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工業(yè)制造

徐濱士:國內(nèi)外再制造的新發(fā)展及未來趨勢(shì)

激光制造商情 來源:張家港再制造產(chǎn)業(yè)示范基2014-07-09 我要評(píng)論(0 )   

摘要:再制造是維修發(fā)展的高級(jí)階段,是先進(jìn)制造的重要組成,是廢舊產(chǎn)品高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè)化;再制造具有“兩型社會(huì)、五六七”的特征。我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)再制造具...

    摘要:再制造是維修發(fā)展的高級(jí)階段,是先進(jìn)制造的重要組成,是廢舊產(chǎn)品高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè)化;再制造具有“兩型社會(huì)、五六七”的特征。我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)再制造具有十分迫切的需求,再制造的初步應(yīng)用也已取得了非常明顯的節(jié)能減排效果。國際上,美國的再制造體系較完善,近10年來,中國的再制造發(fā)展迅猛,在再制造的政策法規(guī)、產(chǎn)業(yè)實(shí)踐及基礎(chǔ)研究方面成績(jī)斐然,已成為世界再制造中心之一。再制造的未來發(fā)展可概括為“探索再制造的科學(xué)基礎(chǔ),創(chuàng)新再制造的關(guān)鍵技術(shù),制定再制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”。

    關(guān)鍵詞:再制造工程;研究現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)

 

    1、再制造的內(nèi)涵與研究范圍

    20世紀(jì)的100年,人類制造的物質(zhì)財(cái)富超過了以往5000年的歷史總和,但也極端消耗了地球資源,超出了大自然的恢復(fù)能力。為了緩解有限資源和過度消耗之問的矛盾,最大限度地利用廢舊產(chǎn)品的剩余價(jià)值,20世紀(jì)90年代,美國從產(chǎn)業(yè)角度建立了3R體系(Reuse再利用、Recycle再循環(huán)、Remanufacture再制造):日本從環(huán)境保護(hù)的角度也建立了3R體系(Reduce減量化、Reuse再利用、Recycle再循環(huán))。中國在總結(jié)世界各國經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,創(chuàng)造性地提出具有中國特色的4R體系(Reduce減量化、Reuse.再利用、Recycle再循環(huán)、Remanufacture再制造)。

    再制造以廢舊產(chǎn)品的零部件為毛坯,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一薄層耐磨、耐蝕、抗疲勞的表面涂層)。因此無論是毛坯來源還是再制造過程,對(duì)能源和資源的需求、對(duì)廢物廢氣的排放都是極少的,具有很高的綠色度。再制造具有如下重要特征:再制造產(chǎn)品的質(zhì)量和性能達(dá)到或超過原型新品,成本不超過原型新品的50%,節(jié)能60%、節(jié)材70%,對(duì)環(huán)境的不良影響顯著降低,有力促進(jìn)了資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)[1]。上述特征可概括為:“兩型社會(huì)、五六七”。

    再制造出現(xiàn),完善了全壽命周期的內(nèi)涵,使得產(chǎn)品在全壽命周期的末端,即報(bào)廢階段,不再“一扔了之”成為固體垃圾。再制造不僅可使廢舊產(chǎn)品起死回生,還可很好地解決資源節(jié)約和環(huán)境污染問題。因此,再制造是對(duì)產(chǎn)品全壽命刷期的延伸和拓展,賦予了廢舊產(chǎn)品新的壽命,形成了產(chǎn)品的多壽命刷期循環(huán)。這是面向循環(huán)經(jīng)濟(jì)的再制造的重要理論成果。

    再制造的研究?jī)?nèi)容非常廣泛,貫穿產(chǎn)品的全壽命周期,體現(xiàn)著深刻的基礎(chǔ)性和科學(xué)性。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段,要考慮產(chǎn)品的再制造性設(shè)計(jì);在產(chǎn)品的服役至報(bào)廢階段,要考慮產(chǎn)品的全壽命周期信息跟蹤:在產(chǎn)品的報(bào)廢階段,要考慮產(chǎn)品的非破壞性拆解、低排放式物理清洗,要進(jìn)行零部件的失效分析及剩余壽命演變規(guī)律的探索,要完成零部件失效部位的具有高結(jié)合強(qiáng)度和良好摩擦學(xué)性能的表面涂層的設(shè)計(jì)、制備與加工,以及對(duì)表面涂層和零部件尺寸超差部位的機(jī)械平整加工及質(zhì)量控制等。

