徐濱士

(裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)國防科技重點實驗室，北京 100072)

綠色再制造工程的發(fā)展現(xiàn)狀和未來展望

徐濱士

(裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)國防科技重點實驗室，北京 100072)

再制造工程是廢舊機(jī)電產(chǎn)品高技術(shù)修復(fù)改造的產(chǎn)業(yè)化，是循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)支撐。中國的再制造工程經(jīng)歷了產(chǎn)業(yè)萌生、科學(xué)論證和政府推進(jìn)三個階段。中國特色的再制造主要基于尺寸恢復(fù)和性能提升，并以先進(jìn)的壽命評估技術(shù)、納米表面工程和自動化表面工程技術(shù)為支撐，其重要特征是再制造產(chǎn)品的質(zhì)量和性能不低于原型新品，成本為新品的50%、節(jié)能60%、節(jié)材70%，顯著改善環(huán)保。具有中國特色的再制造模式已逐漸形成，并取得了重要成果。

再制造工程;中國特色;產(chǎn)業(yè)化;關(guān)鍵技術(shù)

1 前言

進(jìn)入21世紀(jì)，保護(hù)地球環(huán)境、構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)、保持社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展已成為世界各國共同關(guān)心的話題。目前大力提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式是追求更大經(jīng)濟(jì)效益、更少資源消耗、更低環(huán)境污染和更多勞動就業(yè)的一種先進(jìn)經(jīng)濟(jì)模式［1，2］。

再制造工程，作為我國新世紀(jì)重點發(fā)展起來的新方向，以節(jié)約資源、節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境為特色，以綜合利用信息技術(shù)、納米技術(shù)、生物技術(shù)等高技術(shù)為核心，充分體現(xiàn)了具有中國特色自主創(chuàng)新的特點。再制造可使廢舊資源中蘊(yùn)含的價值得到最大限度的開發(fā)和利用，緩解資源短缺與資源浪費(fèi)的矛盾，減少大量的失效、報廢產(chǎn)品對環(huán)境的危害，是廢舊機(jī)電產(chǎn)品資源化的最佳形式和首選途徑，是節(jié)約資源的重要手段。再制造工程高度契合了國家構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略需求，并為其提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，大力開展再制造工程是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的主要途徑之一［3，4］。

2 中國特色的再制造工程的內(nèi)涵與特征

歐美等國的再制造是在原型產(chǎn)品制造工業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，目前主要以尺寸修理法和換件修理法為主。隨著科技迅速發(fā)展，這種再制造模式存在以下四方面的問題:一是舊件再制造率低，節(jié)能節(jié)材的效果差;二是再制造次數(shù)受限;三是難以提升再制造產(chǎn)品的性能;四是加工量大，環(huán)保效果不佳［5］。

中國特色的再制造工程可以簡單概括為:再制造是廢舊產(chǎn)品高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè)化。中國特色的再制造工程是在維修工程、表面工程基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要基于壽命評估技術(shù)、復(fù)合表面工程技術(shù)、納米表面技術(shù)和自動化表面技術(shù)，這些先進(jìn)的表面技術(shù)是國外再制造時所不曾采用的。其重要特征是再制造產(chǎn)品的質(zhì)量和性能不低于新品，成本只有新品的50%、節(jié)能60%、節(jié)材70%，對環(huán)境的不良影響與制造新品相比顯著降低。先進(jìn)表面工程技術(shù)在再制造中的應(yīng)用，可將舊件再制造率大幅度提高(以斯太爾發(fā)動機(jī)為例，再制造率可提高到92%)，使零件的尺寸精度和質(zhì)量性能標(biāo)準(zhǔn)不低于原型新品水平，而且在耐磨、防腐、抗疲勞等性能方面達(dá)到原型新品水平，并最終確保再制造裝備零部件的性能質(zhì)量不低于原型新品。

3 中國再制造的發(fā)展歷程及面臨的任務(wù)

