一、再制造的定義和意義

　　(一)再制造的定義

　　再制造是前沿學(xué)科，截至當(dāng)前學(xué)術(shù)界仍未給出權(quán)威性的定義。結(jié)合再制造工藝技術(shù)規(guī)范，Robert等人對(duì)再制造做以下定義：經(jīng)由系列工業(yè)制造技術(shù)，通過(guò)回收拆卸報(bào)廢產(chǎn)品，運(yùn)用再制造技術(shù)修復(fù)可回收利用但存在失效或部分損傷的零部件，使修復(fù)后零件性能、使用壽命期望值接近甚至超過(guò)新產(chǎn)品。

　　從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度,也可以對(duì)再制造下定義：建立在產(chǎn)品全壽命周期指導(dǎo)理論基礎(chǔ)上，以綠色循環(huán)利用廢舊設(shè)備及零部件為主要方法，選擇報(bào)廢產(chǎn)品中可利用再裝配的零部件為毛坯，借助再制造成形技術(shù)，修復(fù)廢舊設(shè)備或零部件工藝參數(shù)指標(biāo)并再裝配，完成再制造產(chǎn)品的系列工藝流程。

　　再制造產(chǎn)業(yè)的顯著優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在低能耗、低排放和高科技含量。再制造產(chǎn)業(yè)在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)必將擁有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景，并成為國(guó)內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的典型形式[1]。

　　(二)開(kāi)展再制造的意義

　　再制造產(chǎn)業(yè)與低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展、和諧社會(huì)構(gòu)建緊密相關(guān)。相比較傳統(tǒng)制造業(yè)，再制造工藝的使用能夠節(jié)能六成以上，節(jié)材七成以上，節(jié)約制造成本五成左右，碳排放降低八成以上，且?guī)缀鯇?shí)現(xiàn)固體廢物零排放。其產(chǎn)業(yè)發(fā)展有助于“資源—產(chǎn)品—廢舊回收—再制造”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的加快實(shí)現(xiàn)，為資源節(jié)約型社會(huì)發(fā)展提供助力。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，早在2001年，我國(guó)年產(chǎn)齒輪減速器就已達(dá)到75萬(wàn)臺(tái)左右，年生產(chǎn)總值25億元。從工程使用的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，一般齒輪減速器的使用壽命在10年左右。可見(jiàn)中國(guó)齒輪減速器社會(huì)保有量大，再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

　　二、齒輪減速器再制造工藝流程

　　(一)結(jié)構(gòu)組成

　　齒輪減速器主要由齒輪、軸、軸承、箱體及其附件所組成。通常小齒輪與高速軸制成一體，稱(chēng)為齒輪軸，而其他齒輪則采用軸與齒輪配合的形式。

　　箱體是軸系部件的基座，通常由灰鑄鐵制造而成，且強(qiáng)度、剛度一般達(dá)標(biāo)。為方便零部件裝配拆卸，箱體設(shè)計(jì)多選擇沿軸心線水平剖分式，以螺栓聯(lián)接上、下箱體。齒輪減速器附件主要包括通氣器、軸承蓋、定位銷(xiāo)、油面指示器、放油螺塞、啟箱螺釘、吊環(huán)螺釘?shù)?。這些附件多為標(biāo)準(zhǔn)件，所占成本低，除軸承蓋可考慮回收利用外，其余都可更換新零件。

　　(二)再制造工藝過(guò)程

　　廢舊齒輪減速器產(chǎn)品再制造工藝包含以下9道基本工序：

　　1.拆解

　　完全拆解廢舊齒輪減速器產(chǎn)品至單個(gè)零件，以便清洗、檢測(cè)和再裝配。

　　2.分選

　　拆解后獲得的零件應(yīng)當(dāng)分選剔除接近或達(dá)到壽命周期的零件，以及低附加值的易耗

　　損零件，裝配時(shí)直接用新零件替換，如軸承、油封、緊固件等。

　　3.清洗

　　拆解、分選后的零件全部進(jìn)行清洗。按零件材質(zhì)、用途等，有針對(duì)性地采用各種清洗方法。比如：軸承蓋、端蓋等盤(pán)類(lèi)鑄鐵材質(zhì)零件多采用高溫分解清洗;軸類(lèi)簡(jiǎn)單構(gòu)造零件多選擇高溫高壓清洗或超聲波清洗;箱體零件可采用振動(dòng)研磨、液體或干式噴砂技術(shù)清洗污物;等等。

