車用消防泵再制造技術(shù)的研究

□ 于升平 □ 荊祥華

山東省天河消防車輛裝備有限公司 山東臨沂 276006

車用消防泵再制造技術(shù)的研究

□ 于升平 □ 荊祥華

山東省天河消防車輛裝備有限公司 山東臨沂 276006

介紹了國內(nèi)外再制造產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，對車用消防泵再制造技術(shù)進(jìn)行研究，分析了車用消防泵再制造的關(guān)鍵技術(shù)、制造工藝、檢測與質(zhì)量控制、壽命預(yù)測與評估等內(nèi)容。

消防泵；再制造；研究

1 研究背景

隨著社會進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展日益成為社會發(fā)展的主基調(diào)，經(jīng)濟(jì)效率與生態(tài)平衡已成為人們關(guān)注的主題?？沙掷m(xù)發(fā)展必須立足于以企業(yè)為基本元素的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)及整個自然生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性與可恢復(fù)性基礎(chǔ)上，要求經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境保護(hù)之間保持平衡，從而使企業(yè)綜合考慮經(jīng)濟(jì)、生態(tài)及人文因素，組建可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，由此產(chǎn)品回收再制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[1-4]。

我國再制造產(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，而且在基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)應(yīng)用開發(fā)方面成果不少。

據(jù)有關(guān)資料分析，發(fā)達(dá)國家的消防隊大約兩三名消防員配備一輛消防車，美國和德國保有量均超過7萬臺。我國消防車的保有量理論上應(yīng)為5萬輛左右，預(yù)計2017年，新增和更新消防車將達(dá)到9 800輛。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對消防的投入，我國消防車產(chǎn)品需求較大，2015～2020年的數(shù)據(jù)見表1。

表1 我國消防車產(chǎn)品需求

2011年實施的《城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定滅火消防車服役期限為10～12年，但是某些車輛因底盤或上部裝備制造質(zhì)量較差、救援現(xiàn)場事故多發(fā)等原因，可能達(dá)不到使用年限就要報廢，即使車輛服役期滿，但作為消防車的核心部件——車用消防泵尚未超過使用壽命，故仍具有很高的回收再制造價值。

2 再制造技術(shù)簡介

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)，它針對的是損壞或即將報廢的零部件，在性能失效分析、壽命評估分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行再制造工程設(shè)計，并采用一系列相關(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。再制造過程中，通過一系列工業(yè)技術(shù)，將廢舊產(chǎn)品中不能使用的零部件進(jìn)行修復(fù)，主要以先進(jìn)的表面工程技術(shù)為修復(fù)手段，即在損傷的零件表面制備較薄的耐磨、耐蝕、抗疲勞表面涂層，使修復(fù)處理后的零部件性能與壽命期望值達(dá)到或高于原零部件的性能與壽命?？梢姡瑹o論是廢舊產(chǎn)品來源還是再制造過程，對能源和資源的需求、對廢物廢氣的排放都是極少的，具有很高的綠色度。再制造屬于廢舊裝備高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè)化[5-6]，其重要特征是：再制造后的產(chǎn)品質(zhì)量和性能不低于新品，有些還超過新品，成本只是新品的50%，節(jié)能60%，節(jié)材70%，對環(huán)境的不良影響顯著降低，有力促進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設(shè)[7]。

3 車用消防泵的再制造

車用消防泵是指安裝在消防車底盤上的無動力消防泵，通常利用消防車上的發(fā)動機(jī)驅(qū)動消防泵，將能量傳遞給介質(zhì)水，經(jīng)過泵出口到達(dá)消防炮或消防槍等裝備，實施滅火。車用消防泵根據(jù)出口壓力分為低壓消防泵、中低壓消防泵、中壓消防泵、高中壓消防泵和高壓消防泵[8]。

