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转 机械设备再制造工艺流程 引用资料1工程机械的再制造过程全球的科技工作者都在寻求一些有效的方法来减少环境污染、降低资源浪费，并已经取得了有效的进展。减少由于制造所带来的环境污染与资源浪费的方法很多，但是基础方法是对用于制造与使用的材料与产品的可重新利用。材料的可重新利用主要是指在产品的服役寿命结束时，采用一系列的方法来延长产品的寿命，达到循环利用，这些方法包括:修复、再制造、废品的回收利用，再制造与维修、回收的区别，从产品寿命周期来看，以往的产品从设计、制造、使用、维修至退役报废。报废后，一部分是将可再生的材料进行回收，一部分将不可回收的材料进行环保处理。维修在这一过程中主要是针对在使用过程中因磨损或腐蚀等原因而不能正常使用的个别零件的修复。而再制造是在整个产品报废后，对报废的产品通过先进技术手段进行再制造形成新的产品。再制造过程不但能提高产品的使用寿命，而且可以影响产品的设计，最终达到产品的全寿命周期费用最小，保证产品创造最大的效益。此外，再制造虽然与传统的回收利用有类似的环保目标，但回收利用(如熔化钢铁和溶解纸张)只是重新利用它的材料，往往消耗大量能源并污染环境，而且产生的是低级材料。再制造技术是一种从部件中获取最高价值的方法，通常可以获得更高性能的再制造产品。由此可见，再制造是对产品的第二次投资，更是使产品升值的重要举措。一个完整的再制造过程可以划分为3个阶段:第1个阶段是拆卸阶段，将装置的单元机构拆散为单一的零部件。第2个阶段是将已拆卸的零部件进行清洗、检查，将不可继续使用的零部件进行再制造维修，并进行相关的测试、升级，使得其性能能够满足使用要求;随着科学技术的进步，现代再制造技术技术也有了长足的发展，下面将所用到的表面处理技术做一简单介绍(1)纳米颗粒复合电刷镀技术纳米颗粒复合电刷镀技术是一种新的复合镀层制备技术，它是在电刷镀镀液中加入一种或多种纳米颗粒，使之在电刷镀电场作用下金属离子被还原的同时与金属发生共沉积，从而在装备零件表面获得具有优异性能的复合镀层。纳米材料的弥散强化作用，使纳米复合镀层的耐磨性比单一镍刷镀层提高1倍以上，镍基纳米氧化铝复合镀层的使用温度可提高到400，高温下复合镀层的显微硬度仍可保持在HV600，微动磨损深度仅为镍刷镀层的1/4。纳米复合电刷镀技术可用于进行装备零部件表面损伤的修复、强化，在装备应急维修中可用于杆、轴、孔、轴承、轴瓦类等零部件的密封面或配合表面等。(2)高速电弧喷涂技术以电弧为热源，使用多种喷涂材料，能够制备耐磨涂层、防腐涂层、防滑涂层等各种性能的涂层，是快速修复和强化磨损零件的重要技术手段。在装备应急维修中，主要用于损伤表面厚涂层的制备，装备结构件的防腐，直升飞机起落平台的防滑，临时指挥部房屋结构的电磁屏蔽等。(3)纳米固体润滑干膜技术通过在固体润滑干膜中添加润滑和抗磨作用的纳米粒子，改善固体润滑干膜的润滑、耐磨损性能，能够在常规油脂不宜使用的特殊环境下实现有效润滑。如含有纳米氧化铝材料的固体润滑干膜的耐磨性比普通干膜提高了25倍。纳米固体润滑膜可以用到几乎所有的摩擦部件上而不需要改变部件的尺寸，而且还具有优良的防腐蚀性能和动密封性能，目前已经在我军沿海地区的重载车辆上广泛使用，具有良好耐磨、减摩和防腐性能。