机械专业前沿系列课程22

再制造技术及其应用潍坊学院王长春2012.10.22第一页，编辑于星期日：十点三十分。主要内容一、再制造技术的兴起二、再制造关键技术三、再制造技术的应用与前景第二页，编辑于星期日：十点三十分。一、再制造技术的兴起1、再制造技术的概念2、再制造的发展背景3、再制造技术的特色第三页，编辑于星期日：十点三十分。1、再制造技术的概念通俗地说，再制造就是让旧的机器设备重新焕发生命活力的过程。它以旧的机器设备为毛坯，采用专门的工艺和技术，在原有制造的基础上进行一次新的制造，而且重新制造出来的产品无论是性能还是质量都不亚于原先的新品。第四页，编辑于星期日：十点三十分。科学地说，再制造是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业.针对损坏或行将报废的零部件基础:性能失效分析、寿命评估等分析进行再制造工程设计，采用一系列相关的先进制造技术，使再制造产品质量达到或超过新品。第五页，编辑于星期日：十点三十分。2、再制造的发展背景徐滨士（中国工程院院士）：进入21世纪，保护地球环境、构建循环经济、保持社会经济可持续发展已成为世界各国共同关心的话题。目前大力提倡的循环经济模式是追求更大经济效益、更少资源消耗、更低环境污染和更多劳动就业的一种先进经济模式。再制造工程，作为我国新世纪重点发展起来的新方向，以节约资源、节省能源、保护环境为特色，以综合利用信息技术、纳米技术、生物技术等高技术为核心，充分体现了具有中国特色自主创新的特点。第六页，编辑于星期日：十点三十分。再制造可使废旧资源中蕴含的价值得到最大限度的开发和利用，缓解资源短缺与资源浪费的矛盾，减少大量的失效、报废产品对环境的危害，是废旧机电产品资源化的最佳形式和首选途径，是节约资源的重要手段。再制造工程高度契合了国家构建循环经济的战略需求，并为其提供了关键技术支撑，大力开展再制造工程是实现循环经济、节能减排和可持续发展的主要途径之一。第七页，编辑于星期日：十点三十分。方向1：汽车零部件再制造方向2：工程机械再制造方向3：机床再制造方向4：矿用设备再制造案例:大众发动机再制造的工艺流程完全恢复发动机的性能，和大修工艺完全不一样。主要分为拆解、清洗、检测、机加工、装配、测试等环节。第八页，编辑于星期日：十点三十分。拆解

满足再制造要求的发动机首先会被拆解并且分类。零部件会被分成金属、铝、塑料和其他4四大类。便于以后的工序。清洗

拆下来的零部件将会放进清洗机中进行清洗。工厂使用德国的MTM工业清洗机，全机械化操作。在拆解和清洗完后，对零部件进行筛选分类，合格的零部件将会放在绿色工作车上，而不合格的零部件将会被分类成金属、铝、塑料和其他4四大类，放到相应的红色铁箱里再作处理。第九页，编辑于星期日：十点三十分。对零部件的外观的分辨和使用仪器进行检测，是再制造环节中最为关键的环节。使用各种先进的检测仪器对零部件进行测量、获取数据，判断是否可以循环再用。该工序不但需要工人懂得如何使用仪器，而且还要求工人具备丰富的经验。当发现不符合再制造要求的零部件后，依然会将其报废。检测第十页，编辑于星期日：十点三十分。机加工和装配在整个再制造流程中会对部分零部件进行机加工再用。对于不合格的零部件，再制造所采用的方法是采取更换而不是维修，这也是和大修发动机最不一样的地方。在装配过程中，发动机采用原机原装的做法。是为了保持各个摩擦面已经具备的良好配合，这和发动机大修的工艺原理是一样的。此外，在整个装配过程的质量标准和全新发动机的装配要求是完全一致的。第十一页，编辑于星期日：十点三十分。热试

