工程機(jī)械再制造及其關(guān)鍵技術(shù)研究

◎王志飛

引言：再制造是指通過(guò)高端的工藝和技術(shù)手段，將廢舊產(chǎn)品進(jìn)行修復(fù)、改造或升級(jí)，使再制造產(chǎn)品達(dá)到或超過(guò)新產(chǎn)品所擁有的品質(zhì)和性能，而所花費(fèi)的成本只有新產(chǎn)品生產(chǎn)成本的50%，節(jié)能60%，節(jié)材70%，有效降低了污染排放，提高了能源使用率。再制造與簡(jiǎn)單的維修、翻新是不同的，再制造產(chǎn)品也不是“二手產(chǎn)品”。再制造是一個(gè)技術(shù)含量很高的產(chǎn)業(yè)，再制造的對(duì)象也必須是具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并且在廢舊后經(jīng)過(guò)評(píng)估仍具有剩余價(jià)值的產(chǎn)品，例如家電、機(jī)床、汽車、機(jī)械等。

一、再制造工藝特點(diǎn)

再制造生產(chǎn)是對(duì)回收到的產(chǎn)品進(jìn)行加工與再裝配，使零部件能夠重新投入使用的過(guò)程。再制造產(chǎn)品要比新產(chǎn)品生產(chǎn)耗能更少，成本更低，對(duì)環(huán)保有著顯著的效果。在原來(lái)制造的基礎(chǔ)上進(jìn)行新的制造與提升，同時(shí)使得新制造出來(lái)的產(chǎn)品無(wú)論是性能還是質(zhì)量都超過(guò)原來(lái)的產(chǎn)品。

二、工程機(jī)械再制造必要性

工業(yè)是我國(guó)制造業(yè)最重要的產(chǎn)業(yè)，在世界范圍內(nèi)也是舉重若輕的，但工業(yè)產(chǎn)生的污染也是最大的。在中國(guó)成為制造大國(guó)的進(jìn)程中，各類機(jī)械裝備的產(chǎn)量和使用量也與日俱增。經(jīng)過(guò)多年累積，目前我國(guó)正處于大量老舊機(jī)電、機(jī)械、設(shè)備等產(chǎn)品淘汰報(bào)廢的高峰期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)役齡10 年以上的傳統(tǒng)舊機(jī)床超過(guò)60%，80%的在役工程機(jī)械超過(guò)保質(zhì)期，每年報(bào)廢的汽車、電腦、電視機(jī)、冰箱等達(dá)到數(shù)百萬(wàn)，有的甚至上千萬(wàn)，產(chǎn)生約8 億噸的固體廢物。這個(gè)數(shù)目是非常觸目驚心的，如果能夠通過(guò)循環(huán)經(jīng)濟(jì)再制造的形式將這些報(bào)廢設(shè)備再循環(huán)利用起來(lái)，將產(chǎn)生非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)我國(guó)的能源利用和環(huán)境保護(hù)也至關(guān)重要。但是在某些領(lǐng)域內(nèi)，我國(guó)再制造的技術(shù)手段還不夠先進(jìn)，或者行業(yè)內(nèi)缺乏具有批量再制造實(shí)力的企業(yè)，抑或者沒(méi)有形成規(guī)模的市場(chǎng)需求，導(dǎo)致很多老舊產(chǎn)品只能經(jīng)過(guò)報(bào)廢而廢棄，這些都大大限制了我國(guó)再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國(guó)要走可持續(xù)發(fā)展的道路，勢(shì)必要建立建強(qiáng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系，加大再制造產(chǎn)業(yè)的投入，緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的沖突。

《中國(guó)制造2025》中明確指出：全面推行綠色制造，大力發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)，實(shí)施高端再制造、智能再制造、在役再制造，推進(jìn)產(chǎn)品認(rèn)定，促進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。再制造作為綠色制造的重要組成部分，是解決資源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的有效途徑之一。工程機(jī)械其經(jīng)常運(yùn)行在場(chǎng)景條件惡劣的情況下，因而不可避免地會(huì)發(fā)生不同程度地疲勞、磨耗和斷裂失效的現(xiàn)象，每年因各種破壞而變成廢品的工程機(jī)械數(shù)目十分龐大，針對(duì)工程機(jī)械的再制造技術(shù)將獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益、資源環(huán)境效益與社會(huì)效益。