(4)划伤快速填补技术划伤快速填补技术是利用微区脉冲点焊设备和专用材料，对零部件的损伤部位进行快速修复的技术。该技术通过高能电脉冲产生高温，使补材在经过预处理的待修表面上熔化，实现二者的微区焊接，能够对非均匀磨损、沟槽和特形表面棱边损伤等进行快速修复。该技术适合用于装备的一些大型零部件表面的修复，如轴与孔配合面上的划伤，液压件配合面上的划伤，变速箱、发动机等铸造部件结合面上的蚀坑等。该技术克服了其它方法难以修复的困难。(5)纳米减摩与原位动态自修复技术减摩与自修复的作用机理是在摩擦条件下，使润滑油中的纳米减摩添加剂在摩擦表面上沉积、结晶、铺展成膜，使磨损得到一定补偿，并具有良好的减摩与自修复作用。装备表面纳米减摩与原位动态自修复技术不仅可以对装备表面微损伤(如发动机、齿轮、轴承等磨损表面的微损伤)进行自修复，延长装备的使用寿命，并将通过影响和改进传统的润滑方式而节省润滑与燃料成本。在紧急情况下车辆甚至通过使用纳米固体润滑剂可以在无油下运行一定时间，而且可以预防装备部件的失效，减少维修次数，降低维修费用。(6)离子复合渗技术针对装备在恶劣工况下，零件摩擦副的延寿要求，在零件基体表面先进行离子氮碳共渗，再在共渗表面进行离子渗硫形成复合渗层。该渗层次表面因氮碳共渗获得了高硬度的梯度硬化层，而表面渗硫层则形成了主要是FeS、或它们的混合物组织。渗硫层具有良好的减摩性能，并能有效地提高抗擦伤性、抗咬合性和耐磨性。该技术用于船舶大功率柴油机缸套，能有效避免新缸套在使用初期产生的划伤，有复合渗层的缸套比没有复合渗层缸套的抗划伤性能提高了13倍。(7)无电焊接技术无电焊接技术是焊接技术与自蔓延技术相结合的创新技术。该技术不需要任何电源、气源或和其它设备，常温下只需用火柴点燃焊接材料后，仅仅依靠焊条燃烧反应放出的热量就能进行焊接。焊接材料小巧轻便，操作简单，工作效率高。可用于装备金属零部件出现的断裂、缺损、裂纹、孔洞以及管路、箱体的跑、冒、滴、漏等故障的抢修，尤其适合现场原位抢修的需要。(8)结构贴片修复技术针对装备薄壁结构件的破裂、孔洞等损伤，可应用结构贴片修复技术修复。使用常温光固化新型结构胶粘剂，修复一处破损不超过15min，修复部位的静强度比铆接高50%，抗疲劳强度比铆接高1倍以上，可用于飞机等装备上薄壁结构件的损伤快速修复，是损伤原位抢修的重要技术。新研制的快速光敏固化补片可以直接贴补破损孔洞，使用温度范围在50100，可用于飞机机体的破损应急枪修。(9)耐磨修补技术针对装备零部件的磨损、划伤、腐蚀等问题，可采用耐磨修补技术进行快速修复。该技术采用的金属修补剂是以金属、合金、陶瓷材料、减摩材料等作为增强材料的聚合物复合材料，具有优异的力学性能、机械性能、摩擦学性能，固化后可进行车、铣、钻、磨等各类机械加工，能够用于修复摩擦磨损工况下的设备和机件，耐磨性为一般金属的28倍，操作方便，可任意成形。第3个阶段是将维修好的零部件进行重新组装，一旦发现装配过程中出现不匹配等现象，还需进行二次优化的过程。这3个阶段的每1个阶段与其它2个阶段紧密相连与互相制约。这些都表明了再制造过程与传统的制造过程有着明显的区别，表现出很大的灵活性。