筆者1999年起大力宣傳并深入研究再制造工程。10年期間，我國僅有的幾個再制造企業(yè)由最初面臨重重困難、各項工作難以開展，發(fā)展到目前國家政府機(jī)關(guān)、行業(yè)領(lǐng)域和社會各界的廣泛認(rèn)可與大力支持。由于再制造是落實國家節(jié)約資源、節(jié)省能源和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要舉措，前景廣闊;特別是再制造在落實全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方面發(fā)揮了重要作用，備受發(fā)達(dá)國家關(guān)注。

我國的再制造發(fā)展經(jīng)歷了3個主要階段。

第一階段是再制造產(chǎn)業(yè)萌生階段。自20世紀(jì)90年代初開始，我國相繼出現(xiàn)了一些再制造企業(yè)，如中國重汽集團(tuán)濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動力有限公司(中英合資)、上海大眾汽車有限公司的動力再制造分廠(中德合資)等，分別在重型卡車發(fā)動機(jī)、轎車發(fā)動機(jī)等領(lǐng)域開展再制造。產(chǎn)品均按國際標(biāo)準(zhǔn)加工，質(zhì)量符合再制造的要求。但是，為取締汽車非法拼裝市場，2001年國務(wù)院307號令規(guī)定舊汽車五大總成一律回爐，切斷了這些企業(yè)再制造毛坯來源，產(chǎn)量嚴(yán)重下滑。

第二階段是學(xué)術(shù)研究、科研論證階段。

1999年6月，筆者在西安召開的“先進(jìn)制造技術(shù)”國際會議上發(fā)表了“表面工程與再制造技術(shù)”的學(xué)術(shù)論文，在國內(nèi)首次提出了“再制造”的概念;同年12月，在廣州召開的國家自然科學(xué)基金委員會機(jī)械學(xué)科前沿及優(yōu)先領(lǐng)域研討會上，“再制造工程技術(shù)及理論研究”被列為國家自然科學(xué)基金機(jī)械學(xué)科發(fā)展前沿與優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域［6］。

2000年3月，在瑞典哥德堡召開的第15屆歐洲維修國際會議上，筆者發(fā)表了題為“面向21世紀(jì)的再制造工程”的會議論文，這是我國學(xué)者在國際維修學(xué)術(shù)會議上首次發(fā)表“再制造”論文;同年12月，中國工程院咨詢項目《綠色再制造工程在我國應(yīng)用的前景》研究報告引起了國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，并被批轉(zhuǎn)國家計委(現(xiàn)發(fā)改委)、經(jīng)貿(mào)委、科技部、教育部、國防科工委、鐵道部、信息產(chǎn)業(yè)部、環(huán)保總局、民航總局等國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)參閱［7］。

2001年5月，總裝備部批準(zhǔn)立項建設(shè)我國首家再制造領(lǐng)域的國家級重點實驗室——裝備再制造技術(shù)國防科技重點實驗室，于2003年6月正式投入使用。

2002年9月及2007年9月，國家自然科學(xué)基金委員會先后批準(zhǔn)了兩項關(guān)于再制造基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究的重點項目;2003年8月起，國務(wù)院溫家寶總理組織了2000多位科學(xué)家從國家需求、發(fā)展趨勢、主要科技問題及目標(biāo)等方面對“國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃”進(jìn)行了論證研究，其中第三專題《制造業(yè)發(fā)展科學(xué)問題研究》將“機(jī)械裝備的自修復(fù)與再制造”列為19項關(guān)鍵技術(shù)之一。

2003年12月，中國工程院咨詢報告“廢舊機(jī)電產(chǎn)品資源化”完成，研究結(jié)果表明，廢舊機(jī)電產(chǎn)品資源化的基本途徑是再利用、再制造和再循環(huán)，其目標(biāo)是使再利用、再制造的部分最大化，使再循環(huán)的部分最小化，使安全處理的部分趨零化。2004年9月，美國再制造產(chǎn)業(yè)網(wǎng)站報道了一條題為“再制造全球競爭—中國正在迎頭趕上”的新聞，介紹了再制造在中國的發(fā)展?fàn)顩r，并且預(yù)言中國將成為美國在再制造領(lǐng)域最強(qiáng)勁的全球競爭對手［8］。

