退役機(jī)械零部件再制造可行性判斷和應(yīng)用研究

周國梁 陳孝榮

摘 要：退役產(chǎn)品的再制造目前有很大的市場，機(jī)械零部件的再制造更具有價(jià)值和意義。本文從退役機(jī)械零部件的再制造方案、剩余疲勞壽命等多個(gè)因素進(jìn)行再制造的可行性判斷。主要是基于決策的四個(gè)主要因素，建立了退役零部件的再制造KT評(píng)價(jià)決策體系，利用KT決策法進(jìn)行評(píng)估和計(jì)算，獲得最優(yōu)制再制造方案。

關(guān)鍵詞：再制造;退役零部件;再制造評(píng)價(jià)體系;KT決策

0引言

產(chǎn)品再制造作為退役機(jī)械零部件資源再利用的最佳形式，而退役機(jī)械零部件作為再制造的對象，需要對再制造方案進(jìn)行可行性判斷很研究，才能更合理地做出最優(yōu)的再制造方案。目前，針對退役機(jī)械零部件的再制造可行性分析評(píng)價(jià)問題，取得了大量的成果。本文提出基于KT決策方法建立再制造可行性判斷體系，進(jìn)行再制造可行性評(píng)價(jià)。

1.模型的構(gòu)建

目前，退役機(jī)械零部件的再制造技術(shù)采用最廣泛的有四種，分別是機(jī)械加工修復(fù)法、電鍍涂層法、電弧堆焊修復(fù)法和激光修復(fù)法，而最終決定再制造方案的主要因素是預(yù)期效果、經(jīng)濟(jì)性、難度程度以及資源素。其中，預(yù)期效果是指再制造產(chǎn)品要達(dá)到的修復(fù)效果、性能要求和壽命使用要求等。經(jīng)濟(jì)性則是指整個(gè)再制造過程投入的材料、設(shè)備和人工等成本，這個(gè)直接影響再制造方案的規(guī)模。難易程度是指再制造過程中采用的技術(shù)工藝方法的難易程度，在現(xiàn)有的條件下是否容易實(shí)現(xiàn)。資源是指再制造技術(shù)工藝方法對環(huán)境的影響。

2.再制造方案可行性判斷的KT決策體系

根據(jù)以上決策模型，采用KT決策方法構(gòu)建再制造可行性判斷體系。KT決策方法，早在上實(shí)際80年代就已經(jīng)在國際上提出，該就決策方法效果高、正確率高，并且簡單易操作，因此被廣泛采用。KT決策體系構(gòu)建的關(guān)鍵在于對指標(biāo)的量化，直接影響決策體系的準(zhǔn)確率。而指標(biāo)量化通常采用專家模糊評(píng)判法。

2.1 指標(biāo)的量化

（1）預(yù)期修復(fù)效果

預(yù)期修復(fù)效果相應(yīng)的評(píng)價(jià)值，建立公式：

評(píng)價(jià)結(jié)果可分為較差、一般、較好、良好和極好。根據(jù)專家模糊評(píng)判法，專家評(píng)判的結(jié)果可以記為，其中。

可以得出預(yù)期修復(fù)效果的評(píng)判值：在專家模糊評(píng)判方法中，評(píng)判d值越大，代表預(yù)期修復(fù)效果越好。

（2）修復(fù)技術(shù)可行性難度指標(biāo)

同理，修復(fù)技術(shù)可行性難度指標(biāo)評(píng)價(jià)值，建立公式：

評(píng)價(jià)結(jié)果可分為較難、一般、較易、容易和極易。根據(jù)專家模糊評(píng)判法，專家評(píng)判的結(jié)果可以記為，其中。

可以得出技術(shù)可行性效果的評(píng)判值：，在專家模糊評(píng)判方法中，評(píng)判t值越大，代表修復(fù)技術(shù)可行難度越低。

（3）資源環(huán)境指標(biāo)

同理，資源環(huán)境指標(biāo)評(píng)價(jià)值，建立公式：

評(píng)價(jià)結(jié)果可分為容易、較易、一般、容易、較難和極難。根據(jù)專家模糊評(píng)判法，專家評(píng)判的結(jié)果可以記為，其中。

可以得出環(huán)境資源指標(biāo)的評(píng)判值：在專家模糊評(píng)判方法中，評(píng)判e值越大，代表修復(fù)技術(shù)可行難度越低。

（4）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要考察的是再制造產(chǎn)品的成本CR與新零件制作成本CN的比值，一般情況下，比值越小越好。當(dāng)兩者比值過大時(shí)，再制造經(jīng)濟(jì)性不好，已經(jīng)不如制作新零部件合適。反之，當(dāng)兩者比值小時(shí)，說明再制造成本較低。一般，兩者的比值即時(shí)，說明再制造經(jīng)濟(jì)性良好。則經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)量化評(píng)價(jià)值：

2.2 加權(quán)計(jì)算和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

對以上四個(gè)主要指標(biāo)量化后，再對指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，計(jì)算加權(quán)總分值，取得2～3項(xiàng)的最高分。加權(quán)總分值計(jì)算公式為：

其中， —預(yù)期修復(fù)指標(biāo)的量化權(quán)重值，—修復(fù)技術(shù)可行性難度指標(biāo)的量化權(quán)重值，—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的量化權(quán)重值， —資源環(huán)境指標(biāo)的量化權(quán)重值。