三、工程機(jī)械再制造關(guān)鍵技術(shù)分析

1.虛擬制造技術(shù)。

作為以模擬現(xiàn)實(shí)及相關(guān)預(yù)測(cè)為核心內(nèi)容的仿真技術(shù)，VM 技術(shù)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中借助軟件營(yíng)造出虛擬環(huán)境，通過(guò)在虛擬環(huán)境中分析產(chǎn)品在整個(gè)模擬流程中不同環(huán)節(jié)所體現(xiàn)出的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，并及時(shí)記錄，與產(chǎn)品初始設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，依據(jù)分析結(jié)果對(duì)產(chǎn)品不足之處進(jìn)行針對(duì)性的完善。

2.激光再制造技術(shù)。

激光再制造技術(shù)可用于激光再制造的前處理、成形修復(fù)和后處理環(huán)節(jié)。其中，核心環(huán)節(jié)是激光成形修復(fù)技術(shù)，如采用激光熔覆成形、激光快速成形以及激光焊接工藝來(lái)修復(fù)零件缺損部位。此外，激光切割和激光清洗技術(shù)可用于零件的拆解和前處理環(huán)節(jié)，激光沖擊強(qiáng)化和激光拋光可用于零件修復(fù)件的后處理環(huán)節(jié)。

基于激光熔覆成形和激光快速成形的激光增材再制造技術(shù)，具有能運(yùn)用穩(wěn)定的熔池形成冶金結(jié)合、界面結(jié)合強(qiáng)度遠(yuǎn)高于鍍膜和噴涂以及熱輸入量小于電弧堆焊的優(yōu)勢(shì)，可滿足高強(qiáng)度零部件的再制造需求，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要前沿發(fā)展方向。針對(duì)部分大型裝備、關(guān)鍵零部件的嚴(yán)苛修復(fù)需求，特種修復(fù)工藝、多能場(chǎng)激光再制造技術(shù)成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。

3.智能制造技術(shù)。

智能制造的涵蓋范圍變得十分廣泛，主要分為機(jī)械設(shè)計(jì)加工智能化、產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)度管理智能化、機(jī)械產(chǎn)品智能裝配等。這類技術(shù)成形后可直接借助相關(guān)設(shè)備對(duì)產(chǎn)品的工作原理論證至銷售、使用維修等整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)智能控制，推動(dòng)行業(yè)關(guān)于智能系統(tǒng)在制造行業(yè)的調(diào)控與應(yīng)用。

4.納米制造技術(shù)。

納米制造技術(shù)是以納米技術(shù)為核心基礎(chǔ)，促進(jìn)微型機(jī)械制造發(fā)展的一種新型技術(shù)。納米技術(shù)自開(kāi)發(fā)以來(lái)一直在產(chǎn)品精細(xì)加工方面受到了眾多研究人員的青睞。將納米技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)相融合所得的納米制造技術(shù)在細(xì)致加工方面體現(xiàn)出了重要的價(jià)值。

四、再制造技術(shù)注意事項(xiàng)

根據(jù)再制造的定義，再制造出的產(chǎn)品無(wú)論性能還是質(zhì)量等方面都應(yīng)不亞于原先的產(chǎn)品，故在產(chǎn)品出廠前，應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)品的性能檢測(cè)。以多路閥為例，依據(jù)《液壓多路換向閥產(chǎn)品質(zhì)量分類》JB/T53359-1998 和《 液壓多路換向閥試驗(yàn)方法》JB/T8729-2013 等標(biāo)準(zhǔn)，在公司的型式試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)項(xiàng)目類別如表1 所示。

表1 型式試驗(yàn)檢驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)

其中換向機(jī)能試驗(yàn)要求：液壓閥在2.5MPa 控制壓力下，連續(xù)操作換向滑閥動(dòng)作10 次以上試驗(yàn)各滑閥換向及復(fù)位情況。耐壓試驗(yàn)要求：對(duì)各承壓油口施加耐壓試驗(yàn)壓力。耐壓試驗(yàn)壓力為該油口最高工作壓力的1.5 倍，緩慢遞增至耐壓試驗(yàn)壓力時(shí)，保壓5min，無(wú)外滲漏。密封性能要求液壓換向閥在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)泄漏現(xiàn)象。在進(jìn)行完上述試驗(yàn)后，對(duì)于不合格產(chǎn)品要求重新返工。

結(jié)束語(yǔ)：當(dāng)今社會(huì)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為了全球制造業(yè)的趨勢(shì)，再制造是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要形式。伴隨著我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展，再制造產(chǎn)業(yè)的潛力也越來(lái)越大?；谖覈?guó)在制造業(yè)方面的天然優(yōu)勢(shì)，我國(guó)在再制造業(yè)方面也會(huì)逐漸趕超歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，不光成為制造大國(guó)，也會(huì)成為再制造大國(guó)。