損檢測與評估是再制造質(zhì)量控制體系的重要內(nèi)容。研究了汽車發(fā)動機(jī)缸體、曲軸、連桿、氣門桿等不同再制造零部件的多種無損檢測評估技術(shù)（渦流、超聲、金屬磁記憶、聲發(fā)射等），并研制出了高頻渦流無損檢測儀（適用于氣門桿、連桿等，通用性強(qiáng)）、高穿透力超聲無損檢測儀（適用于曲軸等，通用性強(qiáng)）、缸體渦流/磁記憶綜合無損檢測評估儀、金屬磁記憶壽命評估儀、納米復(fù)合刷鍍層無損測厚儀等，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)氣門桿、連桿、曲軸、發(fā)動機(jī)缸體等重要零部件損傷和無損檢測評估，為再制造產(chǎn)品質(zhì)量不低于新品的質(zhì)量控制體系提供了有力保障。相關(guān)技術(shù)和儀器設(shè)備已在濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動力有限公司再制造生產(chǎn)線上應(yīng)用，為再制造毛坯質(zhì)量控制體系提供了技術(shù)支撐。

機(jī)械產(chǎn)品再制造國家工程研究中心

裝甲兵工程學(xué)院聯(lián)合山東能源機(jī)械集團(tuán)有限公司和北京首科集團(tuán)公司申報(bào)建設(shè)的“機(jī)械產(chǎn)品再制造國家工程研究中心”，以機(jī)械零部件的再制造技術(shù)和設(shè)備開發(fā)為主線，為提高我國機(jī)械產(chǎn)品再制造領(lǐng)域的研發(fā)水平、制造技術(shù)和工程應(yīng)用水平，提供有效的成果創(chuàng)新和技術(shù)服務(wù)。

工程中心的最大特色與優(yōu)勢是所進(jìn)行的共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)涉及再制造工藝過程的回收、拆解清洗、再制造加工，以及再制造產(chǎn)品性能檢測與壽命評估的系列行為，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，所從事的再制造對象涉及汽車、工程機(jī)械、礦采機(jī)械、機(jī)床機(jī)械等多個工業(yè)領(lǐng)域的量大面廣和附加值高的系列機(jī)械產(chǎn)品，因此，工程中心可以站在整個機(jī)械產(chǎn)品再制造行業(yè)的高度，圍繞國家對再制造的整體部署，開展系統(tǒng)、全面的研發(fā)與工程化和產(chǎn)業(yè)化推廣業(yè)務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)再制造行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略。另外，工程中心的研發(fā)產(chǎn)品涉及再制造新材料、新設(shè)備與新工藝，這些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)成果可以從源頭上最大限度降低再制造成本。

機(jī)床再制造

徐院士對機(jī)床領(lǐng)域的再制造也很關(guān)注。目前，中國各類機(jī)床設(shè)備保有量近700萬臺，居世界第一，數(shù)控化率不到30%，役齡超過10年的傳統(tǒng)機(jī)床占一半以上，每年都有大量機(jī)床面臨淘汰。機(jī)床再制造作為一種基于廢舊機(jī)床資源循環(huán)利用的機(jī)床制造新模式，在我國具有廣闊的發(fā)展前景，對于實(shí)現(xiàn)我國大量面臨報(bào)廢的舊機(jī)床資源的循環(huán)再利用具有重要意義。特別是2008年以來，隨著金融危機(jī)的爆發(fā)，新機(jī)床市場不斷萎縮，高效、節(jié)約、環(huán)保的再制造領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)床制造企業(yè)所重視，一些機(jī)床制造企業(yè)已經(jīng)開始悄無聲息地把目標(biāo)轉(zhuǎn)向了再制造領(lǐng)域。

機(jī)床數(shù)控化再制造在我國現(xiàn)階段也具有非常重要的意義，可以大大節(jié)約設(shè)備投資，以較小的代價(jià)獲得性能先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床，提高加工效率和加工質(zhì)量；可全面提升企業(yè)現(xiàn)有機(jī)床性能，有效提高企業(yè)加工制造能力。我國數(shù)控化率整體呈逐年遞增趨勢。不過與日本、美國、德國等發(fā)達(dá)國家60%～70%的產(chǎn)量數(shù)控化率和80%～90%的產(chǎn)值數(shù)控化率相比，設(shè)備產(chǎn)品的數(shù)控化率水平還顯得太低。此外，從1979年開始，我國許多精密機(jī)床及大(重)型機(jī)床就開始主要依賴于進(jìn)口。這些重大機(jī)床設(shè)備的價(jià)格極其昂貴，目前很多已接近報(bào)廢。面對我國從制造大國轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞆?qiáng)國的發(fā)展趨勢，這些各種形式的報(bào)廢及老舊機(jī)床都將轉(zhuǎn)入機(jī)床再制造的行列。