2006年12月，中國工程院咨詢報告“建設(shè)節(jié)約型社會戰(zhàn)略研究”中把機(jī)電產(chǎn)品回收利用與再制造列為建設(shè)節(jié)約型社會的17項重點工程之一。

通過上述多角度的深入論證，為政府決策提供了科學(xué)依據(jù)。

第三階段是人大頒布法律、政府全力推進(jìn)階段。

2005年6、7月間，國務(wù)院頒發(fā)的21、22號文件均明確指出國家“支持廢舊機(jī)電產(chǎn)品再制造”，并“組織相關(guān)綠色再制造技術(shù)及其創(chuàng)新能力的研發(fā)”。同年11月，國家發(fā)改委等6部委聯(lián)合頒布了“關(guān)于組織開展循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(第一批)工作的通知”，其中再制造被列為四個重點領(lǐng)域之一，我國發(fā)動機(jī)再制造企業(yè)“濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動力有限公司”被列為再制造重點領(lǐng)域中的試點單位。

2006年，前國務(wù)院曾培炎副總理就發(fā)展我國汽車零件再制造產(chǎn)業(yè)做出批示:“同意以汽車零部件為再制造產(chǎn)業(yè)試點，探索經(jīng)驗，研發(fā)技術(shù)。同時要考慮定時修訂有關(guān)法律法規(guī)?！?008年，國家發(fā)改委組織了“全國汽車零部件再制造產(chǎn)業(yè)試點實施方案評審會”，對全國各省市40余家申報單位中篩選出來的14家汽車零部件再制造試點企業(yè)進(jìn)行了評審，包括一汽、東風(fēng)、上汽、重汽、奇瑞等整車制造企業(yè)和濰柴、玉柴等發(fā)動機(jī)制造企業(yè)紛紛開始實施再制造項目。

2009年1月，《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》正式生效，第2、第40、第56條中6次闡述再制造，為推進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了法律依據(jù)。2009年4月，國家發(fā)改委組織“全國循環(huán)經(jīng)濟(jì)座談會暨循環(huán)經(jīng)濟(jì)專家行啟動儀式”，筆者向李克強(qiáng)副總理匯報我國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策建議，受到李克強(qiáng)副總理高度重視，他指出“今后要大力推進(jìn)再制造新興產(chǎn)業(yè)，建議把汽車零部件再制造進(jìn)一步擴(kuò)大到機(jī)床、工程機(jī)械等領(lǐng)域，同時注重再制造與改造相結(jié)合;并建議實施汽車下鄉(xiāng)工程與再制造生產(chǎn)相結(jié)合，促進(jìn)形成新的產(chǎn)業(yè)鏈”。

2009年11月，工業(yè)與信息化部啟動了包括工程機(jī)械、礦采機(jī)械、機(jī)床、船舶、再制造產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)等在內(nèi)的8大領(lǐng)域35家企業(yè)參加的再制造試點工作。

2009年12月，中共中央政治局常委、國務(wù)院總理溫家寶對再制造作出重要批示，高度肯定再制造產(chǎn)業(yè)非常重要，認(rèn)為再制造不僅關(guān)系循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且關(guān)系擴(kuò)大內(nèi)需(如家電、汽車以舊換新)和環(huán)境保護(hù);同時溫總理還認(rèn)為再制造產(chǎn)業(yè)鏈條長，涉及政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和組織，是一項比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

2010年2月20日，國家發(fā)改委和國家工商管理總局確定啟用汽車零部件再制造產(chǎn)品標(biāo)志，目的在于更好地加強(qiáng)對再制造產(chǎn)品的監(jiān)管力度，進(jìn)一步推進(jìn)汽車零部件再制造產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

2010年3月13日，第十一屆全國人大三次會議新聞中心專門安排了主題為“再制造與汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展”的集體采訪活動。

2010年5月，國家發(fā)改委、科技部、工信部、公安部、財政部、商務(wù)部等11個部委聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于推進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》，指導(dǎo)全國加快再制造的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并將再制造產(chǎn)業(yè)作為國家新的經(jīng)濟(jì)增長點予以培育。

