浅析内燃机零部件关键工艺装备再制造工程
2015-1-2 来源：石家庄金刚内燃机零部件集团有限公司 作者：关秀敏
〔摘要〕再制造作为一种将各种工业废品进行专业批量修复制造的过程已经成为现代循环经济的重要形式。以高新技术为支撑，以提高旧件利用率为核心，以恢复尺寸、提升性能、节能减排为目标，以满足客户对经济性的需求，实现提质、提精、节能、降耗、增效为目的。内燃机零部件关键工艺装备的再制造方案设计作为再制造的关键过程之一，是再制造的依据与基础。
1 、概述
再制造作为一种将各种工业废品进行专业批量修复制造的过程已经成为现代循环经济的重要形式。随着我国科学技术的发展和市场条件的成熟， 政府逐步完善关于再制造的相关政策和法规，再制造产业具有广阔的发展前景。
再制造就是把废旧产品回收， 将零部件按类型进行检测和收集， 将废旧产品按再制造价值进行分类作为再制造毛坯， 利用先进的信息技术、表面工程技术等对其进行批量化修复、产品性能升级， 使得产品的质量和性能能够达到甚至超过新品， 而成本大大低于新品， 同时降低对环境的不良影响。
再制造不是对原有产品的简单修复， 而是一种利用原有产品进行的带有创新性的产品开发工作， 是在对零部件破损情况以及零部件残缺信息分析建模的基础上， 根据客户要求、库存信息和市场需求等信息， 采用高新技术可以将废旧件再制造成和新件一样的标准尺寸通过再制造在不改变形状和本体材质的情况下恢复其尺寸和性能，能源消耗仅是新机生产的20%， 能够回收原产品载能量的80%， 节约材料70%， 节材及经济效益十分可观， 有利于推动内燃机零部件关键工艺装备形成“生产－使用－报废－再制造” 的循环型生产应用模式。能够让再制造业既循环又经济， 再制造产业未来的发展必须要以技术创新为引领。
以最优化重用原有废旧资源为目标， 对废、产品零部件进行结构设计和再制造工艺设计。这也对企业的研发工作提出了更高的要求。以高新技术为支撑， 以提高旧件利用率为核心， 以恢复尺寸、提升性能、节能减排为目标，以满足客户对经济性的需求， 实现提质、提精、节能、降耗、增效为目的。
2 、内燃机零部件关键工艺装备再制造
2.1 工艺装备再制造
工艺装备再制造就是对废旧、淘汰的旧设备进行原性能分析记录后， 拆、洗、检测， 对失效件通过有效的工艺进行修复、再制造、再装配，精度检测、性能试验达到设计要求后喷漆、包装，最终达到节材的目的。
中国已是世界最大的内燃机零部件设备的消费市场， 每年5万台以上的设备进入再制造行列，同时报废、闲置、技术性或功能性淘汰等形式对再制造提出需求。如果能够有效地满足市场需求，建立一整套再制造装备的拆装、评估标准， 成为有特色的再制造示范企业， 不但能够节约资源、突出环保， 而且也能获得巨大的社会效益和经济效益。
2.2 工艺装备再制造具体目标
（1） 内燃机零部件关键工艺装备再制造比率： 设想五年时间逐步实现对自用设备进行回收，再制造比率达到30％以上；
（2） 再制造标准： 建立再制造产品技术标准； 建立废旧产品检测与评价技术标准； 建立再制造质量控制、管理标准。通过对再制造后的内燃机零部件关键工艺装备进行提升， 劳动力消耗是原机产品制造的35%~40%， 生产时间预计比新的机器零件制造减少60%～80%。达到了节能减排， 成本也大大的降低了，同时环境的污染也减少了。
2.3 工艺装备再制造路线图
（1） 寿命预测技术
再制造的寿命预测包含两方面内容：a. 废旧零件的剩余寿命评估。通过它回答废旧零件能否再制造， 能再制造几次（剩余疲劳寿命是否足够） 的问题。b. 再制造零件（即再制造之后的零件） 的服役寿命预测。通过它判定再制造零件是否具有足以维持下一个服役周期的使用寿命。废旧零件的剩余寿命评估： 创新性将金属磁记忆技术用于废旧零件的剩余寿命评估的探索研究。该技术基于铁磁性材料的磁致伸缩效应， 利用地磁场环境中铁磁材料具有磁畴结构和自发磁化的特点， 当外力作用于铁磁材料， 会引起材料中磁畴的变化， 变化会以漏磁场的形式被“ 记忆”， 外力消除后仍然保留。通过对“记忆” 内容的检测， 即可知应力集中和宏微观裂纹， 实现损伤早期诊断和寿命评估。
（2） 环保高效绿色清洗技术
