绿色回收与再制造

绿色制造（Green

Manufacturing

）1目录第1章

绿色制造概述第2章

绿色产品类型第3章

绿色材料选择第4章绿色产品设计第5章绿色生产工艺第6章绿色包装技术第7章

绿色回收与再制造2废旧塑料塑料是电子产品中仅次于金属的有巨大潜在回收价值的物质。目前电子废弃物塑料的回收处理技术有焚烧发电法、卫生填埋法、热分解法、再生利用法。3焚烧发电法又称为能量回收法，即利用废旧塑料燃烧时所产生的热量的方法。没有专业的塑料焚烧炉产生大量的有毒气体，投资大、设备损耗和维修运转费用高4焚烧发电法建设投资少运行费用低回收沼气难以降解，成了“不朽之物”。5卫生填埋法热分解法即将挑选过的废旧塑料经热裂解制得燃烧料油、燃料气的方法。某些塑料（如PET等）则可在一定的温度、压力、催化剂的作用下分解成原料单体而进行回收利用。需要在高温下进行设备投资较大回收成本高结焦现象6热分解法根据最终产品的不同可将热解技术分为两种。一种是为了得到化工原料(如乙烯、丙烯、焦油等)，另一种是为了得到燃料(汽油、煤油、柴油等)。热分解法7废旧塑料的再生利用是目前应用最为广泛的废旧塑料回收利用的方法，可分为直接再生利用和改性再生利用两大类。直接再生利用是指将回收的废旧塑料制品经过分类、清洗、破碎、造粒后直接回工成型。改性再生利用则是指将再生料通过物理或化学方法改性（如复合、增强、接枝）后再加工成型而成的再生塑料。8再生利用法废弃光盘中国已成为世界上最大的光盘产业生产基地之一，同时也是一个光盘的消费大国。中国年废弃光盘40亿张，上海年废弃光盘量大约为6亿张。重量约达72000吨/年。.109现在，国内对废旧光盘的处理方法主要是填埋和焚烧。废弃光盘若填埋，几十年时间都难以降解，对土壤和水资源造成污染（金属水解）。废弃光盘若焚烧会产生二恶英(致癌物质），造成大气污染，是最难解决的环保问题。传统的填埋和焚烧处置显然都不合适。.1010光盘主要由基片材料、金属镀层等构成。其中，聚碳酸酯是基片材料的主要原料，这种原料是从石油中提取的物质作为原料合成的。废旧光盘从基片材料到金属镀层全部都可以回收。基片材料回收后仍然可作为再生光盘或者是一些电子产品的外壳包装。.1111废弃光盘目前对废旧光盘的回收处理方法主要有干法和湿法两种。干法即是物理方法，主要是采用喷砂、打磨、刨除等方法去除光盘表层物质，再回收基材，但这种方法存在较大的污染，且回收的基材也只能用来做一些要求较低的物品；湿法则是化学方法，采用适当的溶剂去除光盘的表层物质，再回收基材，这种方法更适合大量的废旧光盘的回收处理，并且回收也更完全。.1212废弃光盘先将废光盘以破碎机粉碎成约3-5mm左右粒片，使用稀释后苛性钠溶液浸泡被粉碎的PC碎片，以溶解保护胶层，再经过强酸液加热浸蚀，藉此以剥离光盘上的金属镀层。其处理之后的浸蚀液中含有高浓度重金属，必须经过妥善的处理，否则将严重污染环境。.1313破碎法利用钢丝或砂轮等各种不同的研磨轮，对废光盘的溅镀金属层高速研磨来刷除其镀层，其作业过程也将造成金属镀层粉末的污染问题。.1414刨除法利用钢珠(砂)以高压空气喷刷废光盘表面镀层，藉以分离镀层及基材，此一处理方式则是必须考虑如何将刷除之表面金属镀层与混合之砂分离，其分选以及后续的处理。.1515喷砂法超声波分离法和化学分离法是目前较为科学的废旧光盘回收法，其既不会污染环境，还能有效分离金属层、塑料薄膜等材料。在一特定反应装置内将光盘置入含有表面活性剂的溶液内，在超声波的作用下，光盘基体上的金属膜和保护层被隔离，溶液经过滤后循环使用，并将金属层和保护层分离出来，干净的VCD基片可作为新的VCD基片生产原料或工程塑料原料。.1616分离法17国是最大的电子产品生产国与消费国之一发达国家电子垃圾不断涌入国内：国内产生的电子垃圾多流入非正规处理领域领域正规产业链不顺畅电子垃圾处理技术不足公民对电子垃圾合理应对意识不强电子垃圾18电子垃圾的主要组成材料是金属、塑料和玻璃，其中一般金属、塑料、玻璃及CRT的质量分数分别为49%，33%，12%，这些占据了电子废弃物总量的90%以上。电子垃圾中各种材料的分布电子垃圾电子垃圾的处理技术19机械处理湿法冶金热处理法生物处理法机械处理法是先将废弃电路板破碎成细小颗粒，然后根据其中各组分物理性质的差异实现分离的方法，一般包括破碎、磨碎、分选等处理工艺。