2010年10月，國務(wù)院32號文件《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》指出:要加快資源循環(huán)利用關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范，提高資源綜合利用水平和再制造產(chǎn)業(yè)化水平。

上述法律條款以及黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的指示精神，為再制造的發(fā)展注入了強(qiáng)大動力?？梢哉f，我國已進(jìn)入到以國家目標(biāo)推動再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展為中心內(nèi)容的新階段，國內(nèi)再制造的發(fā)展呈現(xiàn)出前所未有的良好發(fā)展態(tài)勢。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。在國家宏觀政策為再制造的發(fā)展提供重大機(jī)遇的同時，今后的任務(wù)仍很繁重。在大眾認(rèn)識層面，再制造作為一個新的理念還沒有被人們廣泛認(rèn)識，消費(fèi)者沒有真正認(rèn)識到使用再制造產(chǎn)品的好處，不少制造企業(yè)對發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)積極性不高，沒有看到再制造對企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的深遠(yuǎn)影響;在物流回收層面，目前我國仍然強(qiáng)制規(guī)定報廢汽車五大總成必須回爐冶煉，這些政策切斷了再制造企業(yè)原舊件的來源，是當(dāng)前制約再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“瓶頸”;在關(guān)鍵技術(shù)層面，當(dāng)前以發(fā)動機(jī)再制造為主要應(yīng)用對象的關(guān)鍵技術(shù)無法完全滿足短期內(nèi)迅速擴(kuò)展的各個再制造行業(yè)(如工程機(jī)械、機(jī)床等再制造)對再制造關(guān)鍵技術(shù)的多層次需求;在再制造模式層面，國內(nèi)還有相當(dāng)多的再制造企業(yè)，因引進(jìn)國外再制造生產(chǎn)線，故仍簡單地套用著國外的尺寸修理模式和換件修理模式，對具有中國特色的“尺寸恢復(fù)、性能提升”模式認(rèn)識不足;在中試平臺層面，由于缺乏中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，如國家工程中心、再制造中試基地等，實驗室里研發(fā)的再制造關(guān)鍵技術(shù)未經(jīng)中試，直接應(yīng)用于再制造工廠的生產(chǎn)線，影響了生產(chǎn)效率和可靠性;在監(jiān)管方面，還沒有相應(yīng)的市場準(zhǔn)入制度來對再制造企業(yè)進(jìn)行管理，尚未全面實行再制造企業(yè)認(rèn)證、產(chǎn)品標(biāo)識、產(chǎn)品信息備案等制度。未來的幾年中，必須迎難而上，應(yīng)對挑戰(zhàn)，突破瓶頸，切實落實好溫總理的指示精神，牢牢抓住再制造發(fā)展難得的大好機(jī)遇，實現(xiàn)再制造的重大突破。

4 自主創(chuàng)新的中國特色的再制造模式及成果

再制造的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究主要從20世紀(jì)末開始研究與實踐，目前已經(jīng)形成了“以高新技術(shù)為支撐，以恢復(fù)尺寸、提升性能的表面工程技術(shù)為手段，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，既循環(huán)又經(jīng)濟(jì)”的中國特色的再制造模式。

該模式注重基礎(chǔ)研究與工程實踐結(jié)合，創(chuàng)新發(fā)展了中國特色的再制造關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了廢舊產(chǎn)品的再制造質(zhì)量控制體系，保證了再制造產(chǎn)品性能質(zhì)量和可靠性;注重企業(yè)需求與學(xué)科建設(shè)融合，提升企業(yè)與實驗室核心競爭力;注重社會效益與經(jīng)濟(jì)效益兼顧，促進(jìn)國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

4.1 再制造模式的主要特色

1)技術(shù)手段的集約性。再制造是由維修工程和表面工程發(fā)展而來，又結(jié)合了力學(xué)、摩擦學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科理論，因此再制造的技術(shù)手段體現(xiàn)了集約性，既有傳統(tǒng)的作為主體的維修技術(shù)、表面工程技術(shù)，又有新興的無損檢測、壽命評估預(yù)測、質(zhì)量控制等先進(jìn)技術(shù)。