全新发动机在出厂前会进行冷车试验，部分抽检出来进行点火热试。而再制造的发动机则是100%进行点火热试，通过热试来考察发动机的再制造性能是否达到要求。第十二页，编辑于星期日：十点三十分。打标是一项独立的工序，其过程是在发动机的缸体上用激光刻出其“再制造”的身份，所有再制造的发动机都会刻上再制造标志以及编号。用户可以通过该标识识别出全新发动机和再制造的发动机。第十三页，编辑于星期日：十点三十分。4、特色与优势1）再制造是一个物理过程，再制造不同于废旧物资回收利用。如：发动机再制造2)再制造具有化学过程的特征，不等于一般的原材料循环利用。

虽然旧的发动机经再制造后仍是发动机，但是它的原材料或构件已经脱胎换骨，而且再制造的产品不是“二手货”，而是一种全新的产品。

第十四页，编辑于星期日：十点三十分。3)本质是修复，但不是简单的维修

其核心是采用制造业的模式搞维修，是一种高科技含量的修复术，而且是一种产业化的修复，因而是维修发展的高级阶段，是对传统维修概念的一种提升和改写。4）“全寿命周期”由再制造进一步拓展。通常说产品寿命周期指产品的制造、使用和报废处理三个阶段，再制造产业诞生后，因而产品的全寿命周期链条就拉长为产品的制造、使用、报废、再制造、再使用、再报废。第十五页，编辑于星期日：十点三十分。5、实现以最低的成本、最少的能源资源消耗完成产品的全寿命周期。国内外的实践表明，再制造产品的性能和质量均能达到甚至超过原品，成本却只有新品的1/4甚至1/3，节能达到60%以上，节材70%以上。最大限度地挖掘制造业产品的潜在价值，让能源资源接近“零浪费”，这就是发展再制造产业的最大意义所在。

汽车零部件再制造产品标志第十六页，编辑于星期日：十点三十分。二、再制造关键技术1、高分子复合材料技术大部分机械设备及其零部件的损坏仅仅是在局部出现了磨损、腐蚀等情况，如果采用高分子复合材料技术大部分的设备及零件完全能够“青春再现”，可以继续使用甚至超过新设备的使用寿命。

