再制造工程培训课件(共61页)

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1、 LOGO再制造技术简介 再制造 主要内容： 一、再制造技术的概念 二、国内外再制造的最新发展 三、再制造的研究内容 四、表面工程技术 五、常用再制造修复技术 六、国内再制造的具体研究成果 一、再制造技术的概术1.1再制造技术概述再制造则是通过对没有损坏的零部件继续使用，把局部损伤的零件采用先进的表面工程技术等手段通过再制造加工而继续使用，并针对不同的失效原因采取相应的措施使机器的使用寿命延长，挖掘废旧产品中的潜在附加值是再制造产业的宗旨。可修复零件再制造技术术超强新零件 一、再制造技术的概术再制造类型再制造加工、产品性能升级1.1.2 再制造特点再制造不同于维修，属于绿色制造，具有自身独立的

2、学科方向 再制造工程的理论基础是以产品的再制造性评价、失效分析和寿命预测为核心。其重点内容包括：1）再制造性评价与设计2）产品失效机理分析3）产品剩余寿命评估4）再制造加工技术 1.1.3 再制造工程基础理论 一、再制造技术的概术 一、再制造技术的概术产产品设计设计制造使用维维修报废处报废处置 再使用 再制造 再循环环环环保处处理原材料1.2 1.2 再制造工程在产品全寿命周期中的位置 发动发动机的再制造与初始制造对对比一、再制造技术的概术1.3 1.3 再制造与制造比较 1.3.1 节约材料与加工耗能 据我国第一家再制造领域的循环经济示范试点企业济南复强再制造公司的数据统计，若每年再制造5万

3、台斯泰尔发动机，可节省3.825 万t 金属，回收附加值16.15 亿元，可节电7 250 万kWh，实现利税亿元，减少CO2 排放3 000 t。 1.3.2 节省机械运行维护费用 经对再制造的纳米减摩自修复添加剂运用效果的统计，若在1 000 台斯太尔重型卡车上推广该技术，1 年（行驶5 万km）可节约柴油800 t 左右，约合400万元；节约润滑油50 t，约合60 万元；节约机件磨损、维修成本等200 万，共节省费用660 万元。一、再制造技术的概术 国防民用再制造的对对象可以是设备设备系统统设设施零部件硬件与软软件一、再制造技术的概术 1.4 再制造加工技术v 先进表面工程技术v 再

4、制造毛坯快速成型技术v 纳米减磨自修复材料v 修复热处理技术v 产品性能升级技术一、再制造技术的概术 退役发动发动机清洗不可再制造件再制造发动发动机整机测试装配合格件报废不合格件完好件原厂新配件报废易 损 件可再制造件技术术升级级、改造件一、再制造技术的概术1.5 发动机再制造工艺流程示意图 包装拆解检测再制造加工检测 二、国内外再制造的最新发展2.1国外再制造情况欧美委员会规定废旧汽车到2015年达到95%，目前为85%。1996年美国专业化再制造公司有73000个，每年销售额超530亿美元，直接雇员48万。欧美国家的再制造，在再制造设计方面，主要结合具体产品，针对再制造过程中的重要设计要素

5、如拆卸性能、零件的材料种类、设计结构与紧固方式等进行研究。 2.2国内再制造情况徐滨士院士率先提出再制造工程的问题，我国再制造产业发展虽晚，但势头非常好，目前已成为世界上最重要的再制造中心之一，而且在基础理论研究与技术应用开发方面走在了世界前列。在中国率先提出“再制造”的概念仅2008年一年，在机械产品领域，就有近30家再制造企业挂牌，如二汽康明斯发动机再制造公司、广西玉柴发动机再制造公司等。目前，发动机再制造企业济南复强动力有限公司是我国最大的再制造企业，专门从事斯太尔、康明斯、三菱等种类型号，尤其是重型汽车发动机的再制造。二、国内外再制造的发展 2.3再制造的迫切性 我国已进入机械装备和家

6、用电器报废的高峰期，再制造势在必行。目前全国役龄10年以上的传统旧机床超过200万台，80%的 在役工程机械超过保质期；年报废汽车约 500万辆，报废电脑、电视机、电冰箱1600万台，报废手机2000万部，每年产生约8亿吨固体废物。 上述设备均有进行再制造的巨大潜力。 二、国内外再制造的发展 二、国内外再制造的发展2.4再制造的重要意义为了缓解有限资源和过度消耗之间的矛盾，最大限度地利用废旧产品的剩余价值，中国在总结世界各国经验的基础上，创造性地提出具有中国特色的4R体系（Reduce减量化、Reuse再利用、Recycle再循环、Remanufacture再制造）。再制造产品的质量和性能达到