日本NEC公司采用去除元件和焊料后再破碎分选的方法处理废弃电路板。机械处理法20湿法冶金，如酸化法也是一种传统的废弃电路板回收技术。YoungJunPark等提出了一种“机械破碎分选+湿法冶金”的方法处理印刷电路板，主要包括破碎、铁铝分选、焊料浸出回收、铜浸出回收、贵金属回收和镍锌分离几部分。湿法冶金21热解法——在缺氧或无氧条件下将有机物加热至一定温度，使有机树脂中的化学键断裂，把网状的大分子分解成有机小分子，残留物为无机化合物，生成气体、液体(油)、固体(焦)并加以回收的过程。22热处理法微波焚烧法处理技术23先将电路板压碎，在内壁衬有耐火材料的微波炉中加热30～60min。其中的有机物如苯和苯乙烯等先挥发出来，然后进入第二级微波炉。将微波炉功率升高，剩下的物料(绝大多数为玻璃和金属)在1400℃高温下熔化，形成一种玻璃化物质。冷却后，金、银及其他金属就以小珠的形式分离出来，重新冶炼后再利用；玻璃化物质则可用作建筑材料。利用高温使电子废弃物部件中的非金属物质和金属物质相互分离，部分非金属物质变成气体逸出熔融体系；另一部分呈浮渣形式浮于金属熔融物料上层。贵金属在熔融状态下与贱金属形成合金，再通过精炼或电解处理使贵金属与金属分离，同时使目的金属与其他贵金属相分离。火法冶金24将电子废弃物首先采用与处理、破碎、磁选、细磨等物理方法回收金属富集体，在此过程中产生的粉尘或微细颗粒(<0.5mm)采用微生物(如硫杆菌、氧化铁硫杆菌、黑曲霉、青霉菌等)浸出的方法回收金属。25生物处理法再制造技术可修复零件再制造是使报废产品经过拆卸、清洗、检验、进行翻新修理和再装配后，而修复到或者接近于新产品的性能标准的一种资源再利用方法。挖掘废旧产品中的潜在附加值是再制造的宗旨。再制造技术超强新零件26产品设计制造使用维修报废处置再使用再制造再循环环保处理原材料再制造工程在产品全寿命周期中的位置：27再制造技术制造是将原材料加工成具有一定功能的产品，再制造是在这种产品到达寿命后使其性能和保质期恢复到新品水平的加工过程。再制造的性能和保质期能等同甚至超过原型机新品的基本原因是新技术在老产品上的使用，和制造新品相比，再制造产品的成本低于50%，节能60%,节材70%，对环境的不利影响低于80%。28再制造技术发动机的再制造与初始制造对比29再制造技术机械加工修复焊修金属热喷涂修复压力加工修复激光修复电刷镀修复30常用再制造修复技术31机械零件因磨损，变形、破损、断裂、腐蚀和其他损伤而改变了零件原有的几何形状和尺寸，从而破坏了零件间的配合特性和工作能力。节约原材料提高机械质量缩短修理周期降低修理成本延长机械使用寿命机械加工修复修理/恢复尺寸——是对已磨损的零件进行机械加工，用以修理/恢复其名义尺寸、几何形状以及表面粗糙度等；恢复/改进性能——通过特别修复技术改变零件的某些性能。32机械加工修复修理中加工零件品种较多，数量较少，有时甚至是单件生产，零件尺寸，结构复杂。加工余量小，且有一定的限制，往往只对零件进行以“丝”为单位的局部加工。工件硬度高，有时甚至要切削淬硬的金属表面，使零件的修理困难较大，加工技术要求高。因使用中零件有可能变形，零件的装卡和定位基准的选择比较困难。33机械加工修复尺寸修理法：是利用机械加工除去待修配合件中磨损零件表面的一部分，使零件具有正确的几何形状、表面粗糙度和新的尺寸，而另一零件则换用相应尺寸的新件或修复好的磨损配合件，使它们健复到原有的配合性质，保证原有配合关系不变的修理方法。34修理尺寸法标准尺寸修理法——即各级修理尺寸的间隔值为定值，其修理尺寸和修理数由国家或生产厂家统一规定。任意尺寸修理法——其间隔值为变数，修理时将相配零件中的主要件进行加工，去除缺陷恢复零件的正确几何形状和表面质量，而不必达到一定的修理尺寸。35修理尺寸法优点：可大大延长复杂贵重零件的使用寿命，简便易行，经济性好；缺点：是减弱了零件的强度，使零件互换性复杂化。36修理尺寸法镶套修复法37镶套修复法——零件的镶套修复法的实质，是利用一个特制的零件镶配在磨损零件的磨损部以补偿基本零件的磨损，并将其加工到名义尺寸而恢复其配合特性。这种方法适用于表面磨损较大的零件。依据待修表面的形状，镶补件可做成衬套、垫圈或螺纹套的形状。38磨损较大的孔——可先将原孔搪大，压入特制的套，再对套的内孔进行加工使之达到需要的孔径尺寸和精度。轴的磨损端——可将轴颈加工较小的