高分子复合材料的优势：具有金属要求的强度和硬度，具有金属所不具备的退让性（变量关系）；第十七页，编辑于星期日：十点三十分。产生磨损的原因金属部件在静配合的状态下，受部件表面光洁度、膨胀系数和装配工艺等因素影响，金属部件之间必存在一定的配合间隙。设备在强负荷的运行过程中，受轴承对轴的径向冲击力的影响，造成配合部件形成“硬对硬”的冲击。因金属材质为“常量关系”，虽然强度较高，但抗冲击性以及退让性较差，长期的运行必然造成配合间隙不断增大而产生相对运动，必然造成轴的磨损，导致设备无法正常运行。第十八页，编辑于星期日：十点三十分。修复原理通过“模具修复”、“部件对应关系”、“机械加工”等工艺，可以最大限度确保修复部位和配合部件的尺寸配合；同时，利用复合材料本身所具有的抗压、抗弯曲、延展率等综合优势，可以有效地吸收外力的冲击，极大化解和抵消轴承对轴的径向冲击力，并避免了间隙出现的可能性，也就避免了设备因间隙增大而造成相对运动的磨损，针对此类静配合，复合材料不是靠“硬度”来解决设备磨损的，而是靠改变力的关系来满足设备的运行要求。第十九页，编辑于星期日：十点三十分。金属修复保护技术磨损类修复：轴、轴衬、轴承座、键槽磨损和螺纹滑丝等；划伤类修复：滑道、管道、缸面、辊类等光滑物体表面划伤等。第二十页，编辑于星期日：十点三十分。2、纳米复合电刷镀技术基本原理：镀液中加入一定量的不溶性纳米微粒，利用颗粒对刷镀金属的吸附作用和共沉积现象形成镀层。由于不溶性固体微粒在复合刷镀层中的强化作用，使镀层表现出耐磨、耐蚀等优异的综合性能，为汽车零部件的再制造提供了前所未有的机遇，成为再制造工程技术的重要组成部分。第二十一页，编辑于星期日：十点三十分。纳米电刷镀技术是在传统电刷镀技术的基础上发展起来的先进表面工程技术。技术优点：设备轻便、工艺灵活、镀覆速度快、镀层种类多等，特别是镀覆表面无热影响区、镀层厚度可精确控制，对于薄壁零件和损伤量较小零件的修复和再制造具有其它技术(如堆焊、激光、喷涂等)无法比拟的技术优势。第二十二页，编辑于星期日：十点三十分。3、高速电弧喷涂技术与普通电弧喷涂相比，新型高速电弧喷涂粒子速度显著提高、雾化效果明显改善；涂层的结合强度增加，涂层的孔隙率和表面粗糙度低。目前采用高速电弧喷涂复合涂层来恢复汽车零部件的尺寸，并且提高摩擦表面硬度和耐磨性，以优化其性能。第二十三页，编辑于星期日：十点三十分。高速电弧喷涂是以电弧为热源，将熔化的金属丝材用高速气流雾化，喷射到工件表面形成涂层的一种工艺。高速电弧喷涂技术的特点：沉积效率高、能耗低、经济性好、涂层组织致密等，尤其适用于再制造与快速成形领域。第二十四页，编辑于星期日：十点三十分。4、激光再制造技术与常规表面修复技术不同，它集先进高能束、数控、材料、光电检测控制技术为一体，是一种精密可控成形的再制造技术，不仅能使损坏的零件恢复原有或近形尺寸，而且性能达到或超过原基材水平。其中激光熔敷是激光再制造技术的技术基础。将激光再制造技术应用于汽车零部件磨损表面的修复，已收到良好的效果。第二十五页，编辑于星期日：十点三十分。激光再制造技术的优点(1)激光熔覆层与基体结合强度高,不低于原基体材料的90%,熔覆层不易脱落;(2)激光加工过程基体热影响区极小,直径一般仅为0.1mm至0.5mm;(3)激光加工过程中基体温升不会超过80e,加工后热变形极小;(4)激光再制造技术易于实现自动化控制,适用于复杂几何形状零部件的修复;(5)通过激光再制造工艺设计,激光熔覆层可由梯度功能材料组成。第二十六页，编辑于星期日：十点三十分。关键技术(1)实时检测与反馈控制技术直接关系到再制造零部件的成型精度和材料性能。实时监测激光再制造过程中的熔池和熔覆层厚度,利用检测结果对工艺参数进行实时闭环控制。(2)熔覆粉末数据库对各个领域中装备的失效原因和激光熔覆修复工作汇总分类建立基于失效原因的熔覆层分类,给出每种熔覆层的性能要求和熔覆粉末数据库。(3)研制激光再制造专用粉末材料目前所用的金属粉末都是借用，开发激光熔覆的专用粉末。(4)移动式柔性激光再制造系统研究第二十七页，编辑于星期日：十点三十分。三、再制造技术的应用与前景1、汽车再制造汽车再制造是一项高投入的产业，其需要的加工设备、检测检验设备等，价格较为昂贵。同时还需要投入大量的技术和土地等。有调查显示，新制造一台汽车发动机的能耗比再制造多出10倍;再制造一台汽车发电机的能耗是新制造的1/7。因此，再制造不仅可以获得较好的经济效益，也能同时获得不可估量的环境效益和社会效益。这在提倡绿色制造的今天具有非常积极的意义。目前，我国开展再制造的汽车零部件产品仅包括发动机、变速箱、转向器，以及发电机和启动机5类。第二十八页，编辑于星期日：十点三十分。中国汽车工业协会公布公布的2010年我国汽车零部件再制造业产能数据显示，我国再制造发动机约11万台，再制造变速器约6万台，再制造发电机、起动机约100万台右，总产值低於25亿元。再制造日产CVT自动变速箱总成据统计截至2010年底，我国民用汽车保有量接近8000万辆，国内报废车辆近400万辆。

第二十九页，编辑于星期日：十点三十分。目前，中国的汽车再制造产业在相关关键技术和设备的研究方面还存在很大的不足。主要发展方向：汽车的发动机再制造先进技术，寿命检测技术、损伤零部件制备与成形一体化技术、快速成形再制造技术、装备运行中的原位再制造技术等方面。再制造5HP19/01V自动变速箱阀体/油路板第三十页，编辑于星期日：十点三十分。2、机床再制造