 

     2、再制造的迫切性和重要意義

     我國已進(jìn)入機(jī)械裝備和家用電器報(bào)廢的高峰期,再制造勢(shì)在必行。目前全國役齡10年以上的傳統(tǒng)舊機(jī)床超過200萬臺(tái),80%的在役工程機(jī)械超過保質(zhì)期;年報(bào)廢汽車約500萬輛,報(bào)廢電腦、電視機(jī)、電冰箱1600萬臺(tái),報(bào)廢手機(jī)2000萬部,每年產(chǎn)生約8億噸固體廢物。上述設(shè)備均有進(jìn)行再制造的巨大潛力。

     我國在役機(jī)械裝備的運(yùn)行損失十分驚人,再制造勢(shì)在必行。僅以腐蝕和磨損為例,2003年中國工程院發(fā)布腐蝕調(diào)查報(bào)告[2]:2002年我國因腐蝕造成損失近6000億元,占當(dāng)年GDP的5%。2007年中國工程院發(fā)布摩擦學(xué)調(diào)查報(bào)告[3]:2006年全國兇摩擦磨損造成的損失高達(dá)9500億元,占當(dāng)年GDP的4.5%。兩項(xiàng)損失合計(jì)1.55萬億元,粗略估算占GDP的9.5%,而發(fā)達(dá)國家只達(dá)到4-5%。若能采取有效的修復(fù)及再制造等措施挽回10%的損失,則每年可節(jié)約1550億元。

     再制造的社會(huì)效益十分巨大。與相關(guān)制造業(yè)比,再制造業(yè)的就業(yè)人數(shù)是其1.3倍。2005年,美國再制造業(yè)的年產(chǎn)值為750億美元,雇傭員工100萬,同年,美國計(jì)算機(jī)制造業(yè)的產(chǎn)值與此相當(dāng),雇傭員工只有35萬,說明再制造業(yè)具有顯著的創(chuàng)造就業(yè)與再就業(yè)的能力。

     再制造的資源與環(huán)境效益同樣十分巨大。據(jù)美國《再制造工業(yè)發(fā)展報(bào)告》統(tǒng)計(jì),每再制造1公斤的新材料,可以節(jié)省5-9公斤的原材料,每年全世界通過再制造節(jié)省的材料達(dá)到1400萬噸,可以裝滿23萬節(jié)火車車廂:再制造產(chǎn)品的能耗僅為新品生產(chǎn)的15%,全世界每年通過再制造可節(jié)省1600萬桶原油,相當(dāng)于600萬輛汽車一年中所需的汽油。據(jù)美國Argonne國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì),新制造1輛汽車的能耗是再制造的6倍,新制造1臺(tái)汽車發(fā)電機(jī)的能耗是再制造的7倍,新制造1臺(tái)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的能耗是再制造的11倍。據(jù)對(duì)我國第一家再制造領(lǐng)域的循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范試點(diǎn)企業(yè)濟(jì)南復(fù)強(qiáng)再制造公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),若每年冉制造5萬臺(tái)斯泰爾發(fā)動(dòng)機(jī),則可節(jié)省3.825萬噸金屈,回收附加值16.15億元,節(jié)電7250萬度,實(shí)現(xiàn)利稅1.45億元,減少C02排放3000噸[4]。

     中國特色的再制造來源于維修,是維修發(fā)展的高級(jí)階段;同時(shí),再制造是先進(jìn)制造的組成部分,屬于綠色制造。但是,再制造又明顯區(qū)別于維修和制造,具有自身獨(dú)立的學(xué)科方向。維修產(chǎn)品的質(zhì)量低于新品。若要確保再制造產(chǎn)品的質(zhì)量高于新品,則必須按制造的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。但是,與制造相比,再制造有更多的科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)問題需要獨(dú)立解決:1)加工對(duì)象更苛刻,制造的對(duì)象足經(jīng)鑄鍛焊、車銑磨、熱處理后的新毛坯,性能均質(zhì)單一,而再制造的對(duì)象是舊毛坯,即報(bào)廢的成形零件,存在著尺寸超差、殘余應(yīng)力、內(nèi)部裂紋和表面變形等一系列缺陷;2)前期處理更繁瑣,制造的毛坯是基本清潔的,很少需要前處理,而再制造的毛坯必須去除汕污、水垢、銹蝕層及硬化層:3)質(zhì)量控制更困難,制造過程的質(zhì)量控制已趨成熟,再制造毛坯的壽命預(yù)測(cè)和質(zhì)量控制,因毛坯損傷的復(fù)雜性和特殊性而使其非常困難;4)工藝標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格,制造過程非常規(guī)范,再制造過程中廢舊零件的尺寸變形和表面損傷程度各不相同,必須采用更高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的加工工藝。