從經(jīng)濟(jì)性角度來說，機(jī)床再制造投入資金少，周期短，節(jié)能節(jié)材環(huán)保等政策優(yōu)勢明顯。對于附加價(jià)值很高的普通機(jī)床或數(shù)控機(jī)床，通過再制造充分利用機(jī)床的原有零部件，節(jié)約制造這些零部件的成本，平均可比購置同樣性能級別的新機(jī)床節(jié)約成本60%～80%，且再制造后的機(jī)床不低于原有新機(jī)床的性能水平。同時(shí)，用戶可以根據(jù)機(jī)床的狀態(tài)及工藝要求來選擇數(shù)控系統(tǒng)或其他功能，進(jìn)一步提高機(jī)床的數(shù)字化程度。

對未來機(jī)床再制造發(fā)展的方向，徐院士認(rèn)為主要是注意兩個方面：

（1）要以一系列先進(jìn)技術(shù)作為機(jī)床再制造業(yè)的實(shí)現(xiàn)方法，不能再重復(fù)制造業(yè)發(fā)展中低水平、低質(zhì)量、低效益的老路。

再制造的首要標(biāo)準(zhǔn)就是質(zhì)量不低于新品，同時(shí)要具有節(jié)能減排，綠色環(huán)保等一系列社會效益。因此，不能走先污染再治理這一老路，不能使用低水平的老辦法，不能以子孫后代的健康為代價(jià)?，F(xiàn)階段，我國再制造技術(shù)已經(jīng)走在了世界的前沿，針對性、可操作性、環(huán)保性都很強(qiáng)。這些發(fā)展再制造的企業(yè)，必須吸收消化我國的先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)不斷提高管理質(zhì)量。只有這樣，才能真正的做到節(jié)能、環(huán)保；也只有這樣，才是徐院士提出“再制造”的真正本意。

（2）機(jī)床再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，要做到不急不躁，穩(wěn)步前進(jìn)，與政府向?qū)?，與社會需求相統(tǒng)一。

作為再制造領(lǐng)域的一個重要方向，機(jī)床再制造具有可觀的發(fā)展前景以及巨大的環(huán)境收益。然而作為一個新興產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)化體系尚處于初級階段，市場不完善，發(fā)展過程將會遇到技術(shù)能力與人才質(zhì)量、質(zhì)量體系建設(shè)與盈利能力培養(yǎng)等等一系列矛盾問題。機(jī)床再制造產(chǎn)業(yè)將不斷成熟，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化以及蘊(yùn)含世界領(lǐng)先技術(shù)能力，將形成基于廢舊機(jī)床資源重用與再制造的新興機(jī)床制造業(yè)、機(jī)床維修與升級服務(wù)業(yè)、機(jī)床以舊換新綜合產(chǎn)業(yè)、各機(jī)床制造廠家的集成特約維修部、各生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備維修車間等形式的新型產(chǎn)業(yè)化模式。

在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中，由于機(jī)床制造商是廢舊機(jī)床的原始生產(chǎn)者，具有技術(shù)、人才、品牌、信息等各方面的優(yōu)勢，將在機(jī)床再制造產(chǎn)業(yè)化，特別是基于廢舊機(jī)床再制造的新興機(jī)床制造業(yè)、機(jī)床以舊換新、機(jī)床維修升級服務(wù)發(fā)展過程中發(fā)揮重要的作用。機(jī)床維改服務(wù)商將可能發(fā)展成為機(jī)床制造商與機(jī)床用戶的第三方機(jī)床再制造商。

徐院士在表面工程和再制造領(lǐng)域所作的工作對筆者產(chǎn)生了極大的影響，筆者認(rèn)為我們都應(yīng)該在各自的工作領(lǐng)域承擔(dān)責(zé)任，堅(jiān)持努力，為祖國的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。