2)節(jié)能環(huán)保的實效性。中國特色再制造模式不同于國外換件修理和尺寸修理模式的主要創(chuàng)新在于引入了先進(jìn)的表面工程技術(shù)作為再制造的主要技術(shù)手段，通過表面工程技術(shù)對零件的局部損傷進(jìn)行“加法”修復(fù)，以恢復(fù)并提升零件的性能，最大限度地挖掘了廢舊零件中蘊(yùn)含的附加值，避免了回爐和再成形等一系列加工中的資源能源消耗和環(huán)境污染。

3)基礎(chǔ)研究的前瞻性。采用超聲波、渦流檢測、金屬磁記憶等無損檢測技術(shù)與模擬評估手段，創(chuàng)新性地進(jìn)行了國際前沿的再制造壽命評估基礎(chǔ)研究，為再制造產(chǎn)品性能達(dá)到或超過原型新品奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

4)關(guān)鍵技術(shù)的先進(jìn)性。將自主研發(fā)的先進(jìn)表面工程、納米技術(shù)和自動化技術(shù)用于再制造生產(chǎn)，大大提升了再制造的品質(zhì)，不僅使再制造產(chǎn)品的性能達(dá)到甚至超過新品，而且對資源、能源的節(jié)約和對環(huán)境的保護(hù)效果更為優(yōu)異?，F(xiàn)已成功開發(fā)了再制造壽命評估儀器及軟件、自動化納米電刷鍍設(shè)備、自動化高速電弧噴涂設(shè)備、自動化等離子熔覆設(shè)備和智能納米減摩自修復(fù)添加劑技術(shù)等，應(yīng)用效果表明，先進(jìn)表面工程技術(shù)在發(fā)動機(jī)再制造中的推廣應(yīng)用，大大提高了舊件利用率，降低了再制造成本，不僅使工廠獲得了經(jīng)濟(jì)效益，還為國家節(jié)能、節(jié)材及保護(hù)環(huán)境做出了重要貢獻(xiàn)。

5)工程應(yīng)用的先導(dǎo)性。通過產(chǎn)學(xué)研的聯(lián)合攻關(guān)為我國再制造企業(yè)發(fā)展提供了重要技術(shù)支撐。目前已形成了具有中國特色的再制造工程，引領(lǐng)著我國再制造技術(shù)的發(fā)展方向，并在國際上占有重要的一席之地。

4.2 再制造模式的基礎(chǔ)理論研究成果

4.2.1 拓展了產(chǎn)品全壽命周期理論，提出了再制造循環(huán)壽命周期理論

產(chǎn)品的全壽命周期是指產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用、維修到報廢所經(jīng)歷的全部時間，其特征是“研制—使用—報廢”，其物流是一個開環(huán)系統(tǒng);再制造的出現(xiàn)，完善了全壽命周期的內(nèi)涵，使得產(chǎn)品在全壽命周期的末端，即報廢階段，不再作為廢品報廢，而是依靠高新技術(shù)恢復(fù)性能、重新煥發(fā)生命力，此時全壽命周期的特征已轉(zhuǎn)變?yōu)椤把兄啤褂谩獔髲U—再生”，其物流已成為一個閉環(huán)系統(tǒng)［9］。因此，再制造是對產(chǎn)品全壽命周期的延伸和拓展，賦予了廢舊產(chǎn)品新的壽命，形成了再制造產(chǎn)品的循環(huán)壽命周期。再制造不僅可使廢舊產(chǎn)品起死回生，還可很好地解決資源能源節(jié)約和環(huán)境污染問題。

4.2.2 創(chuàng)新了再制造壽命評估理論，確保了廢舊產(chǎn)品的再制造質(zhì)量基礎(chǔ)前提和再制造產(chǎn)品的質(zhì)量保證體系

再制造壽命評估包含再制造前的再制造毛坯(廢舊零部件)壽命評估和再制造后的再制造產(chǎn)品(再制造零部件)壽命預(yù)測兩部分內(nèi)容。其中，廢舊零部件壽命評估是通過對廢舊零件的剩余壽命評估，回答廢舊零部件能否再制造、能再制造幾次(剩余壽命是否足夠)的問題，是保證再制造毛坯質(zhì)量的重要途徑。再制造產(chǎn)品壽命預(yù)測是通過對再制造產(chǎn)品表面涂層質(zhì)量和服役壽命評估，保證再制造產(chǎn)品性能不低于新品。