     上述特殊的基礎(chǔ)理論和工程需求催生了再制造工程新學(xué)科。近年來我國大力推進(jìn)再制造學(xué)科的發(fā)展,建立了專門從事再制造研究的國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室一裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。學(xué)科的發(fā)展也有力地推動(dòng)了國家政策的發(fā)展。2009年1月,《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》生效,該法在第2、笫40及第56條中六次闡述再制造,標(biāo)志著再制造已進(jìn)入國家法律。

 

     3、國內(nèi)外再制造的最新發(fā)展

     3.1 國外的最新發(fā)展

     再制造在歐美發(fā)達(dá)國家已形成了巨大的產(chǎn)業(yè)。2005年全球再制造業(yè)產(chǎn)值已超過1000億美元,美國的再制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大,達(dá)到750億美元,其中汽車和工程機(jī)械再制造占2/3以上,約500億美元左右。#p#分頁標(biāo)題#e#

     美軍高度重視再制造。隸屬于美國國家科學(xué)研究委員會(huì)的“2010年后國防制造工業(yè)委員會(huì)”制訂了2010年國防工業(yè)制造技術(shù)的框架,將武器系統(tǒng)的再制造列為國防工業(yè)的重要研究領(lǐng)域。

     美軍也是再制造的最大受益者。美空軍B-52戰(zhàn)略轟炸機(jī),1962年生產(chǎn),1980、1996年兩次再制造,到1997年時(shí)平均自然壽命還有13000飛行小時(shí),可服役到2030年;2005年,美空軍完成了269架阿帕奇直升機(jī)的再制造,2015年前還將完成750架的再制造。再制造后的阿帕奇直升機(jī)成為美軍現(xiàn)役武裝直升機(jī)中戰(zhàn)斗力最強(qiáng)的一種機(jī)型。此外,美軍還對(duì)CH-47支奴干運(yùn)輸直升機(jī)、M1A1坦克、布拉德利裝甲車、AV-8B鷂式垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)、“民兵”Ⅲ型洲際導(dǎo)彈等完成了再制造。通過再制造,美軍一方面使大量瀕臨報(bào)廢的裝備重新煥發(fā)生機(jī),以很低的費(fèi)用維持了武器裝備的戰(zhàn)備完好率;另一方面大大提高了現(xiàn)有武器裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能,也為先進(jìn)技術(shù)提供了一個(gè)十分難得的應(yīng)用和檢驗(yàn)的機(jī)會(huì)[5]。

     近年來,日本加強(qiáng)了對(duì)工程機(jī)械的再制造,至2008年,再制造的工程機(jī)械中,58%由日本國內(nèi)用戶使用,34%出口到國外,其余的8%拆解后作為配件出售。至2004年,德國大眾汽車公司己再制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)748萬臺(tái),變速器240萬臺(tái),公司銷售的再制造發(fā)動(dòng)機(jī)及其配件和新機(jī)的比例達(dá)到9:1。

     歐美國家的再制造,在再制造設(shè)計(jì)方面,主要結(jié)合具體產(chǎn)品,針對(duì)再制造過程中的重要設(shè)計(jì)要素如拆卸性能、零件的材料種類、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與緊固方式等進(jìn)行研究:在再制造加工方面,對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品,主要通過換件修理法ⅰ和尺寸修理法ⅱ來恢復(fù)零部件的尺寸,如英國Lister Petter再制造公司,他們每年為英、美軍方再制造3000多臺(tái)廢舊發(fā)動(dòng)機(jī),再制造時(shí),對(duì)于磨損超差的缸套、凸輪軸等關(guān)鍵零件都予以更換新件,并不修復(fù)。對(duì)于電子產(chǎn)品,再制造的內(nèi)涵就是對(duì)仍具有使用價(jià)值的零部件予以直接的再利用。如德國柏林工業(yè)大學(xué)[6]對(duì)平板顯示器的再制造就是先將液品顯示器LCD、印刷線路板PCB、冷陰極熒光燈CCFL等關(guān)鍵零部件進(jìn)行拆解,經(jīng)檢測(cè)合格后進(jìn)行再利用;德國ReMobile公司[7]對(duì)移動(dòng)電話的再制造也是先拆解、再檢測(cè)最后再利用;此外還有對(duì)數(shù)碼相機(jī)(日本柯達(dá)公司)、打印機(jī)墨盒(美國施樂公司)、品牌電腦(美國HP公司)等的再制造也都是以再利用為主。

