表面处理技术 再制造业中表面技术及其应用

3130亿
以2009年GDP33万亿元计算，若能采取再制造等措施挽回10%的损失， 则每年可节约3130亿元。
2，再制造的意义-背景
✓ 部件的失效，首先发生于部件的最薄弱环节。大部 分的部件的失效，是由腐蚀和磨损造成的，部件的 寿命，往往取决于部件的表面。
✓ 在部件材料内部没有受损伤、并保证有足够疲劳寿 命的前提下，对部件进行尺寸恢复及功能提升，赋
再制造中的表面工程技术及应用
报告内容
一．再制造概况 二．表面工程技术 三．再制造的行业应用 四．建议
一、再制造概况
1，先进制造技术的发展
回收再利用 使用 制造
产品生命 周期
设计
先进制造技术
▪ 先进制造技术是传统制造技 术与信息技术、新材料和生 物技术等融合而产生的，绿 色和智能将成为主要发展方 向。
表面工程技术能赋予部件表面耐磨损、耐腐蚀、耐高温、 抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘、隔热、装饰等多种 性能，是提高产品质量、节约能源和资源、获得显著技术 经济效益的先进技术。
表面工程技术可用于制造和再制造。
在二十世纪末，该技术被列为世界十项关键技术之一。
二、表面工程技术 - 分类
表面 技术
5，复合表面技术
复合表面技术主要通过多种表面技术（如热喷涂与激光技术） 的合理使用，解决一些有特殊要求的部件的再制造。
广州有色金属研究院自上世纪70年代末就已开 展表面工程技术的研究，主要从事热喷涂、薄膜、 激光加工、表面检测等技术研究和开发。
现有相关研究人员50多人，年表面涂层产品和 技术服务销售额达5000多万元，其中再制造业务达 1000多万元。设有有色行业表面工程技术重点实验 室等多个创新平台。
降低 成本
低碳 循环 经济
制造 产业
兴产 业
升级
带动
就业
3，再制造关键技术
再制造部件的剩余寿 命的
评估与预测技术
表面工 程技术
特殊后加工技 术
再制造后产品 的质量检测技 术
二、表面工程技术
表面工程技术是再制造工程技术的核心技术之一 表面工程技术是应用激光、离子束、电子束、真空以及材 料复合技术等技术，改变材料表面及近表面区域的组织结 构、化学成分，并赋予材料表面全新性能的技术。
3，能 源–火力发电
各种风机
汽轮机转子 发电机转子
3，能 源 – 核电
大亚湾核电站汽缸平面
3，能 源 – 水力发电
水轮机部件
3，能 源 – 水力发电
水力发电机机组
转子
导流叶片
4，石化
球阀-再制造现场
阀板-再制造现场
绿色制造
▪ 绿色制造是通过革新传统制 造技术和生产方式，实现资 源能源的高效清洁利用和环 境影响的最小化，覆盖产品 的设计—制造—使用—回收 再利用的整个生命周期。
2，再制造的意义-背景
据权威统计数据显示：
10%
世界钢材的10%因腐蚀而损失
70％
机电产品70％的失效来自腐蚀和磨损
1/3
产品制造和使用中1/3的能源直接消耗于摩擦磨损，
70%
全球污染排放物70%以上来自制造业。
2，再制造的意义-背景
根据中国工程院报告
5%
2002年我国因腐蚀造成损失占GDP的5% ：
4.5%
2006年全国因摩擦磨损造成的损失占GDP的4.5%
从9.5% 到 4-5%
估计因腐蚀，磨损造成损失占GDP的9.5% 因此存在着较大的差距。
，而发达国家只达到4-5%，
风扇叶片：Ti6Al4V 原来寿命：最新设计都是整体式设
计，部分损伤都会导致风扇报废 再制造
利用激光熔覆技术修复 疲劳寿命不降低
再制造 后
2，航 空 – 起落架
超音速火焰喷涂涂层
涂层磨削
涂层超精加工
加工完成的部件
波音787新型客机起落架 A380起落架
3，能 源–循环发电机组
3，能 源–燃气轮机
① 激光熔覆技术是在材料表面采用激光熔覆形成合金层 的技术。
② 激光熔覆技术在对损伤零件进行修复和再制造时，具 有可自由选区修复、零件基体变形小、修复部位和基 体为冶金结合、修复部位力学性能优异、后加工余量 小等诸多优点。
4，复合电（刷）镀技术
复合镀技术是由传统的电镀或电刷镀技术发展起来的一种的新 型表面技术，在失效零部件的快速修复和再制造方面有重要作 用。
予部件新的使用寿命周期，这个过程便是再制造。
2，再制造的意义 - 类型
✓量大面广部件： 汽车、工程机械等行业部件量大面广，可采用规
模化生产方式进行再制造；
✓贵重关键部件： 航空、能源、石化、船舶、冶金等行业部件量少 但价值昂贵，可采用工厂、现场方式进行再制造。
2，再制造的意义
催
传统
Hale Waihona Puke 生新节约能源、 能源薄膜
涂层
表面 表面 改性 检测
PVD
CVD
电镀、 电刷镀、 化学镀及 阳极氧化
热喷涂 喷焊
涂装
扩渗
三束 改性
机械 强化
1，热喷涂涂层技术
热喷涂是采用某种热源，把涂层材料加热到熔融或半熔 融状态，借助焰流将涂层材料粒子喷射到基体表面，沉积成 具有某种功能的表面涂层的技术。
① 大气等离子喷涂技术 ② 低压等离子喷涂技术 ③ 超音速火焰喷涂技术 ④ 电弧喷涂技术 ⑤ 冷喷涂技术 ⑥ 爆炸喷涂技术
目前是国内现代表面工程技术的研究开发、工 程化与产业化重要基地之一。
三、再制造的应用
1. 汽车 2. 航空 3. 能源 4. 石化 5. 钢铁 6. 其他
1. 汽 车
活塞环
活塞阀
气缸
液压部件 装饰件
(连杆)
排气组件 离合器 发电机 油泵 斜盘 同步环 压缩机 拨叉 氧传感器
刹车盘 散热器
发动机 变速器 其他
刹车系统
装饰
1. 汽 车
2，航 空
起落架
发动机
2，航 空 – 发动机
发动机内部结构
压气机： 燃烧室：
涡轮： 轴承与附件： 其他：
压气机叶片、风扇叶片、机匣、转子、定子等 喷油嘴、燃烧筒
叶片、导向叶片、涡轮外环、刷式密封等等 轴承座与密封组件、传动轴轴承、燃油泵轴承等 传动轴、喷管等
2，航 空 – 发动机
2，薄膜沉积技术
薄膜沉积技术是运用现代的表面沉积方法，在基体沉积 出厚度为100nm至数微米厚的沉积技术。主要包括以物理气 相沉积和化学气相沉积为代表的成膜技术。常见技术如：
① 电弧离子镀技术 ② 磁控溅射离子镀技术 ③ 直流等离子射流CVD技术 ④ 等离子增强CVD技术
3，激光表面处理技术
采用激光束对材料表面进行处理，获得新的表面性能， 包括激光表面相变硬化、激光熔覆与合金化等。