绿色再制造工程的最大优势，是能够以多种表面工程和先进成型技术方法制备出优于本体的材料性能，如采用金属材料的表面硬化处理、热喷涂、激光表面强化等修复和强化零件表面，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能，这层表面材料与制作部件的整体材料相比，厚度薄，面积小，但却承担着工作部件的主要功能。不同表面工程技术所获得的覆盖层厚度一般从几十微米到几毫米，仅占工件整体厚度的几百分之一到几十分之一，却使工件具有了比本体材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温等能力，采用表面工程措施的平均效益高达520倍以上。表面工程能直接针对许多贵重零部件的失效原因，实行局部表面强化或修复，对零件进行预保护，或是把已失效的零件重新恢复使用价值，若再考虑在能源、原材料和停机等方面的费用节约，其经济效益和社会效益是显而易见的。由此可见，表面工程技术是再制造技术的重要手段之一，已具备了先进制造技术的最基本的特征，即:优质、高效、低耗。它的研究、推广和应用，将为维修工程和再制造的发展提供必要的工艺支持。我国目前以经济建设为中心，投入装备研制、生产、购置的费用不可能太多，大量装备陈旧落后，处于更新换代的时期。应该科学地改造现有装备，使之适应新时期经济的发展。发展绿色再制造，对我国21世纪机械加工工业的发展，有着极其重要的作用。我国政府有关部门已对绿色再制造技术有了高度的重视，相信随着21世纪的到来，一个优质、高效、低耗的绿色再制造工程学科，将在我国逐步形成和发展壮大。2大型履带式挖掘机的绿色再制造据发达国家统计，每年因腐蚀、磨损、疲劳等原因造成的损失约占国民经济总产值的3%5%，我国每年因腐蚀造成的直接经济损失达200亿元我国有几万亿元的设备资产，每年因磨损和腐蚀而使设备停产、报废所造成的损失都愈千亿元。面对如此大量设备的维修和报废后的回收，如何尽量减少材料和能源浪费、减少环境污染，最大限度地重新利用资源，已经成为亟待解决的问题再制造工程能够充分利用已有资源(报废产品或其零部件)，不仅满足可持续发展战略的要求，而且可形成一个高科技的新兴产业-再制造产业，能创造更大的经济效益。挖掘机是一种价格相对较高的，土石方施工机械，它是一种在矿山、水电建设、高等级公路等大型工程建设中不可或缺的机械，它的动作灵活敏捷，能在特殊环境下作业，效率高，能耗低，对大型挖掘机进行再制造的研究，必将产生巨大的经济效益和社会效益。通常使用的大型挖掘机，尽管出自不同的厂家，外形和特点各异，但其基本结构和工作原理却是基本相同的。大型挖掘机主要由发动机、传动系统工作装置回转装置操作机构行走机构和辅助设备等。基于再制造的大型履带式挖掘机在新设备的设计和制造时可以更多地借鉴再制造做好铺垫。基于再制造工程的大型履带式挖掘机的设计和制造工艺研究主要针对以下主要零部件的材料的选择、结构设计、制造与装配工艺设计等。2.1基础类零件再制造箱体零件是设备的基础件，常见的损伤是轴承座孔磨损以及变形。变形造成轴承座孔中心线的相对位移和结合面的挠曲。无论是铝、钢、铸铁的箱体，对这类损伤当设备再制造时，表面工程中的电刷镀技术是主要手段。(1)轴类零件上的轴承配合面(无论是静配合面或动配合面)，如发生磨损超标，视磨损量，可选用电刷镀、热喷涂、堆焊、粘涂等多种方法来修复，通过选择材料的工艺可达到需要的耐磨性。轴上的花键，可视情选用电刷、微弧等离子堆焊、微脉冲焊等办法恢复性能。