     3.2 國內(nèi)的最新發(fā)展

     我國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖晚,但勢(shì)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)方面走在了世界前列。

     在再制造政策方面。1999年6月,徐濱士院士在中國西安召開的“先進(jìn)制造技術(shù)國際會(huì)議”上作了《表面工程與再制造技術(shù)》的特邀報(bào)告,在中國率先提出“再制造”的概念。

     2000年,“再制造工程技術(shù)及理論研究”被國家自然科學(xué)基金委機(jī)械學(xué)科列為“十五”優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域,標(biāo)志著再制造的基礎(chǔ)研究已經(jīng)得到了國家的重視和認(rèn)可;2005年,“資源循環(huán)型制造與再制造”又被國家自然科學(xué)基金委機(jī)械學(xué)科列為“十一五”優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域,再制造們學(xué)術(shù)地位得到進(jìn)一步鞏固。2005年國家科技部發(fā)布的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》中,再制造成為制造領(lǐng)域的優(yōu)先發(fā)展主題和關(guān)鍵技術(shù)之一。

     2005年7月,國務(wù)院頒布的21、22號(hào)文件明確表示國家將“支持廢舊機(jī)電產(chǎn)品再制造”,并把“綠色再制造技術(shù)”列為“國務(wù)院有關(guān)部門和地方政府加大經(jīng)費(fèi)支持力度的關(guān)鍵、共性項(xiàng)目之一”;11月,國家發(fā)改委等6部委聯(lián)合公布了國家首批循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范試點(diǎn)領(lǐng)域及企業(yè)名單,再制造成為4個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域之一,發(fā)動(dòng)機(jī)再制造企業(yè)濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動(dòng)力有限公司被列為再制造重點(diǎn)領(lǐng)域的試點(diǎn)單位。

     2006年4月,時(shí)任國務(wù)院副總理曾培炎在國家發(fā)改委上報(bào)的《關(guān)于汽車零部件再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展及有關(guān)對(duì)策措施建議的報(bào)告》上批示:“同意以汽車零部件為再制造產(chǎn)業(yè)試點(diǎn),探索經(jīng)驗(yàn),研發(fā)技術(shù)。同時(shí)要考慮定時(shí)修訂有關(guān)法律法規(guī)”。

     2008年3月,國家發(fā)改委批準(zhǔn)全國14家企業(yè)作為新一輪“汽車零部件再制造產(chǎn)業(yè)試點(diǎn)企業(yè)”,其中包括一汽、東風(fēng)、上汽、重汽、奇瑞等整車制造企業(yè)和濰柴、玉柴等發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)。

     2009年1月,《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》正式生效。該法指出:“國家支持企業(yè)開展機(jī)動(dòng)車零部件、工程機(jī)械、機(jī)床等產(chǎn)品的再制造”;并規(guī)定“銷售的再制造產(chǎn)品的質(zhì)量必須符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),并在顯著位置標(biāo)識(shí)為再制造產(chǎn)品”。

     2009年4月,國務(wù)院召開全國循環(huán)經(jīng)濟(jì)座談會(huì),中共中央政治局常委、國務(wù)院副總理李克強(qiáng),全國政協(xié)副主席、科技部部長萬鋼,中國工程院院長徐匡迪等領(lǐng)導(dǎo)出席,特邀9名循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的院士和企業(yè)家出席會(huì)議。徐濱士在會(huì)上做了“中國特色的再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策建議”的發(fā)言,重點(diǎn)介紹了中國特色的再制造區(qū)別于國外再制造的主要特征、自主研發(fā)的再制造高新技術(shù)在循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)企業(yè)的應(yīng)用情況、再制造對(duì)節(jié)能減排的貢獻(xiàn)、再制造在抵御全球金融危機(jī)方面發(fā)揮的重要作用等內(nèi)容。徐濱士院士的發(fā)言受到李克強(qiáng)副總理的重視,不斷插話、提問題并討論,表現(xiàn)出對(duì)再制造的高度關(guān)注。

