工程機(jī)械是對各類用于工程建設(shè)的施工機(jī)械的總稱,廣泛用于建筑、水利、電力、道路、礦山、港口和國防等工程領(lǐng)域。工程機(jī)械再制造是以廢舊工程機(jī)械產(chǎn)品為對象,用先進(jìn)技術(shù)將廢舊的工程機(jī)械設(shè)備進(jìn)行徹底拆解翻修,生產(chǎn)出完全等同于新產(chǎn)品性能和質(zhì)量的再制造產(chǎn)品,從而達(dá)到高效的二次利用。
一個完整的工程機(jī)械再制造工藝流程大致可劃分為五個階段:
(一)工程機(jī)械拆解
第一階段是工程機(jī)械的拆解,即是將工程機(jī)械裝置的單元機(jī)構(gòu)拆卸成單一的零部件。拆解作為工程機(jī)械再制造的頭道工序,直接影響再制造的加工效率和舊件再利用率。
傳統(tǒng)的拆解方法缺乏科學(xué)和綜合評估,盲目性和隨意性大,造成拆解過程耗時、耗能、耗力,效果不佳。目前比較科學(xué)的方法是根據(jù)拆解對象的設(shè)計圖紙及裝配工藝,結(jié)合相對應(yīng)的拆解工具和拆解方法,應(yīng)用高效無損拆解技術(shù)和分類回收技術(shù),可有效提高廢舊零部件的回收利用率,達(dá)到無損、高效、節(jié)能的目的,提高工程機(jī)械再制造企業(yè)的規(guī)模化和自動化水平。
(二)工程機(jī)械零部件清洗
工程機(jī)械廢舊零部件的清洗工作是工程機(jī)械再制造過程的重要環(huán)節(jié)。工程機(jī)械在使用過程中零部件會產(chǎn)生各種污垢,如外表面沾染灰塵、油泥,漆層的老化變質(zhì),機(jī)械潤滑及燃油系統(tǒng)殘留的潤滑油和燃油污垢,金屬表面產(chǎn)生的腐蝕物等。因此,將已拆卸的零部件進(jìn)行清洗很有必要。通常使用烘焙爐進(jìn)行保溫烘焙、表面拋丸、噴砂、高壓水射流、超聲波等的清理技術(shù)可實現(xiàn)無損清洗,同時可減少清洗過程中的環(huán)境影響,避免二次污染。
目前,國外先進(jìn)再制造企業(yè)已能做到清洗物理化(完全取消化學(xué)清洗),拆洗水平已完全達(dá)到零排放。應(yīng)用無污染、高效率、適用范圍廣、對零件無損害的自動化超聲清洗技術(shù)、熱膨脹不變形高溫除垢技術(shù)、無損噴丸清洗技術(shù)與設(shè)備,可以顯著提高再制造生產(chǎn)過程的排污標(biāo)準(zhǔn)。
(三)工程機(jī)械零部件的檢測和壽命評估
工程機(jī)械再制造的壽命評估包含兩方面內(nèi)容:(1)廢舊零件的剩余壽命評估。通過它回答廢舊零件能否再制造,能再制造幾次(剩余疲勞壽命是否足夠)的問題。(2)再制造零件(即再制造之后的零件)的服役壽命預(yù)測。通過它判定再制造零件是否具有足以維持下一個服役周期的使用壽命。
廢舊零件的剩余壽命評估:將金屬磁記憶技術(shù)用于廢舊零件的剩余壽命評估的探索研究。該技術(shù)基于鐵磁性材料的磁致伸縮效應(yīng),利用地磁場環(huán)境中鐵磁材料具有磁疇結(jié)構(gòu)和自發(fā)磁化的特點(diǎn),當(dāng)外力作用于鐵磁材料,會引起材料中磁疇的變化,變化會以漏磁場的形式被“記憶”,外力消除后仍然保留。通過對“記憶”內(nèi)容的檢測,即可知應(yīng)力集中和宏微觀裂紋,實現(xiàn)損傷早期診斷和壽命評估。
借助無損檢測技術(shù)(如渦流檢測、超聲波檢測、X射線檢測、磁粉檢測等),結(jié)合力學(xué)和材料學(xué)等多學(xué)科理論和技術(shù),探索再制造無損壽命評估理論與方法,進(jìn)行零部件的損傷檢測和壽命評估。多年來,在多種無損檢測技術(shù)方面進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究:(1)無損檢測裝置(發(fā)動機(jī)零件檢測裝置、特殊管道檢測機(jī)器人,等);(2)零件表面缺陷檢測(視頻、渦流、磁記憶、表面波超聲等);(3)零件內(nèi)部缺陷檢測(超聲等);(4)零件殘余應(yīng)力測定分析(x射線、金屬磁記憶、超聲,等);(5)再制造零件服役過程狀態(tài)監(jiān)測(聲發(fā)射等);(6) 廢舊零件損傷程度檢測評估理論與方法;(7)再制造涂層質(zhì)量無損評價理論和方法。