車用消防泵再制造，既不是傳統(tǒng)意義上的車用消防泵大修理，也不是一般意義上的新車用消防泵制造，它是指將不能繼續(xù)使用的舊車用消防泵處理成近似新車用消防泵的特殊過程。在此過程中，車用消防泵首先被完全拆解、清洗；然后按制造標(biāo)準(zhǔn)對車用消防泵基礎(chǔ)件（葉輪、泵殼、泵軸、軸封裝置等）進(jìn)行檢測，確實有修復(fù)價值的留下；再用專用設(shè)備按照嚴(yán)格的修復(fù)工藝重新修復(fù)，加工到技術(shù)要求的公差范圍，對易損件等則采用新件；最后進(jìn)行裝配，整機(jī)在試驗臺調(diào)試，檢驗合格后噴涂出廠。

3.1 車用消防泵再制造的優(yōu)勢

（1）再制造車用消防泵的基礎(chǔ)部件都是由高精度的專用設(shè)備進(jìn)行特殊修復(fù)和加工處理，主要磨損件全部更換為正常的原廠配件，每臺車用消防泵都須通過嚴(yán)格的調(diào)試、檢驗才可出廠，因此可完全達(dá)到與新泵一樣的技術(shù)指標(biāo)，滿足日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求。

（2）再制造車用消防泵與新泵相比，價格優(yōu)勢非常明顯，見表2。再制造車用消防泵充分挖掘了舊車用消防泵基礎(chǔ)件的潛在價值，與傳統(tǒng)的車用消防泵大修相比，再制造車用消防泵采用專業(yè)化、大批量的流水線生產(chǎn)方式，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，保證了再制造車用消防泵的價格遠(yuǎn)低于新泵，甚至接近大修成本。

（3）再制造車用消防泵一般可直接裝到待修車上使用，能在短時間內(nèi)恢復(fù)待修車的使用性能，適應(yīng)了現(xiàn)代社會快節(jié)奏的使用要求。

（4）再制造車用消防泵一般都提供保質(zhì)期，范圍在1～3年不等，質(zhì)量有保障。

3.2 車用消防泵再制造總體方案

以系統(tǒng)的觀點對車用消防泵的全部零部件進(jìn)行考慮，并將其分成三類：報廢件、可再制造件、可再使用件。如圖1所示，首先對可再使用件和可再制造件進(jìn)行磨損狀態(tài)分析，并利用壽命預(yù)測方法對每一零件進(jìn)行壽命評估；然后按照新品制造的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行再制造，并綜合采用多種復(fù)合表面工程技術(shù)對關(guān)鍵零部件進(jìn)行重點強(qiáng)化處理，擬采用的關(guān)鍵再制造技術(shù)包括激光淬火、離子注入、低溫離子滲硫、磁控濺射、超聲速等離子噴涂、納米電刷鍍、滲氮、滲硼、納米添加劑、智能化滲油潤滑處理和等離子浸沒注入等。采用納米添加劑技術(shù)改善車用消防泵內(nèi)摩擦副的潤滑條件，發(fā)揮再制造技術(shù)的后發(fā)優(yōu)勢，使再制造后的車用消防泵壽命大大提升。

表2 車用消防泵基礎(chǔ)件更新與修復(fù)經(jīng)濟(jì)效益表萬元

圖1 車用消防泵再制造技術(shù)方案

再制造方式主要包括機(jī)械修復(fù)法、表面強(qiáng)化法、換件法等，以高于新品標(biāo)準(zhǔn)來檢測再制造件。

車用消防泵再制造的思路是抓住影響車用消防泵壽命的主要零件，同時對車用消防泵附屬配件進(jìn)行強(qiáng)化處理，并兼顧延長壽命后可能出現(xiàn)的其它情況。

3.3 車用消防泵再制造工藝

拆卸是產(chǎn)品進(jìn)行再制造的前提，無法拆卸的產(chǎn)品談不上再制造。拆卸設(shè)計必須考慮以下準(zhǔn)則:拆卸工作量最小原則、結(jié)構(gòu)可拆卸準(zhǔn)則、拆卸易于操作原則等。

清洗是指清除工件表面液體和固體的污染物，使工件表面達(dá)到一定的潔凈程度。通常采用的清洗方法有汽油清洗、熱水噴洗、化學(xué)清洗劑清洗或化學(xué)凈化浴、擦洗或鋼刷刷洗、高壓或常壓噴洗、噴砂及多步清洗等。用于清洗的清洗劑也有幾類，包括石油類溶劑、有機(jī)類溶劑、堿溶液及水基金屬清洗劑等。