     在再制造實(shí)踐方面。僅以裝備再制造技術(shù)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為例,采用等離子噴涂技術(shù),完成了某型主戰(zhàn)坦克轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)重要薄壁零件“行星框架”易熱變形的再制造難題,經(jīng)六輛坦克的實(shí)車考核,再制造行星框架的使用壽命達(dá)到新品的三倍,成本僅為新品的1/10,材料消耗為1/100;英國路虎汽車(Land-Rover)的鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋,服役后出現(xiàn)環(huán)形壓槽,造成氣密性下降,英方無法修復(fù),委托重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室解決。采用材料成形與制備一體化技術(shù)成功完成了路虎汽車鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的再制造,突破了鋁合金材料零件再制造的國際難題,再制造的發(fā)動(dòng)機(jī)已投入實(shí)車考核,性能穩(wěn)定。

     在再制造產(chǎn)業(yè)化萬面。我因已基本構(gòu)建了再制造產(chǎn)業(yè),越來越多的專業(yè)化再制造企業(yè)不斷出現(xiàn)。僅2008年一年,在機(jī)械產(chǎn)品領(lǐng)域,就有近30家再制造企業(yè)掛牌,如二汽康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)再制造公司、廣西玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)再制造公司等。目前,發(fā)動(dòng)機(jī)再制造企業(yè)濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動(dòng)力有限公司是我國最大的再制造企業(yè),專門從事斯太爾、康明斯、三菱等種類型號(hào),尤其是重型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的再制造。在2005年成為國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范試點(diǎn)企業(yè)后,該公司加強(qiáng)了與裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的合作,將最新的納米表面工程技術(shù)和自動(dòng)化表面工程技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)線,顯著提升了廢舊發(fā)動(dòng)機(jī)的再制造水平和再制造率,現(xiàn)已達(dá)到年產(chǎn)再制造發(fā)動(dòng)機(jī)25000臺(tái)的能力。我軍對(duì)再制造非常重要,近年來在某軍工廠建立了全軍第一條軍用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)再制造生產(chǎn)線,單班年再制造能力近1萬臺(tái),主要進(jìn)行東風(fēng)、解放、紅巖、捷達(dá)、桑塔納、獵豹等車型的發(fā)動(dòng)機(jī)再制造。#p#分頁標(biāo)題#e#

     在再制造基礎(chǔ)研究方面。國內(nèi)許多單位,如裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海交通大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、山東大學(xué)、中科院蘭州化物所等,深入開展了再制造的基礎(chǔ)研究。在理論基礎(chǔ)方面,完善了涂層殘余應(yīng)力的計(jì)算方法,探索并初步建立了壽命預(yù)測(cè)評(píng)估模型。如:引入均益系數(shù),修正了殘余應(yīng)力經(jīng)典公式Stoney方程[8];研究并初步提出了再制造零部件涂層中殘余應(yīng)力的計(jì)算方法:以廢舊柴油機(jī)曲軸為對(duì)象,研究了非線性動(dòng)力學(xué)分析模型,探討了廢舊零部件疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型分析數(shù)據(jù)的映射關(guān)系,初步建立了剩余壽命預(yù)測(cè)模型[9];基于金屬磁記憶原理和接觸疲勞壽命評(píng)定準(zhǔn)則,初步提出了廢舊零部件的剩余壽命評(píng)估和再制造零部件服役壽命預(yù)測(cè)的方法[10]。在技術(shù)基礎(chǔ)方面,發(fā)展、創(chuàng)新了多項(xiàng)再制造關(guān)鍵技術(shù),并深入研究了相關(guān)的基礎(chǔ)理論。如:研究了高溫條件下Fe-Al金屬問化合物的形成機(jī)理,首次將高速電弧噴涂技術(shù)與粉芯絲材相結(jié)合的方法應(yīng)用于再制造零部件的表面修復(fù),實(shí)現(xiàn)了Fe-Al(基)金屬問化合物的制備與涂層成形一體化技術(shù)[11];發(fā)明了一種“雙通道、雙溫區(qū)”的超音速等離子噴涂新工藝,解決了涂層熔滴的過熔、夾生及燒損問題[12]:利用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高能機(jī)械化學(xué)法,解決了納米顆粒在多離子溶液體系中的均勻分散與懸浮穩(wěn)定的難題,實(shí)現(xiàn)了納米電刷鍍過程中非導(dǎo)電的納米顆粒與導(dǎo)電的基質(zhì)金屬鎳的高效共沉積[13];制備了納米軟金屬、納米氧化物及納米稀土化合物等多種性能優(yōu)異的納米減摩自修復(fù)添加劑,初步實(shí)現(xiàn)了在裝備運(yùn)行過程中納米自修復(fù)添加劑對(duì)磨損部位的原位動(dòng)態(tài)自修復(fù)[14]。