尺寸，然后在轴颈上压入特制的轴套，加工到需要的尺寸和精度。镶套修复法39螺纹孔——先将螺纹孔搪大到一定尺寸，并车出螺纹，螺纹的螺距通常与原有的螺纹的螺距相同。然后将特

制的具有内外螺纹套旋入零件的螺纹孔中，螺纹套的

内螺纹应与原有的螺纹相同，螺纹套可用锁止螺钉固

定。镶套修复法局部更换法——对磨损程度不一致的零件，若零件结构允许，可从零件上除去磨损严重部分，对这一部分另行制造好后，将其与零件的余留部分再焊接在一起。40局部更换法41齿类零件——若出现一个或几个轮齿损坏或断裂，可先坏齿切割掉，然后在原处用机加工或钳工方法加工出燕尾槽并镶配新的轮齿，端面用紧固螺或点焊固定。局部更换法换位修理法——将零件的磨损（或损坏）部分翻转过一定角度，利用零件未磨损（或未损坏）部位来恢复零件的工作能力。42这种方法只是改变磨损或损坏部分的位置，不修复磨损表面。换位修理法43a)磨损键槽的修理；b）磨损螺栓孔或螺孔的修理换位修理法44焊修焊修：是利用电弧或气体火焰的热量，将焊丝或焊粉和零件的表面金属熔合，以达到填补零件的磨损和恢复零件完整性的工艺。实际应用：①磨损；②破裂；③断裂；④凹坑；⑤缺损等的修复。①具有维修质量高；②焊层厚度容易控制；③生产率高、成本低；④焊修设.备简单、操作容易。4445焊修的缺点：①因焊修的温度高，热影响大，对零件进行局部的不均匀的焊修后，易产生焊接变形和应力；②在焊缝近缝区因温度高引起组织变化，易造成焊修缺陷；③焊修时易产生焊接裂纹，尤其是铸铁件；④焊修热处理过的零件时，其较高的温度会破坏热处理层；⑤焊修时易产生气孔等缺陷，对焊缝的强度及密封性均有影响。焊修46