一般采用以下三種方式來對產(chǎn)品性能進(jìn)行修復(fù)。

（1）強(qiáng)化修復(fù)法。采用高新表面工程技術(shù)修復(fù)磨損件，可以提高產(chǎn)品零部件的表面綜合性能，延長產(chǎn)品的使用壽命。

（2）功能替換法。采用最新多功能模塊替換舊模塊或增加新模塊，可用于恢復(fù)甚至提高產(chǎn)品的功能、環(huán)保性、可靠性等，優(yōu)化產(chǎn)品。

（3）改造完善法。進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)改造，主要用于修補(bǔ)原產(chǎn)品的缺陷，提高可靠性，使再制造產(chǎn)品適合服役環(huán)境或條件。

車用消防泵再制造的修復(fù)技術(shù)有以下幾種。

（1）現(xiàn)代表面技術(shù)?，F(xiàn)代表面技術(shù)具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等先進(jìn)制造技術(shù)特征，是再制造的重要手段之一。采用多種現(xiàn)代表面技術(shù)可直接針對許多貴重零部件的失效原因?qū)嵤┚植勘砻鎻?qiáng)化或修復(fù)，重新恢復(fù)使用價值，具體包括納米電刷鍍技術(shù)、高速電弧噴涂技術(shù)、納米固體潤滑干膜技術(shù)等。

（2）再制造零部件毛坯成形技術(shù)。這一技術(shù)采用鑄、鍛、焊方法修復(fù)零件或形成再制造毛坯。

（3）再制造零部件再加工技術(shù)。采用傳統(tǒng)常規(guī)加工方法，如車、鉗、銑、刨、鉆、鏜、拉、磨等，進(jìn)行再制造加工。

3.4 車用消防泵再制造的關(guān)鍵技術(shù)

車用消防泵再制造的關(guān)鍵是對車用消防泵的主要零部件進(jìn)行再制造，這些零部件主要包括葉輪、泵殼、泵軸等。表面工程技術(shù)是再制造的關(guān)鍵支撐技術(shù)，在傳統(tǒng)表面工程技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)了性能更優(yōu)異的納米表面工程技術(shù)和自動化表面工程技術(shù)。前者充分利用了納米顆粒的小尺寸效應(yīng)，大大提高了再制造產(chǎn)品的表面性能。后者適應(yīng)了再制造生產(chǎn)對批量化、自動化的迫切需求，在提高生產(chǎn)率的同時，進(jìn)一步提高了再制造產(chǎn)品的質(zhì)量。

（1）納米表面工程技術(shù)。納米技術(shù)是當(dāng)代出現(xiàn)的三大高新技術(shù)之一。整體納米化技術(shù)的應(yīng)用估計還需20～30年時間。在現(xiàn)階段，將納米顆粒彌散分布在表面涂層內(nèi)，使納米材料與傳統(tǒng)表面工程技術(shù)相融合，發(fā)揮納米材料的優(yōu)異效果，由此開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米表面工程技術(shù)。

（2）自動化表面工程技術(shù)。再制造過程是產(chǎn)業(yè)化、批量化的生產(chǎn)加工過程，為了更好地適應(yīng)再制造的產(chǎn)業(yè)化要求，表面工程技術(shù)必須從手工操作發(fā)展到自動化操作。開發(fā)的自動化高速電弧噴涂技術(shù)、自動化納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)和半自動化微弧等離子熔覆技術(shù)，進(jìn)一步提高了表面涂層的性能和再制造質(zhì)量。

3.5 車用消防泵再制造檢測與質(zhì)量控制

由于再制造加工是建立在失效分析基礎(chǔ)上的，因此對于再制造過程中的產(chǎn)品失效分析，以及再制造產(chǎn)品的質(zhì)量控制，只能依靠無損檢測技術(shù)才能實現(xiàn)。