7、或超过原型新品，成本不超过原型新品的50，节能60、节材70，对环境的不良影响显著降低，有力促进了资源节约型、环境友好型社会的建设1。上述特征可概括为：“两型社会、五六七”。 三、再制造的研究内容 在产品设计阶段，要考虑产品的再制造性设计。 在产品的服役至报废阶段，要考虑产品的全寿命周期信息跟踪。 在产品的报废阶段，要考虑产品的非破坏性拆解、低排放式物理清洗。 3.1再制造的内容 要进行零部件的失效分析及剩余寿命演变规律的探索； 要完成零部件失效部位的具有高结合强度和良好摩擦学性能的表面涂层的设计、制备与加工，以及对表面涂层和零部件尺寸超差部位的机械平整加工及质量控制等。三、再制造的研究内容

8、三、再制造的研究内容再制造的研究内容非常广泛，贯穿产品的全寿命周期，体现着深刻的基础性和科学性。主要以先进的表面工程技术为修复手段。喷涂修复技术电刷镀修复技术激光修复技术轴类及一些贵重零件修复技术纳米表面工程技术 3.2需要独立解决的科学和技术问题三、再制造的研究内容1234加工对象更苛刻主要有：锻焊、热处理、铣磨件 尺寸差、残余应力、内部裂纹、表面变形等缺陷前期处理更繁琐再制造的毛坯必须去除油污、水垢、锈蚀层及硬化层质量控制更困难再制造毛坯寿命预测和质量控制，因毛坯损伤的复杂性和特殊性而使其非常困难工艺标准更严格再制造过程中废旧零件的尺寸变形和表面损伤程度各不相同，必须采用更高技术标准的加工

9、工艺 4.1 表面工程的内涵及功能表面工程是一项系统工程:因为表面工程是以表面科学为理论基础，以表面和界面行为为研究对象，首先把互相依存、相互分工的零件基体与零件表面构成一个系统，同时又综合了失效分析、表面技术、涂覆层材料、预处理和后加工、表面检测技术、表面质量控制、使用寿命评估、表面施工管理、技术经济分析、三废处理和重大工程实践等多项内容。四、表面工程技术 4.2 表面工程在不同领域的功能机械类产品：提高零件表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗疲劳等性能。 电子电器元件：提高元器件表面的电、磁、声、光等特殊物理性能。 生物医学材料：提高人造骨骼等人体植入物的耐磨性、耐蚀性及生物兼容性。 工艺品：提高耐

10、蚀性和美观性。四、表面工程技术 表面工程技术术表面改性表面改性表面表面处处理理表面涂覆表面涂覆复复合表面技合表面技术术纳纳米表面工程米表面工程123454.3分类：四、表面工程技术 4.3.1 表面改性表面改性是指通过改变基质表面的化学成份以达到改善表面结构和性能的目的。例如：化学热处理、离子注入、渗氮、渗碳处理等。四、表面工程技术表面改性技术扩散渗入（化学热处理）离子注入转化膜技术非金属元素表面渗扩金属元素表面渗扩复合元素表面渗扩非金属离子注入金属离子注入复合离子注入电化学转换膜化学转换膜金属着色技术 4.3.2表面处理表面处理：不改变材质成分，只改变基质材料的组织结构及应力，以改善性能。如

11、：表面淬火，喷丸辊压等。四、表面工程技术表面处理技术表面淬火处理表面变形处理表面纳米加工技术感应加热表面淬火激光加热表面淬火电子束加热表面淬火喷丸辊压孔挤 4.3.3表面涂覆在基质材料表面制备涂覆层，即表面涂覆是在基质表面上形成一种膜层。涂覆层的化学成分、组织结构可以和基质材料完全不同，它以满足表面性能、涂覆层与基质材料的结合强度能满足工况、经济、环境好为准则。 如化学气相沉积（CVD)、 物理气相沉积（PVD）热 喷涂、堆焊等、 电镀、 化学镀等。四、表面工程技术 4.3.4复合表面工程技术复合表面工程技术是对上述三类表面工程技术的综合运用。复合表面工程技术是在一种基质材料表面上采用了两种或