（1）气焊就是氧-乙炔火焰焊。气焊的优点是熔池金属冷却慢，速度可适当控制，能使焊缝的金属与母材相近似。其缺点是焊接速度慢、生产效率低和零件容易受热变形。

（2）电焊常用手工电弧焊。电焊的优点是施焊速度快、生产效率高和零件受热变形小。其缺点是焊缝的机械加工性能比气焊差，焊缝硬而脆。

（3）钎焊。钎焊的熔焊温度低于熔点，靠焊料的渗透与吸附使零件连接起来，用低熔点金属焊料或化学药剂，用气体火焰熔化后填补在修补处。焊修47金属热喷涂修复热喷涂是用高速气流将已被热源熔化的粉末材料或线材吹成雾状，喷射到事先准备好的零件表面上，形成一层覆盖物的修复工艺。气体热喷涂技术原理示意原理：以某种热源和焰流，在一定的喷涂距离内，将材料加热、加速成熔融状态的高速熔滴，当撞击到工件表面时发生粒子扁平化和快速冷却凝固而构成沉积层。性能：耐磨、耐热、耐蚀、抗氧化、隔热、导电、48金属热喷涂修复以热源为主分类：1）电弧喷涂火焰喷涂等离子喷涂热源：气体、液体燃料，电弧、等离子、激光等。材料：金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料等。绝缘。491、送丝机构3不断地将两根金属丝向前输送。两根金属丝进入导向嘴4内以后弯曲。2、由于两导向嘴分别与电源的正负极相连，两根金属丝相互接触短路后，电流产生的热量将尖端处的金属丝熔化并产生电弧，电弧进一步熔化金属丝。3、熔化的金属丝被从空气喷嘴5喷出的压缩空气吹成微粒，并高速撞击到需喷涂的零件表面上。1一金属丝；2一电缆;3一送丝机构；4一导向嘴；5一空气喷嘴；6—工件电弧喷涂高速电弧喷涂箱体自动化操作50采用自动化高速电弧喷涂技术再制造发动机曲轴箱轴承座，涂层厚度0.6mm。单件喷涂时间由手工操作