采用激光堆焊技术及自动送粉工艺进行了轴件修复实验。、各种传动轴以及泵轴的破坏主要以磨损为主。造成磨损的原因主要有:(1)轴类部件装配时都要采用一定的过盈配合。由于长时间的使用，致使该配合松动，产生撞击，从而造成轴的磨损严重;(2)由于轴油中残存的机械杂质或硬质颗粒超标造成的;还有某些突发事故，如电机运行中发生抱轴现象同样会对轴造成严重磨损。磨损的结果造成了轴件表面出现厚度和形状不同的凹痕。基于以上分析，采用激光堆焊技术在轴件表面形成一层合金层来填补凹痕，从而达到修复的目的。同时，通过调整合金粉的成分，还可进行轴件的表面强化，从而延长轴件的使用寿命实验采用的设备有7kW横流CO2激光器、多功能数控机床系统、自动送粉设备以及氩气气体保护设备。本实验采用了自动送粉材料供给方法。激光功率为23kW，扫描速率为0.20.5m/min，光斑直径约为5.07.0mm。采用多道搭接，并且为防止搭按时产生裂纹、气孔等缺陷需要预热及气体保护等措施。堆焊前，须对轴件进行表面清理(清除油、污、裂纹等)。堆焊完成后，为保证轴件的尺寸精度和表面光洁度，将轴件车削至原尺寸(2)渗碳齿轮齿面的修复曾是修复中的难题，主要采用堆焊和真空熔结方法修复，成功研制出了专用堆焊焊条、熔解粉末和配套的电解成型加工技术主要零部件的再制造机械设备经长期使用出现功耗增大、振动加剧、严重泄漏、维修费用过高，一般应该列为报废这些现象的发生都是零件磨损、腐蚀、变形、老化，甚至出现裂纹这些失效的结果所造成的。磨损在零件表面发生，腐蚀从零件表面开始，疲劳裂纹由表面向内延伸，老化是零件表面与介质反应的结果，即使变形，也表现为表面相对位置的错移。所以症结都是表面问题。对这些问题，无损冷熔修复可以大显身手。或者是箱体零件是设备的基础件，常见的损伤是轴承座孔磨损以及变形。变形造成轴承座孔中心线的相对位移和结合面的挠曲。无论是铜、铝、钢、铸铁的箱体，对这类损伤无损冷熔修复是主要手段。又或是轴类零件上的轴承配合面，如发生磨损超标，视磨损量，可选用超镀、冷焊、粘涂等多种方法来修复，通过选择材料的工艺可达到需要的耐磨性。轴上的花键，可视情选用超镀、微弧冷焊等办法恢复性能。2.2主要零部件再制造2.2.1发动机的再制造发动机再制造技术起源于20世纪40年代的美国，二战中美国的参战使得汽车供应异常紧张，军队的订单雪花般飞向各汽车公司。FORD公司的发动机供应一度严重短缺，公司将厂内的在线次品发动机零部件按照维修级标准进行再次加工，便产生了再制造发动机，其稳定可靠的质量同样获得了军方好评。二战结束后，这种方式便延续了下来，成为各个汽车厂家售后服务的一项内容，发动机再制造技术也开始广泛地应用，并进入快速发展阶段。如今，发动机再制造在欧美已经发展成为一个巨大的产业。在北美，有近1万家工厂生产再制造发动机，每年生产超过300万台的再制造发动机，产值超过25亿美元;在德国，大众公司近50年以来累计生产再制造发动机720万台，近年来在售后服务系统销售的再制造发动机与新发动机的比例达9:1。再制造发动机来源于社会再制造企业和汽车制造厂自己的发动机再制造分厂。前者生产各种型号的再制造发动机，而后者只生产本公司产品，其提供的再制造发动机占据了行业总产量的大部分。国内发动机再制造技术的应用也进入了产业化阶段。