再制造產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗通常采取新品或者更嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)，可通過三維掃描技術(shù)，對車用消防泵主要零部件的空間曲面進(jìn)行更快速、更準(zhǔn)確的判斷,確保主要零部件的再制造質(zhì)量[9]。再制造成品檢驗是指對組裝后的再制造產(chǎn)品在準(zhǔn)備入庫或出廠前所進(jìn)行的檢驗，包括外觀、精度、性能、參數(shù)及包裝等的檢查與檢驗。再制造成品的質(zhì)量控制包括再制造產(chǎn)品性能與質(zhì)量無損檢測、破壞性抽測，以及再制造產(chǎn)品性能和質(zhì)量評價三方面內(nèi)容，驗收項目及內(nèi)容有7個方面[10]。

（1）主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)按GB 6245—2006《消防泵》中10.4進(jìn)行性能試驗，試驗結(jié)果符合GB 6245—2006中5.4.1的規(guī)定。

（2）結(jié)構(gòu)要求應(yīng)符合GB 6245—2006中5.1的規(guī)定。

（3）抗腐蝕性能應(yīng)符合GB 6245—2006中5.2的規(guī)定。

（4）機(jī)械性能應(yīng)按 GB 6245—2006中 10.5進(jìn)行密封試驗，試驗結(jié)果符合GB 6245—2006中5.5.1的規(guī)定。過流部件應(yīng)按GB6245—2006中10.6進(jìn)行水壓試驗，試驗結(jié)果符合GB 6245—2006中5.5.2的規(guī)定。

（5）真空密封性能應(yīng)按GB 6245—2006中10.7進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果符合GB 6245—2006中5.6的規(guī)定。

（6）連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性能應(yīng)按 GB 6245—2006中10.10進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果符合GB 6245—2006中5.8的規(guī)定。

（7）引水裝置試驗符合GB 6245—2006中5.7的規(guī)定。

3.6 車用消防泵再制造壽命預(yù)測與剩余壽命評估

再制造產(chǎn)品的壽命預(yù)測與剩余壽命評估主要是應(yīng)用斷裂力學(xué)、摩擦學(xué)、金屬學(xué)等理論建立失效行為的數(shù)學(xué)模型，從而建立產(chǎn)品壽命的預(yù)測評價系統(tǒng)，評估零部件的剩余壽命。可以使用無損檢測技術(shù)對運(yùn)行中的裝置進(jìn)行在役動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)影響運(yùn)行的安全隱患，而且還可以根據(jù)發(fā)現(xiàn)的早期缺陷及其程度，在確定方位、尺寸、形狀、取向和性質(zhì)的基礎(chǔ)上，對零部件的安全運(yùn)行壽命進(jìn)行評價，從而為產(chǎn)品壽命預(yù)測與剩余壽命評估提供依據(jù)。

4 結(jié)束語

在綜合國內(nèi)外大量研究成果的基礎(chǔ)上，對車用消防泵的回收再制造問題進(jìn)行了探討，對于再制造理論的研究還有待進(jìn)一步深入。目前，再制造在我國還處于起步階段，我國的再制造企業(yè)屈指可數(shù)，即使在制造業(yè)內(nèi)，再制造工程對多數(shù)人也還是陌生的理念。在有識之士的倡導(dǎo)下，再制造工程已開始受到重視。我國設(shè)備資產(chǎn)有數(shù)萬億元，若其中10%能利用再制造技術(shù)進(jìn)行修復(fù)和強(qiáng)化，必將創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益?？梢灶A(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，再制造業(yè)必將成為一個大產(chǎn)業(yè)。

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Introduced thestatusquoof remanufacturingindustry at homeand abroad,investigated thevehicle fire pump remanufacturing technology,and analyzed the critical technology,manufacturing engineering inspection and quality control,lifeprediction and evaluation in vehiclefirepump remanufacturing.

Fire Pump；Remanufacturing；Research

TH311；U273.93

B

1672-0555（2017）03-015-04

2017年3月

于升平（1983—），男，碩士，主要從事消防車及其部件設(shè)計研發(fā)工作

（編輯：啟 德）