再制造零部件疲勞損傷規(guī)律。研究提出疲勞壽命是機(jī)械零部件壽命的核心，深入研究了典型零部件疲勞損傷累積、疲勞應(yīng)力集中裂紋萌生和擴(kuò)展規(guī)律;并借助渦流檢測、超聲檢測、金屬磁記憶檢測多種無損檢測技術(shù)手段，實現(xiàn)零部件內(nèi)部和表面應(yīng)力集中與裂紋的無損檢測，為再制造毛坯剩余壽命評估提供了檢測技術(shù)和理論指導(dǎo)［10］。

再制造毛坯剩余壽命無損評估理論。創(chuàng)新性利用金屬磁記憶對再制造毛坯剩余壽命評估進(jìn)行探索研究，發(fā)現(xiàn)了金屬磁記憶信號與廢舊零部件所受疲勞載荷大小與歷史、殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中之間的關(guān)系以及廢舊零部件磁疇與載荷和磁記憶信號之間的關(guān)系，初步構(gòu)建出表征鐵磁性廢舊零部件疲勞裂紋萌生壽命模型及裂紋擴(kuò)展壽命模型，并初步實現(xiàn)了發(fā)動機(jī)氣門桿、連桿、曲軸等重要零部件損傷和壽命的檢測評估，為再制造質(zhì)量控制提供了理論基礎(chǔ)。

再制造產(chǎn)品壽命預(yù)測理論。再制造產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)疲勞壽命以原結(jié)構(gòu)件疲勞壽命為基礎(chǔ)。重點攻克了再制造涂層接觸疲勞、腐蝕、磨損壽命預(yù)測理論，并指出再制造涂層接觸疲勞壽命與原結(jié)構(gòu)基體材料密切相關(guān)。創(chuàng)新性地將實驗力學(xué)和聲發(fā)射理論進(jìn)行綜合集成，通過解決典型聲發(fā)射信號特征參量的甄選及其指代信息分析，獲得真實準(zhǔn)確的反映再制造零件表面涂層內(nèi)部微裂紋萌生、擴(kuò)展及斷裂等實驗力學(xué)信息，初步實現(xiàn)對再制造零件表面涂層壽命演變規(guī)律的把握，建立了再制造零件涂層的抗接觸疲勞損傷失效模型。

再制造產(chǎn)品臺架試驗及實車考核。在實驗室研究結(jié)果基礎(chǔ)上，針對在選定的再制造材料、工藝和技術(shù)規(guī)范下獲得的再制造零部件，通過臺架試驗和實車考核，對再制造產(chǎn)品進(jìn)行整體綜合評價，獲得充足的剩余壽命實車考核數(shù)據(jù)，確保再制造產(chǎn)品能夠重新服役一個完整的壽命周期。

4.2.3 提出了再制造性和再制造率的概念，完善了產(chǎn)品的再制造評價體系

再制造性是廢舊產(chǎn)品能否進(jìn)行再制造的重要屬性，它是指在規(guī)定的條件及時間內(nèi)使用的產(chǎn)品退役后，綜合考慮技術(shù)、環(huán)境等因素后，在達(dá)到規(guī)定性能時，通過再制造獲取原產(chǎn)品價值的能力。目前已初步構(gòu)建起了再制造性函數(shù)、再制造費(fèi)用的統(tǒng)計分布模型、系統(tǒng)再制造費(fèi)用分析計算模型等。

衡量再制造對節(jié)能節(jié)材的重要指標(biāo)是廢舊零件再制造率的高低，國際通常采用計重法統(tǒng)計，筆者創(chuàng)新提出重量再制造率、數(shù)量再制造率、價值再制造率以及數(shù)量比再制造率、價值比再制造率等多維評價指標(biāo)體系。