　　清洗工序的任務(wù)不僅要求徹底清潔拆解零部件外表黏附的油脂、灰塵、銹蝕等，內(nèi)部積累沉淀的污物也要一一清理干凈。

　　4.檢查

　　嚴(yán)格檢測(cè)清洗干凈的零部件并作細(xì)致分類(lèi)：完好可直接裝配的零件，如軸承蓋、油標(biāo)、觀察蓋等可直接應(yīng)用;可再制造修復(fù)的失效零部件，如傳動(dòng)軸、齒輪、箱體等應(yīng)進(jìn)行修復(fù);需用新零件替代的淘汰零件，如附加值低的緊固件、油封、軸承等則棄之。

　　5.修復(fù)

　　按照篩選后再修復(fù)加工類(lèi)零件的損壞程度，分別選用電刷鍍、電鍍、噴涂、電弧堆焊等表面工程修復(fù)工藝進(jìn)行修復(fù)處理。

　　6.加工

　　修復(fù)后的零件，對(duì)尺寸精度不達(dá)標(biāo)的，應(yīng)對(duì)修復(fù)后零部件部位作進(jìn)一步的精密機(jī)械加工，保證零件規(guī)格滿足新機(jī)裝備的精度標(biāo)準(zhǔn)。因此，加工是確保再制造零件工藝標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到新機(jī)技術(shù)水平的關(guān)鍵工序。加工工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參照新機(jī)精加工要求執(zhí)行，即零部件再制造工藝公差與新產(chǎn)品完全一致，確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)。

　　拆解獲得的失效零件大多存在配合精度低、表面粗糙度高及殘余應(yīng)力等缺陷，需要通過(guò)機(jī)械加工消除缺陷。該項(xiàng)工藝不僅是獲得再制造產(chǎn)品修復(fù)規(guī)格的重要的獨(dú)立工藝手段，可以恢復(fù)零件幾何參數(shù)指標(biāo)，也是其他各類(lèi)再制造加工工序作業(yè)前以及最終加工不可或缺的一道工序。

　　7.檢測(cè)

　　加強(qiáng)品質(zhì)管理，嚴(yán)格檢測(cè)修復(fù)加工后的零部件。要求其精度、性能指標(biāo)等不低于新機(jī)對(duì)應(yīng)品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　8.裝配和測(cè)試

　　將全部質(zhì)檢達(dá)標(biāo)的零部件以及配套增加的新零件，嚴(yán)格遵循新機(jī)裝配工藝及精度要求裝配成再制造齒輪減速器。裝配后的再制造產(chǎn)品依據(jù)新機(jī)出廠標(biāo)準(zhǔn)接受整機(jī)性能指標(biāo)測(cè)試。

　　9.包裝

　　整機(jī)噴漆、包裝入庫(kù)，按照訂單要求配送至客戶(hù)指定地點(diǎn)[2]。

　　齒輪減速器再制造工藝流程見(jiàn)圖1。

　　圖1 齒輪減速器再制造工藝流程

　　三、齒輪減速器關(guān)鍵零件再制造

　　齒輪、軸和箱體是齒輪減速器的關(guān)鍵零件，這三大件的制造成本占總成本的70%以上。齒輪減速器再制造工藝的核心，就是針對(duì)以上關(guān)鍵零件進(jìn)行技術(shù)修復(fù)與性能升級(jí)。

　　(一)軸的再制造

　　通常軸失效主要有軸變形、軸斷裂及軸表面磨損，其中軸表面磨損占大部分。

　　1.軸的變形

　　軸變形可分為三類(lèi)。第一種為彈性變形，其變形公差仍控制在軸允許的技術(shù)范疇以?xún)?nèi)，經(jīng)過(guò)校正等處理后可作為再制造的毛坯;第二種為塑性變形，此類(lèi)變形為外力去掉后不可恢復(fù)的變形，其工作應(yīng)力接近或達(dá)到屈服極限，一般不能再繼續(xù)使用;第三種是高溫蠕變即高溫狀態(tài)下作業(yè)導(dǎo)致的軸變形，即便作業(yè)過(guò)程中軸所受應(yīng)力尚未達(dá)到屈服極限，由于工作應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用，也會(huì)發(fā)生緩慢的塑性變形，甚至開(kāi)裂，所以也不能繼續(xù)使用。