1.5h缩短为20min。电弧喷涂51用高速电弧喷涂制备水陆坦克防腐涂层电弧喷涂52氧—乙炔火焰喷涂——与电喷涂比较，其主要不同是只有一根金属丝和熔化金属丝的热源为氧—乙炔混合气。1、喷涂时，氧一乙炔气体从混喷嘴5喷出并着火燃烧，2、金属丝2不断地被送丝机构1输送到喷枪头的中央，端头进入火焰中时便被熔化3、熔化的金属立即被压缩空气吹散成很小的微粒，这些微粒与高速气流一起冲击到工件表面上。1一送丝机构；2一金属丝；3一套管；金属丝导管；混合气嘴；空气帽;7一工件火焰喷涂53以气体燃烧热为热源，将金属丝或粉末熔化并雾化而进行的喷涂。线材火焰喷涂粉末火焰喷涂火焰喷涂超音速火焰喷涂等离子喷涂:通过气体把金属粉末送入高温射流而实现喷涂的。整个焊枪分为前枪体、后枪体和中间绝缘体三部分。前枪体用来安装喷嘴、构成喷嘴冷却腔及安置进水管、进气管、进粉管等零件。后枪体用来安置电极、出水管等零件。中间绝缘体用以保证前后枪体互相绝缘和连接。1—绝缘套；2一后枪体；3一钨极；4一水口；5一进气口；6一电源;7一高频发生器；8一粉末口；9一送粉管；10—前枪体；11一涂层；12一工件54等离子喷涂金属丝或金属粉末熔化后，被压缩空气吹成很小的微粒，这些微粒以140～300m/s的速度向工件表面，并与工件表面结合起来，后到的颗粒又与先到的颗粒结合，如此连续进行，便逐形成了喷涂层。喷涂层的形成过程55机械粘合——工件表面通常都要进行粗糙加工（例如喷砂、拉毛等），表面上的不平凸起对涂层有一种钩锚作用，微粒既和工件金属又和后到的微粒产生机械结合而形成覆盖层。吸附——金属颗粒撞击到工件表面时，在两接触表面上，部分分子间距离极近，它们的相互吸引力能使颗粒吸附在工件表面上。56喷涂层的形成过程57其他修复技术压力加工修复——利用金属在外力作用下产生的塑性变形，将零件非工作部位金属转向磨损表面，以补偿磨损掉的金属，从而恢复零件工作表面的原有形状和尺寸。按外力作用方向和零件变形方向将其归纳为：镦粗、压延、胀大、缩小、校正、滚压和挤伸等。①修复质量高、省工又省料；②常常需要制作专用模具；③受到零件结和材料的限制；58冷态压力加工——将使金属强化，提高金属的强度和硬度。冷态下要使零件产生塑性变形需要施大的外力。为减少压力加工力的要求，常将零件需加工表面加热到一定温度。热态压力加工——温度较高时，氧化现象严重，晶粒迅速长大会使金属材料的性能发生变化。因此要加热的话，要选择较低的温变。车架纵梁压力校正1一横挡；2一夹持器；3一纵梁；4-螺杆59压力校正——零件在受力作用下发生变形，其中一部分为弹性变形，撤去外力后，弹性变形部分会消失，将留下塑性变形部分。压力加工修复——校正1-V型块；;2一轴；3一百分表60矫枉必须过正，只有这样，当压力除去以后，才能得到需要的塑性变形。考虑到材料的正弹性后效作用，零件在受压状态下要保持1.5～2min.为了使压校后的变形稳定，零件在压校后应进行一次消除应力、定变形的热处理。冷校后的零件、疲劳强度一般约降低10%～15％，因此反复校正会使零件疲劳破坏。压力加工修复——校正61压力加工修复——校正火焰校正——火焰校正是用气焊炬迅速加热工件弯曲的某一点或几点，再急剧冷却。如图5-61所示。当工件凸起点温度迅速上升时，表面层金属膨胀，驱使工件更向下弯。效率高校正效果好零件变形较稳定对疲劳强度的影响较小适用于尺寸较大、复杂的零件62加热温度以不超过金属相变温度为宜，通常在200～700℃。对于塑性较差的合金钢件、球墨铸铁件，以及弯曲较大的工件，宜多选几个加热点。每个加热点的加热温度可低一些，使工件均匀的校正。不要在一点加热温度过高，以免应力过大导致使工件在校正的过程中断裂。加热点温度要迅速上升，焊炬的热量要大，加热点面积要小。压力加工修复——校正63火焰校正中，金属加热产生变形的大小决定于加热温度、加热范围大小和零件的刚度。温度愈高，范围愈大，零件的刚度愈小则变形愈大。火焰校正1一工件；;2-V型块；3一百分表压力加工修复——校正64敲击校正——锤子敲击曲表面，使工件发生塑性变形，达到校直的目的。压力加工修复——校正65激光修复技术激光美容激光雷达66激光表面处理——细长钢管内壁表面硬化，成型精密刀具刃部超高硬化，模具合缝线强化，缸体和缸套内壁表面硬化等。美国通用汽车公司用十几台千瓦级CO2激光器，对换向器壳内壁局部硬化，日产3万套，提高工效四倍。我国采用大功率CO2激光器对汽车发动机进行缸孔强化处理，可延长发动机大修里程到15万公里以上，为不经处理的汽缸3倍。激光修复激光切割67激光淬火/退火激光熔凝激光合金化激光冲击硬化激光修复68激光淬火——以高能密度的激光束快速照射材料表面，

使激光作用区的温度急剧上升到相变温度以上，形成奥氏体。而一旦停止激光照射，加热区因急冷而实现工件的自冷淬火，从而提高材料表面的硬度和耐磨性。激光修复激光表面淬火自冷淬火，不需水或油等淬火介质；加工柔性高，可修复特殊部位；自动化程度高。69激光修复激光熔凝——将