济南复强动力有限公司(JFP)是由英国专业再制造公司-Sandwe11P0werProductionCo.，Ltd.提供的发动机再制造工艺，结合中国重汽集团的斯太尔原机技术特点，对使用一定年限、已到达大修期的发动机进行再制造，使之完全恢复到新发动机的性能水平和耐用指标，以保证再制造发动机的使用寿命。依托重汽，着手国内，放眼世界，这是JFP的指导思想。目前继斯太尔系列产品之后，已于1999年成功开拓了桑塔纳轿车市场并已形成全国的销售和售后服务网络。北京吉普的中缸和缸体产品已经得到了用户的认可和欢迎。正在开发的产品有桑塔纳2000电喷MR型发动机、捷达1.6L发动机系列、富康等。再制造在中国是一个全新的概念，期望通过JFP和各地代理商同仁的共同努力，使这一行业在中国大地上飞速发展。旧机上的基础件:加工之后尽可能继续使用基础件包括:缸体、缸盖、曲轴、连杆、齿轮室、飞轮壳等。这些部件通常都是铸(锻)造，经历了数十万公里的使用之后，其金属机械性能已经相当稳定，发动机使用初期发生的一些故障如:捣缸、断轴、连杆变形、铸件断裂、漏水等，不会再发生在再制造发动机上，国外用户普遍认为再制造机的可靠性优于新机，正是因为这个原因。基础件如曲轴等也会有磨损，但是在发动机设计过程中，往往给这种零部件预留了足够大的安全系数，如重汽集团斯太尔曲轴的技术图纸上就明确标有标准尺寸、修理1(0.25mm)、修理2(0.5mm)，而奥地利斯太尔公司已经将曲轴修理尺寸增加到修理4(即1.0mm)。就是说，只要采用科学的加工方法，经过再次加工的曲轴仍然可以完全保证良好的使用安全性和使用寿命。图1发动机曲轴示意图发动机曲轴的磨损一般出现两种情况如图1:(1)曲轴主轴颈和连杆轴颈轴瓦烧伤磨损;(2)加工精度和装配精度未达到使用要求而造成的机械磨损。其中出现第一种情况的磨损较多，这是因为一般用户对机械的维修使用要求不够了解，添加润滑油时降低了标准，油道被堵塞，轴瓦缺油而被烧伤磨损轴颈;或维修时未按装配要求操作，使曲轴轴颈松紧程度不均，装配过紧处，曲轴润滑油膜太薄，或无法形成油膜，造成烧伤磨损。曲轴轴颈磨损的电刷镀修复(1)镀前表面处理方法电刷镀曲轴的镀前表面处理十分重要，它直接影响修复质量甚至导致刷镀层失效。镀前表面处理的过程为:曲轴修复前，按照有关标准要求对其进行探伤检查。按照要求，轴颈上不能有大的裂纹，但轴颈上有沿油孔四周且长度不超过5mm的短线裂纹或有未延伸到轴颈圆角和油孔的纵向裂纹(轴颈长度小于或等于40mm时，裂纹长度不超过10mm，轴长度大于40mm时，裂纹长度不超过15mm)时，则可修复。此项检查，必须认真进行，尤其对高速发动机曲轴，以免造成不必要的浪费，甚至出现重大的机械损坏事故。检查曲轴轴颈待镀表面。若表面光滑，疲劳层不明显，则不必进行预磨。对局部拉伤痕迹可用金相砂条打磨。对粘附在轴颈表面上的异物或烧伤沟槽可用机械加工方法彻底除掉，使其显露出原基体组织。如工件疲劳层明显，咬伤痕迹过深，则需要进行预磨，去除疲劳源。一般轴颈磨损量不超过0.20mm，可不必上磨床预磨。彻底清除曲轴轴颈油污。对油道中的油污必须再用人工仔细清洗，并用丙酮擦拭。再用火碱煮洗和高压水冲洗。在清洗过程中，对曲轴油道除反复清除杂质外，还必须用硬质木塞或石墨堵塞油孔，以防混有杂质的溶液渗进油道，在电镀时又渗出来混入镀液中弄污镀液。(2)镀前准备