机床再制造是一个充分运用现代先进制造工艺技术、信息技术、数控及自动化技术等高新技术对废旧机床进行可再制造性评估、拆卸以及创新再设计、再制造、再装配的过程。目前我国在机床再制造项目建设和产品技术方面均取得了一定的突破。资料显示，目前我国机床保有量逾700万台，其中服役超过10年的机床占到60%，大量老旧机床依然在使用或将面临报废。因此，实施机床再制造不仅能够实现大量老旧机床设备资源的循环再利用，而且节能环保，将形成新兴的产业，具有可观的社会经济效益。第三十一页，编辑于星期日：十点三十分。在技术方面，2009年5月底，重庆机床集团联合重庆大学承担的国家“十一五”科技支撑计划项目“机床再制造关键技术与应用”通过了科技部、中国机械工业联合会组织的项目验收，此举标志着重庆机床集团在绿色再制造技术研究方面取得重大突破。验收组的专家认为，此项目在机床再制造各单项技术的基础上，形成了再制造与综合性能提升成套技术，并制定了金切机床的再制造技术标准，在废旧机床评价与再制造方案设计、多功能信息化提升终端装置、再制造标准等方面具有创新性。第三十二页，编辑于星期日：十点三十分。美国有300多家专业从事机床再制造的企业，分类极细，对大型多功能机、齿轮加工机、金属切削机床都有专业公司负责再制造，并提供售后及质保。德国从1991年起，政府多次拨款支持机电再制造，帮助企业与高校、研究机构开展再制造研究工作。我国是机床保有量最大的国家，目前役龄超过10年以上的传统旧机床超过200万台，已进入机械装备报废的高峰期，再制造的市场空间巨大。第三十三页，编辑于星期日：十点三十分。当前在我国发展循环经济成为热点，节能减排被放在经济指标的首位，发展再制造产业在这方面将大有可为。据统计，我国机床再制造的资源循环利用率达85％以上，比制造新机床节能80％以上，不仅大大节约资源和能源，还可在实现节能、节材的基础上，减少重新生产铸铁件对环境的污染。第三十四页，编辑于星期日：十点三十分。主要参与企业：至2011年，从事机床再制造的主要力量有：专业机床再制造企业，比如被工信部列入机床再制造试点企业的武汉华中自控技术有限公司；机床制造企业，比如重庆机床集团和武汉重型机床集团等；数控系统制造企业，如西门子自动化工厂、广州数控设备有限公司等。这三类企业构成了当前国内机床再制造的主体。第三十五页，编辑于星期日：十点三十分。2012年8月全国绿色制造技术标准化技术委员会拟公布机床再制造领域第一项国家标准《绿色制造金属切削机床再制造技术导则》。

“该标准是一个基础标准，它的核心内容是对企业生产再制造机床的流程做出详细规定，同时重点对一些核心指标提出要求，对于从事机床再制造的企业，能起到很好的指导作用。”------标准主要起草人、中国机电装备制造维修与改造技术协会副理事长、重庆大学绿色制造技术研究所所长曹华军第三十六页，编辑于星期日：十点三十分。3、工程机械再制造

中国已经成为世界范围内的工程机械生产大国，中国机械工业市场巨大的保有量为再制造提供了无限的商机（三一重工）。据统计，到2010年年底，中国工程机械产品的市场保有量为400万台左右;同时，我国工程机械行业正在进入报废的高峰期，到2020年我国工程机械产品报废量将达到120万辆左右，这就为工程机械再制造产业提供了充足的再制造资源。伴随着国内工程机械销量、保有量的大幅增长，寻找一种可持续的生产和消费模式，对于推进工程机械行业节能降耗、减排来说至关重要，我国工程机械行业再制造潜力巨大。第三十七页，编辑于星期日：十点三十分。工程机械矿用车第三十八页，编辑于星期日：十点三十分。工程机械再制造关键技术：绿色清洗技术、表面修复技术、旧件残余寿命评估和再制造件的寿命预测技术。柳工再制造业务目前主要以传动、液压系统旧产品为毛坯，进行产品重新制造。再制造公司将引进超声波检测仪、高温分解炉、喷丸机、冷热高压清洗机等设备。以油缸、阀、液压马达等作为再制造产品研究重点，开发高价的再制造产品，形成再制造产品新的增长点，计划