 

     4、中國再制造的發(fā)展趨勢(shì)

     再制造作為我國新世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展起來的新方向,以節(jié)約資源能源、保護(hù)環(huán)境為特色,以綜合利用信息技術(shù)、納米技術(shù)、生物技術(shù)等高科技為核心,充分體現(xiàn)了具有中國特色自主創(chuàng)新的特點(diǎn)。再制造高度契合了構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實(shí)施節(jié)能減排的戰(zhàn)略需求,必能為循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的貫徹實(shí)施做出更大貢獻(xiàn)。放眼未來。中國的再制造應(yīng)從三個(gè)方面予以重點(diǎn)突破,即“探索再制造的科學(xué)基礎(chǔ)、創(chuàng)新再制造的關(guān)鍵技術(shù)、制定再制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”:

     1)探索再制造的科學(xué)基礎(chǔ),即深入探索研究以產(chǎn)品全壽命周期理論、廢舊零件和再制造零部件的壽命評(píng)估預(yù)測(cè)理論等為代表的再制造基礎(chǔ)理論,以揭示產(chǎn)品壽命演變規(guī)律的科學(xué)本質(zhì)。再制造是來自實(shí)踐的工程科學(xué),經(jīng)驗(yàn)性更強(qiáng)。廢舊零件的剩余壽命是否足夠,再制造零什的使用壽命是否可保持一個(gè)完整的服役周期?這樣一些重大問題,由于缺少理論依據(jù),有時(shí)僅憑簡(jiǎn)單的檢測(cè)設(shè)備,甚至只靠工人師傅的目測(cè)或經(jīng)驗(yàn)判斷來完成。為解決這個(gè)重大難題,必須探索研究更多更有效的無損檢測(cè)及壽命預(yù)測(cè)理論與技術(shù)。目前的研究已有初步成效,在研究金屬磁記憶理論評(píng)估剩余壽命時(shí),發(fā)現(xiàn)金屬磁記憶信號(hào)實(shí)質(zhì)是鐵磁材料表面的雜散磁場(chǎng)信號(hào),通過梳理歸納金屬磁記憶信號(hào)在疲勞損傷作用下的分布特征和變化規(guī)律,利用金屬磁記憶信號(hào)法向分量初步構(gòu)建了表征鐵磁材料類廢舊零件疲勞裂紋萌生及擴(kuò)展的剩余壽命預(yù)測(cè)模型;在研究聲發(fā)射理論預(yù)測(cè)服役壽命時(shí),通過解決典型聲發(fā)射信號(hào)特征參量的甄選及其指代信息分析,獲得真實(shí)準(zhǔn)確的反映再制造零件表面涂層內(nèi)部微裂紋萌生、擴(kuò)展及斷裂等信息,初步實(shí)現(xiàn)對(duì)再制造零件表面涂層壽命演變規(guī)律的把握。今后在繼續(xù)深化上述理論與技術(shù)的前提下,還需探索新的理論與技術(shù),通過尋找特征參量來方便快捷地表征壽命規(guī)律。