　　2.軸的斷裂

　　軸斷裂的發(fā)生機(jī)理復(fù)雜，斷裂發(fā)生的主要原因包括靜載(如拉升、流轉(zhuǎn)等)、超出疲勞極限、沖擊及高溫蠕變等。當(dāng)然，斷裂后的軸也不宜作為再制造的毛坯。

　　3.軸的磨損

　　軸類(lèi)零件失效通常因零件磨損引起。作業(yè)過(guò)程中，因零件與軸套、軸承間的高速接觸，相對(duì)滑動(dòng)或滾動(dòng)時(shí)彼此間會(huì)發(fā)生劇烈摩擦，進(jìn)而引起摩擦損失。異物顆粒侵入軸承接觸面時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致軸的顆粒磨損[3]。

　　噴涂技術(shù)再制造工藝是解決軸表面磨損的主要方法，具有高效、低耗等優(yōu)點(diǎn);電刷鍍技術(shù)也是可供采用的一種成熟工藝，比如采用電刷鍍修復(fù)磨損的齒輪軸，就具有加工量小、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，且鍍層與基體的貼合度高;激光技術(shù)，不僅可以精準(zhǔn)修復(fù)零件規(guī)格尺寸，還能夠提高再制造效率和成品率，并提升零件表面性能[4]。

　　(二)齒輪的再制造

　　齒輪常見(jiàn)的失效形式有：斷齒、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合及塑性變形等。斷齒、嚴(yán)重塑性變形的齒輪不易修復(fù)或修復(fù)成本過(guò)高，不宜作為再制造的毛坯;齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損及齒面膠合的齒輪，經(jīng)過(guò)處理后可采用激光熔覆再制造技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。

　　激光熔覆指通過(guò)改變添料方式，在被涂敷基體表面有選擇地放置涂層材料，在激光輻照作用下使涂層與基體表面薄層共同熔化、凝固，進(jìn)而快速獲得新的低稀釋度、與基體呈冶金結(jié)合的涂層，進(jìn)而恢復(fù)或提升原基體表層抗氧化、抗蝕、抗耐磨等材料特性的工藝手段。激光熔覆具有效率高、成品率高的優(yōu)點(diǎn)，再制造后的齒輪性能優(yōu)異，是一種經(jīng)濟(jì)效益較高的表面修復(fù)技術(shù)[5]。

　　(三)箱體的再制造

　　箱體一般用灰鑄鐵制造，由于存在鑄造缺陷等問(wèn)題，有的箱體會(huì)出現(xiàn)裂紋，類(lèi)似問(wèn)題可通過(guò)電弧冷焊工藝加以解決。由于鑄鐵材質(zhì)強(qiáng)度低、塑性差等特性，加之焊接工序中存在的加熱不均勻、冷卻速度快等問(wèn)題，很容易導(dǎo)致熔合區(qū)熔敷金屬向中心收縮，并在應(yīng)力作用下出現(xiàn)剝離性裂紋。為避免表面出現(xiàn)裂紋，箱體再制造應(yīng)恰當(dāng)應(yīng)用焊接工藝及材料，使熔敷金屬擁有較強(qiáng)塑性以松弛焊接應(yīng)力。箱體軸承座孔也是容易磨損的部位，一般可采用電刷鍍技術(shù)、熱噴涂技術(shù)修復(fù)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]陳海威.再制造產(chǎn)業(yè):概念、問(wèn)題與發(fā)展對(duì)策

　　[2]陳森昌,黃志勇.自動(dòng)變速器的再制造工藝及特點(diǎn)

　　[3]戴娟,夏尊鳳,汪大鵬.軸類(lèi)零件的失效分析

　　[4]劉俊英,張國(guó)勝,蔣伯平.工程機(jī)械軸類(lèi)零件的再制造概述

　　[5]朱勝,姚巨坤.激光再制造工藝與技術(shù)