(四)工程機(jī)械零部件的修復(fù)和再制造
工程機(jī)械零部件的修復(fù)和再制造是工程機(jī)械再制造的核心階段,將廢舊零部件進(jìn)行修復(fù)和再制造,并進(jìn)行相關(guān)的測試、升級,使其性能能夠滿足使用要求。表面工程技術(shù)(包括納米表面工程技術(shù)和自動化表面工程技術(shù))是工程機(jī)械再制造的核心關(guān)鍵技術(shù)。 納米技術(shù)是21世紀(jì)的三大高新技術(shù)之一(信息技術(shù)、納米技術(shù)、生物技術(shù))。整體納米化技術(shù)的應(yīng)用估計還需20~30 年時間。在現(xiàn)階段,將納米顆粒彌散分布在表面涂層內(nèi),使納米材料與傳統(tǒng)表面工程技術(shù)相融合,發(fā)揮納米材料的優(yōu)異效果,我國開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米表面工程技術(shù)。具體技術(shù)包括:納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)、納米熱噴涂技術(shù)和納米減摩自修復(fù)添加劑技術(shù)等。納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)是通過在電刷鍍液中添加納米顆粒以進(jìn)一步提高涂層效果的電刷鍍技術(shù),它是在20世紀(jì)80年代開發(fā)出來的電刷鍍技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它對失效零部件的修復(fù)和再制造方面有重要作用。納米熱噴涂技術(shù)是以現(xiàn)有熱噴涂技術(shù)為基礎(chǔ),通過噴涂納米結(jié)構(gòu)顆粒粉末或含納米結(jié)構(gòu)顆粒的絲材,得到具有納米結(jié)構(gòu)涂層的新技術(shù)。納米減摩自修復(fù)添加劑技術(shù)是一種通過摩擦化學(xué)作用,在摩擦副表面形成具有減摩潤滑和自修復(fù)功能的固態(tài)修復(fù)膜,達(dá)到磨損和修復(fù)的動態(tài)平衡,從而在不停機(jī)、不解體狀況下實現(xiàn)磨損表面減摩和自修復(fù)的技術(shù)。
工程機(jī)械再制造過程是產(chǎn)業(yè)化、批量化的生產(chǎn)加工過程。為了更好地適應(yīng)再制造的產(chǎn)業(yè)化要求,表面工程技術(shù)必須從手工操作發(fā)展到自動化操作。我國重點(diǎn)開發(fā)了自動化高速電弧噴涂技術(shù)、自動化納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)、半自動化微弧等離子熔覆技術(shù)和自動化激光熔覆技術(shù),進(jìn)一步提高了表面涂層的性能和再制造質(zhì)量。自動化高速電弧噴涂技術(shù)適用于結(jié)構(gòu)形狀較簡單,磨損、腐蝕超差較大,以及對修復(fù)效率要求較高的零件的再制造。自動化納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)適用于損傷超差較小、對配合度要求較高的零件的再制造。半自動化微束等離子弧熔覆技術(shù)適用于結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜,結(jié)合強(qiáng)度要求高的零件的再制造。自動化激光熔覆技術(shù)適用于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、尺寸較小、要求冶金結(jié)合的零件的再制造。
(五)工程機(jī)械零部件的組裝
第五個階段是將維修好的零部件進(jìn)行重新組裝。一旦發(fā)現(xiàn)裝配過程中出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象,還需進(jìn)行二次優(yōu)化的過程。裝配好的產(chǎn)品要經(jīng)過測試、檢驗,確保質(zhì)量達(dá)到實用標(biāo)準(zhǔn)。
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