     2)創(chuàng)新再制造的關(guān)鍵技術(shù),即不斷創(chuàng)新研發(fā)用于再制造的先進(jìn)表面工程技術(shù)群,使再制造零件表面涂層的強(qiáng)度更高、壽命更長,確保再制造產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)到或超過新品。先后開發(fā)成功納米表面工程技術(shù)和自動(dòng)化表面工程技術(shù),前者包括納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)、納米熱噴涂技術(shù)、納米減摩自修復(fù)添加劑技術(shù)等,后者包括自動(dòng)化電弧噴涂技術(shù)、自動(dòng)化納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)等。納米表面工程技術(shù)的核心是利用納米顆粒材料的小尺寸效應(yīng),通過在涂層或添加劑中的均勻、彌散分布,實(shí)現(xiàn)納米顆粒與基質(zhì)金屬問原子尺度的化學(xué)鍵結(jié)合,從而顯著提高涂層的強(qiáng)度學(xué)和摩擦學(xué)性能;自動(dòng)化表面工程技術(shù)的核心是利用機(jī)器人或操作機(jī)來取代手工操作,通過自動(dòng)控制規(guī)劃路徑,實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)涂層成形工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)表面涂層制備的自動(dòng)化、智能化。上述技術(shù)已應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)再制造生產(chǎn)線,如:納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)成功修復(fù)了進(jìn)口飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片,300小時(shí)臺(tái)架試驗(yàn)滿足要求,突破了對(duì)國外進(jìn)口產(chǎn)品的國產(chǎn)化維修技術(shù)瓶頸,再制造費(fèi)用僅是國外技術(shù)費(fèi)用的1/10;自動(dòng)化電弧噴涂技術(shù)用于重載汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、曲軸箱體等零件的再制造,單件發(fā)動(dòng)機(jī)箱體的再制造時(shí)間由90 min縮短為20min,且材料消耗僅為零件本體重量的0.5%,費(fèi)用投入不超過新品價(jià)格的10%。下一步除了繼續(xù)完善納米表面工程技術(shù)和自動(dòng)化表面工程技術(shù)外,還需研發(fā)生物表面工程技術(shù)等新的方向。

     3)制定再制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),即盡早建立系統(tǒng)、完善的再制造工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等體現(xiàn)再制造走向規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)體系。國內(nèi)再制造因起步較晚,再制造企業(yè)的技術(shù)積累少,再制造的標(biāo)準(zhǔn)缺乏,因而一定程度上阻礙了再制造的廣泛應(yīng)用。2008年,國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)成立了“全國綠色制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)再制造分技術(shù)委員會(huì)”,秘書處掛靠裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。該委員會(huì)正陸續(xù)制訂并有望近期出臺(tái)“再制造概念、術(shù)語”和“再制造率的概念及評(píng)估方法”等共性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),國內(nèi)相關(guān)高等院校和再制造企業(yè)正在聯(lián)合制定“再制造技術(shù)工藝標(biāo)準(zhǔn)、再制造質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、再制造產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)”等多類標(biāo)準(zhǔn)草案,包括:再制造發(fā)動(dòng)機(jī)工藝流程標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)動(dòng)機(jī)再制造產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)與質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、廢舊發(fā)動(dòng)機(jī)零件剩余壽命評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、再制造的關(guān)鍵零件(曲軸、缸體、凸輪軸、連桿軸等)質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、再制造發(fā)現(xiàn)機(jī)試車考核標(biāo)準(zhǔn)等。下一步應(yīng)深化標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵,制定出具有良好通用性和可操作性的標(biāo)準(zhǔn)方案。

 

     5 、結(jié)論

     1)中國構(gòu)建了包括再制造在內(nèi)的“4R”體系,再制造是廢舊產(chǎn)品高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè)化。再制造的重要特征是再制造產(chǎn)品質(zhì)量和性能不低于新品,有些還能超過新品,成本只是新品的50%,節(jié)能60%,節(jié)材70%,對(duì)環(huán)境的不良影響顯著降低??筛爬椋?ldquo;兩型社會(huì)”、“五六七”。

     2)中國特色的再制造來源于維修,是維修發(fā)展的高級(jí)階段,也是先進(jìn)制造的重要組成,但是與維修和制造相比,再制造蘊(yùn)含著更深的科學(xué)理論和更高的技術(shù)基礎(chǔ)。再制造已創(chuàng)造出了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

     3)再制造在中國得到快速發(fā)展,再制造不僅進(jìn)入了國家法律,而且在產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐利基礎(chǔ)研究等方面均取得了良好的階段性成果,中國已成為國際再制造中心之一,在國際再制造領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。#p#分頁標(biāo)題#e#

     4)為推動(dòng)再制造的進(jìn)一步發(fā)展,今后可圍繞“探索再制造的科學(xué)基礎(chǔ)、創(chuàng)新再制造的關(guān)鍵技術(shù)、制定再制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”等方面展開工作。

 

作者:徐濱士

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4)徐濱士.再制造工程基礎(chǔ)及其應(yīng)用.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2005.10.

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