12、多种表面工程技术，用以克服单一表面工程技术的局限性，发挥多种表面工程技术间的协同效应，从而使基质材料的表面性能、质量、经济性达到优化。四、表面工程技术表面改性表面处理表面涂覆复合表面工程技术 4.3.5纳米表面工程技术纳米表面工程技术是充分利用纳米材料、纳米结构的优异性能，将纳米材料、纳米技术与表面工程技术交叉、复合、综合，在基质材料表面制备出含纳米颗粒的复合涂层或具有纳米结构的表层。纳米表面工程技术能赋予表面新的服役性能，使零件设计时的选材发生重要变化，并为表面工程技术的复合开辟了新的途径。四、表面工程技术 常用再制造修复技术五、常用再制造修复技术喷涂修复技术激光修复技术电刷镀修复技术 5.

13、1机械零件的检测和寿命评估技术n无损检测手段包括超声波检测、相控阵超声波检测、涡流检测、X射线检测、磁粉检测等。综合分析影响检测结果的各项技术参数，系统优化无损检测技术组合，保障零部件表面及内部的缺陷检出率和检测速度。n选择合适的理论和技术，建 立寿命评估分析模型，评估 零部件的剩余寿命。五、常用再制造修复技术 激光雷达五、常用再制造修复技术5.1 激光修复技术 激光切割五、常用再制造修复技术 激光美容五、常用再制造修复技术 5.1激光修复技术原理激光是由受激辐射引起的并通过谐振“放大”了的光。实用激光器有红宝石激光器、钕玻璃激光器、二氧化碳气体激光器。五、常用再制造修复技术 产生原理：在电管

14、中以光或电流的能量来撞击某些晶体或原子易受激发的物质，使其原子的电子达到受激发的高能量状态，当这些电子要回复到平静的低能量状态时，原子就会射出光子，以放出多余的能量；而接着，这些被放出的光子又会撞击其它原子，激发更多的原子产生光子，引发一连串的连锁反应，并且都朝同一个方前进，形成强烈而且集中朝向某个方向的光。 5.1.1 激光在激光谐振腔中的产生过程：(100% 反射率)(95% 反射率）激光输出可调高压直流电源CO2 分子 阴极阳极反射镜反射镜两块平行的、间距为波长整数倍的反射镜筛选出我们所需要的光子形成优质的激光光束。CO2激光介质通过混合气体使其具有更好的特性。N2（氮分子）使得介质拥有

15、更高的激发率He（氦）用于改善介质的导热特性五、常用再制造修复技术 激光振荡器聚焦点聚焦点反射镜（45度角）辅助气体喷射系统工件光路系统的关键在于光路系统的关键在于从从激光发生器到被加工工件表激光发生器到被加工工件表面的面的 光路长度光路长度 可调高压直流电源聚焦透镜为保证加工质量，通过透为保证加工质量，通过透镜聚焦后的激光光束在被镜聚焦后的激光光束在被加工工件表面必须具有恒加工工件表面必须具有恒定的光斑大小和能量密度定的光斑大小和能量密度。工件的激光切割由工作台和/或切割头的移动来实现五、常用再制造修复技术 5.2 激光表面处理采用激光表面处理可以解决某些其他表面处理方法难以实现的技术目标。

16、例如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等。 采用激光热处理的经济效益显著优于传统热处理，例如汽车转向器壳体激光淬火（相变硬化）和锯齿激光淬火等。 5.2.1 应用举例 激光表面处理技术在汽车行业应用极为广泛，在许多汽车关键件上，如：缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、派启发、阀座、摇臂、铝活塞环槽等几乎都可以采用激光热处理。 例如：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，一台汽缸等于三台不经处理的汽缸。五、常用再制造修复技术 5.3激光表面处理技术分类 激光相变硬化（淬火）和退火激光熔凝激光熔覆和合金化激光冲击硬化等五、常用再制造修复技术 激光淬火/覆照相变硬化原理 激光覆照相变硬化也叫激光表面淬火。它以高能密度的激光束快速照射材料表面，使其需要硬化的部位瞬间吸收光能并立即转化为热能，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。此时工件基体仍处于冷态并与加热区之间的温度梯度极高。因此，