废旧件清洗看似简单， 其实是再制造过程中很关键的环节。清洗不干净， 对下一步再加工影响很大。国内外再制造零件清洗都很关注。只有有效的清洗液、清洗方法才能实现零排放。同时清洗液还要环保。应用无污染、高效率、适用范围广、对零件无损害的自动化超声清洗技术、热膨胀不变形高温除垢技术、无损喷丸清洗技术与设备， 可以显著提高再制造生产过程的排污标准。
（3） 工艺装备再制造研究设计
工艺装备的再制造方案设计作为再制造的关键过程之一， 是再制造的依据与基础， 但它又不同于新工艺装备的设计过程， 再设计要受原废旧工艺装备结构、功能以及零部件材料、性能等约束限制； 再设计的过程亦不同于基于反求工程的再设计， 它是以废旧资源最优化重用为目标， 在原有废旧零部件结构的基础上进行的创新性再设计， 以期获得相同功能的工艺装备， 甚至不同功能的不同工艺装备， 而不仅仅是还原模仿设计成原有工艺装备的几何模型。工艺装备再设计过程如图1所示。
图1 工艺装备再制造方案设计流程
（4）装备再制造工艺流程
装备再制造的工艺过程主要包括拆卸、清洗、检测与分类、再加工、再装配等，如图2所示。
① 拆卸
拆卸工艺装备一般人认为很简单。事实上并非如此。再拆之前准备好拆卸工具，将连接及装配关系搞懂， 技术人员可记录、测绘废旧工艺装备装配体解体过程， 同时形成解体表， 拆解是工艺装备再制造的第一步， 它可指导后续再制造装配。
② 清洗
拆下来的零部件要清洗。不论是再加工还是再利用都要通过清洗将旧件表面的灰尘、油脂、锈蚀、油漆层等赃物去掉，
③ 零部件检测分类与评估
每个零部件如果没有明确要求更换， 则必须在清洗之后进行检测， 以确定其失效、损伤或磨损情况， 从经济、技术、资源、环境等方面分析零部件的可再制造性。检测内容主要包括局部变形、磨损、氧化、表面变质、裂纹、孔隙、强应力集中点等缺陷。根据零部件可再制造性评估结果统计， 将零部件分为三种：
a、床身、立柱、工作台、箱体等铸造件可经过精密机械加工、研磨、配刮后后直接重用， 这类零件约95％以上可直接应用；
b、主轴、导轨、蜗杆蜗轮副等要采用表面工程、机械加工修复方法相结合的再制造工艺， 实施再加工后重用， 这类零件可再制造率一般达80％以上；
c、紧固件、滚动轴承、密封件、液气压系统及冷却润滑系统零部件、电气组件等易损件或淘汰件， 挪作他用或进行资源化重用。
④ 再加工过程
再加工是利用机械加工技术、先进表面工程等技术对废旧机床零部件进行加工处理， 达到再制造新机床使用标准的过程， 包括零部件的修复、再加工、功能部件组装等。
⑤ 再装配
再装配是按照再制造机床的技术条件， 将再利用和再制造后的零部件、更新件和控制系统等重新装配成再制造新机床的过程。装配后， 需要用新机床出厂检验标准对每台机床进行调试和检测， 以保证再制造新机床的质量。
（5） 工艺装备再制造产品的主要生产设备①主要加工设备及工序：
高精度数控珩磨机 加工内孔
高精度数控无心磨床 磨削外圆
（6） 工艺装备再制造产品标识
再制造产品除保留授权企业商标外， 应加注再制造企业商标。
再制造产品包装上应有明确的“再制造产品”说明。再制造产品应在外部醒目位置标明“再制造” 标志并能永久保留。在国家建立统一的标志制度后， 再制造产品应按照标志制度的有关规定进行标识。
再制造产品销售企业使用再制造产品时有责任主动向消费者说明产品为再制造产品， 并提供再制造产品的质量合格证明和售后质量保修证明。
3 、小结
推广具有中国特色的内燃机零部件关键工艺装备再制造先进适用技术， 建立公共技术研发和服务平台， 以技术创新引领未来， 是一个系统工程。围绕再制造产业化发展所需的关键技术， 建设以政产学研共同体为依托的研发平台， 联合攻关解决再制造技术难题， 提升再制造产品的技术开发能力。形成内燃机再制造关键工艺装备研发能力， 建设以共同体为基础的具有自主创新能力的工艺装备开发支撑平台， 提高内燃机零部件关键工艺装备再制造工艺技术水平， 形成产业化示范推广效应。促进内燃机零部件关键工艺装备再制造配套技术的发展， 包括新材料、检测技术与质量保障等， 推进产业化进程。企业与有关院所和高校合作， 培养内燃机再制造产业所需技能人才。
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