工程机械再制造及其关键技术探讨

工程机械再制造及其关键技术探讨

摘要：工程机械再制造能够使废旧产品获得新生，得到使用寿命的延长，实现

资源有效节约，所以成为了国家大力发展的新兴产业。基于这种认识，本文对工

程机械再制造发展现状和工艺流程展开了分析，然后对再制造使用的纳米表面工

程技术和自动化表面工程技术等关键技术进行了探讨，为关注这一话题的人们提

供参考。

关键词：工程机械；再制造；关键技术

1工程机械再制造分析

工程机械再制造是建立在机械设备全生命周期基础上，通过引入先进生产流

水线或技术实现废弃机械产品二次利用，确保机械设备能够继续发挥功效。掌握

工程机械再制造发展现状和工艺流程，则能实现再制造关键技术合理区分，保证

再制造产品的质量。

1.1再制造发展现状

从国内外发展情况来看，工程机械再制造在西方发达国家发展的相对成熟，

上世纪90年代美国已经完成国家再制造与资源回收中心等机构的建立，从事再

制造的企业数量达7.3万家。进入到21世纪，日本也加快了工程机械再制造行业发展，生产的产品34%销往国外，58%供国内使用，8%为拆解得到的配件[1]。目前，包含日立、小松在内等知名日本企业均与再制造零部件销售商实现联合运营，以弥补新产品销售利润损失。在欧洲，包含沃尔沃在内的一些工程机械企业均从

事再制造生产，沃尔沃每年生产再制造产品多达白万件，已经形成一定产业规模。再制造行业在国内起步时间较晚，但是相关理论、再制造技术及应用水平位列世

界前茅，如纳米工程、自动化工程技术等表面工程技术等均属于世界先进水平，

获得了国家政策支持。近年来，包含广西玉柴、济南复强等专业化再制造企业陆

续出现，并纷纷挂牌上市，推动了国内再制造行业的发展。

1.2再制造工艺流程

不同工程机械再制造拥有不同的工艺流程，结合实践可以初步完成再制造工

艺流程的分析，区分其中的关键技术。以起重机为例，在对工程机械液压缸进行

再制造时，需要完成缸体拆解、分类、清洗、检测、加工、组装和实验。拆解前

需要完成全面清洗，然后对活塞杆、钢筒等零部件进行分类，将严重磨损和老化

的部分淘汰，利用新零件代替。对分类得到的零件需要采用不同清洗液清洗，其

中活塞杆等部位可以利用超声波清洗。通过检测，可以确定零部件是否存在内外

损伤，确定零部件尺寸和是否合格。实现再制造加工时，则要利用合格零部件进

行制造，具体需要根据零部件情况实现再制造技术运用，如针对受到腐蚀的活塞杆，需要采用电镀等方式实现零部件表面修复，得到性能优于原本零部件的产品。最后，将新零部件与检测合格零部件装配，并按照标准检测，可以得到合格产品，然后进行涂装、入库。从整个过程来看，关键环节在于实现工程机械零部件修复，需要加强表面工程技术的运用。

2工程机械再制造关键技术

根据工程机械再制造工艺流程可知，再制造生产主要通过换件修理和再制造

加工方法保证工程机械零部件合格。相比较而言，再制造加工更加关键，需要对

失配的零部件进行修复，是建立在表面工程基础上。而表面工程技术又可以划分

为纳米表面工程技术和自动化表面工程技术，能够恢复旧产品尺寸精度，促使工

程机械性能得到提升。

2.1纳米表面工程技术

纳米表面工程技术对传统表面工程技术和纳米材料进行和融合，能够通过在

表面涂层内弥散分布纳米颗粒发挥纳米材料优势，促使产品表面性能得到提高。

现阶段，可以在工程机械零部件表面修复操作中应用的主要包含纳米颗粒复合电

刷镀技术、纳米减摩自修复添加剂技术、纳米热喷涂技术。

采用电刷镀方式实现纳米颗粒与基体金属化学键结合，需要在电刷镀液中进

行纳米陶瓷颗粒的添加，促使镀层摩擦学和力学性能得到改善。实际应用时，需

要解决纳米颗粒团聚和与金属共沉积的问题。从技术应用效果来看，采用该技术

修复凸轮轴、曲轴等发动机零部件，能够促使零件抗疲劳性能、耐高温和耐磨损

性能得到增强。利用该技术进行发动机压气机叶片再制造，经过300h台架试验

验证，能够提高叶片抗微动磨损性，费用仅为采用进口技术的1/10。

使用纳米添加剂，可以利用摩擦化学作用实现磨损和修复的动态平衡，能够

使摩擦副表面形成固态修复膜，发挥减摩润滑和自修复作用。在6缸吉普车发动

机再制造中进行M6纳米添加剂的使用，经过试验发现发动机转矩和功率分别提

高2%和6%，油耗减少6%。在重载车发动机再制造中应用，则能使气缸和活塞的密闭性得到增强，使换油周期延长1倍。

采用热喷涂技术，将利用含有纳米颗粒的丝材或粉末形成纳米结构涂层，可

以采用高效能超音速等离子喷涂设备进行高熔点涂层的制备。相较于其他类型涂层，该类涂层以纳米晶为主，以亚微米晶为辅，拥有更高的结合强度和致密性，

促使零部件综合性能得到提高。从实践应用情况来看，采用氧化铝/氧化锑纳米复合粉末，并分别采用美国制造Metco.9M喷涂设备和国内制造HEPJ喷涂设备进行

纳米结构涂层制备，国产设备制备涂层硬度和结合强度较高，分别达到美国喷涂

设备制备涂层的1.5倍和2.5倍[2]。

2.2自动化表面工程技术

工程机械再制造需要实现产业化发展，所以采用的表面工程技术需要实现自

动化操作，才能满足批量化的生产加工要求。现阶段，可以采用的自动化表面工

程技术包含高速电弧喷涂技术、微弧等离子熔覆技术和纳米颗粒复合电刷镀技术，能够使零部件再制造质量得到提高。

采用高速电弧喷涂技术，可以实现喷涂路径的计算机编程，做好喷涂路径的

规划。采用操作机，可以进行喷枪的夹持，然后实现自动化喷涂作业。根据实时

反馈，可以对喷涂工艺参数进行调整，保证喷涂作业效果。在曲轴箱体、发动机

等重载汽车零部件再制造加工方面，该技术的应用能够将零部件喷涂操作时间由1.5h缩短为20min，促使再制造效率达到原来的4.5倍，消耗的材料仅为零件本

体重的0.5%，不仅能够实现资源和能源节约，费用投入也仅为新品价格10%，因

此能够满足再制造加工需求。

采用微弧等离子熔覆技术，可以使零部件弧焊修复热量输入大的问题得到解决。因为采用微束等离子弧，可以提供高密度电流，实现较小热量输入，避免零

部件发生变形。在修复过程中，可以实现熔覆层与基材的冶金结合，对交变载荷

和冲击进行有效抵抗。在发动机气门密封修复方面，采用该技术能够将磨损超差

的密封锥面修复，使其表面硬度达到原本数值[3]。而产品再制造成本仅需10元，新品价格则为70元，因此可以带来可观效益。

在纳米颗粒复合电刷镀技术应用方面，自动化电刷镀机械得到了研制，能够

用于实现发动机连杆在自傲，解决镀液连续供给、循环利用和加工过程监督问题。应用该技术，能够在5min内完成单件作业，并一次性进行4-6件连杆电刷镀，促