在取得2～3項(xiàng)的加權(quán)最高分值后，再進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，比如再制造過程的是否有安全隱患，操作者是否存在意外事故的可能性;原材料的在采用該修復(fù)方案后，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生淬硬裂紋的情況;原退役零部件材質(zhì)表面處理狀態(tài)，是否過硬，而不適合采用堆焊的方案等等。在逐個(gè)分析和排除風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)后，剩余的最高分項(xiàng)即為最優(yōu)的再制造方案。

3.實(shí)例應(yīng)用

根據(jù)以上KT決策體系，退役機(jī)械零部件的再制造可行性判斷和綜合評(píng)價(jià)，分析各方案的優(yōu)勢和劣勢，對加權(quán)計(jì)算2～3項(xiàng)最高分進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，去掉風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)后，即可確定最優(yōu)的再制造方案。

本文選取某工程機(jī)械中退役的傳動(dòng)齒輪為例，進(jìn)行再制造可行性判斷和方案的確定。該齒輪服役年限為2年5個(gè)月，工作環(huán)境為閉式齒輪箱，材質(zhì)為40Cr，齒面進(jìn)行了表面淬火，硬度為HRC50～55。初步檢測，齒面有輕微的磨損，有2個(gè)齒面有點(diǎn)蝕。需要對該齒輪進(jìn)行再制造修復(fù)，對有損傷的齒面進(jìn)行修復(fù)，不影響齒的強(qiáng)度和齒面的粗糙度，不影響齒輪內(nèi)圓的形位公差。并要求該齒輪滿足不少于2年的使用壽命。

首先對再制造技術(shù)效果分析，針對該齒輪的材質(zhì)，一般機(jī)械行業(yè)中可選用的再制造方案有機(jī)械加工修復(fù)法、電鍍涂層法、電弧堆焊修復(fù)法和激光修復(fù)法。機(jī)械加工修復(fù)法是將退役零部件采用機(jī)床加工的方法進(jìn)行修復(fù)，優(yōu)點(diǎn)是簡單方便，設(shè)備要求低，缺點(diǎn)是修復(fù)的效果精度不高，影響原形位公差，幾乎無法恢復(fù)原設(shè)計(jì)要求。電鍍涂層法是采用電化學(xué)反應(yīng)的方式，在機(jī)械表面電鍍一層鍍層，該鍍層可以覆蓋填補(bǔ)損傷的表面，優(yōu)點(diǎn)是成本低，修復(fù)效果好，缺點(diǎn)是僅適合磨損量低的表面修復(fù)。堆焊法是利用電弧焊講熔覆層填補(bǔ)損傷層，優(yōu)點(diǎn)是，可以對損傷嚴(yán)重的部位進(jìn)行修復(fù)，缺點(diǎn)是，電弧焊修復(fù)會(huì)產(chǎn)生大量熱影響區(qū)，故對滲碳量高和易變形的部件不適用，有很高的報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)，比如，對淬硬面進(jìn)行電弧焊，會(huì)產(chǎn)生裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致齒輪斷齒。激光修復(fù)法是指利用激光熔覆技術(shù)修復(fù)損傷表面，優(yōu)點(diǎn)是激光可控性高，修復(fù)精度高，熱影響小，缺點(diǎn)是成本高昂。

然后依據(jù)再制造可行性判斷的KT決策方法，對決策指標(biāo)依次進(jìn)行量化，統(tǒng)計(jì)量化結(jié)果，并對量化結(jié)果進(jìn)行各因素權(quán)重的計(jì)算，即應(yīng)用熵權(quán)法進(jìn)行權(quán)重計(jì)算。

對以上4項(xiàng)量化指標(biāo)依次打分，依據(jù)各指標(biāo)的量化公式，并進(jìn)行量化計(jì)算，記錄計(jì)算結(jié)果。然后再根據(jù)各指標(biāo)的加權(quán)計(jì)算公式對各方案進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得出總分?jǐn)?shù)。從加權(quán)計(jì)算得分中選出得分高的2項(xiàng)，分別為激光修復(fù)法和堆焊法。

最后，對選出的兩項(xiàng)修復(fù)方案進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。兩個(gè)修復(fù)方案都可以達(dá)到修復(fù)效果，材質(zhì)含碳量為0.37～0.44，屬于高碳鋼，并且齒輪表面進(jìn)行了中頻感應(yīng)淬火，表淬硬度為HRC50～55，硬度很高。而堆焊修復(fù)方法會(huì)有較大的熱輸入，在齒輪表面形成熱影響區(qū)，進(jìn)行影響齒輪表面的材質(zhì)性能而產(chǎn)生熱裂紋，甚至出現(xiàn)斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。激光修復(fù)方法，熱影響小，修復(fù)過程對齒面影響小。綜上所述，采用再制KT決策體系，得出激光修復(fù)方法為最優(yōu)的再制造方案。

4.結(jié)語

退役機(jī)械零部件再制造可行性的判斷是再制造技術(shù)的關(guān)鍵。本文提出了一種再制造可行性判斷KT決策體系，可高效、便捷和準(zhǔn)確的進(jìn)行可行性判斷，為再制造的研究和應(yīng)用提供一種思路。

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（1山東藍(lán)孚高能物理技術(shù)股份有限公司，山東 濟(jì)南250000;2 山東仕達(dá)思生物產(chǎn)業(yè)有限公司，山東 濟(jì)南250000）