4.3 再制造模式的關(guān)鍵技術(shù)與工程實踐成果

由于再制造使用的是經(jīng)過長期服役而報廢的各種成形零件，其損傷失效形式復(fù)雜多樣，殘余應(yīng)力、內(nèi)部裂紋和疲勞層的存在導(dǎo)致壽命評估與服役周期復(fù)雜難測，再制造還要在保持廢舊零(部)件材質(zhì)和形狀基本不變的前提下，采用高技術(shù)恢復(fù)原產(chǎn)品的尺寸標(biāo)準(zhǔn)、達(dá)到或超過原產(chǎn)品的性能指標(biāo)、實現(xiàn)原產(chǎn)品的功能升級，同時也采用正規(guī)化、規(guī)模化的加工手段，因此加工工藝更為復(fù)雜。

再制造壽命檢測的核心是疲勞壽命，再制造質(zhì)量控制的關(guān)鍵是裂紋控制，再制造的主要損傷形式是表面磨損。實驗室根據(jù)再制造產(chǎn)品失效特征和質(zhì)量性能不低于新品的標(biāo)準(zhǔn)要求，通過多年研究與實踐，研發(fā)了多項中國自主創(chuàng)新的再制造技術(shù)。

1)再制造無損檢測評估技術(shù)及其儀器設(shè)備。廢舊零部件損傷狀態(tài)無損檢測與評估是再制造質(zhì)量控制體系的重要內(nèi)容。研究了汽車發(fā)動機(jī)缸體、曲軸、連桿、氣門桿等不同再制造零部件的多種無損檢測評估技術(shù)(渦流、超聲、金屬磁記憶、聲發(fā)射等)，并研制出了高頻渦流無損檢測儀(氣門桿、連桿等，通用性強(qiáng))、高穿透力超聲無損檢測儀(曲軸等，通用性強(qiáng))、缸體渦流/磁記憶綜合無損檢測評估儀、金屬磁記憶壽命評估儀、納米復(fù)合刷鍍層無損測厚儀等，初步實現(xiàn)了發(fā)動機(jī)連桿、曲軸、發(fā)動機(jī)缸體等重要零部件損傷和無損檢測評估，為再制造產(chǎn)品質(zhì)量不低于新品的質(zhì)量控制體系提供了有力保障。相關(guān)技術(shù)和儀器設(shè)備已在濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動力有限公司再制造生產(chǎn)線上應(yīng)用試驗，為再制造毛坯質(zhì)量控制體系提供了技術(shù)支撐。

2)自動化納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)。這是自主研發(fā)的一項先進(jìn)的再制造技術(shù)，納米刷鍍層與不含納米顆粒的金屬刷鍍層相比，耐磨性能提高1.5倍、抗溫性由200℃提高到400℃、抗接觸疲勞性能由105周次提高到106周次，顯著延長零件使用壽命，并成功應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片、汽車發(fā)動機(jī)連桿、凸輪軸和缸體的再制造［11］。但由于手工納米電刷鍍生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大，針對重載汽車發(fā)動機(jī)連桿和缸體缸筒再制造難題和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)需求，自主研發(fā)了發(fā)動機(jī)連桿自動化納米電刷鍍專用設(shè)備和氣缸筒自動化納米電刷鍍專用設(shè)備，實現(xiàn)了鍍液連續(xù)供應(yīng)和循環(huán)利用、納米電刷鍍再制造工藝過程綜合監(jiān)控。生產(chǎn)應(yīng)用表明，生產(chǎn)率提高5～10倍，再制造消耗材料僅為該零件本體重量的1%～2%，費(fèi)用是新品價格的1/10，實現(xiàn)了廢舊零件再制造的需求。并且鍍液循環(huán)利用，廢水集中處理，可實現(xiàn)全過程的綠色化要求。

3)納米減摩智能自修復(fù)添加劑技術(shù)。研制的摩擦副損傷原位自修復(fù)添加劑已在濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動力有限公司的設(shè)備及發(fā)動機(jī)臺架上進(jìn)行試車考核試驗，同時在安徽定遠(yuǎn)進(jìn)行了實車試驗。試驗結(jié)果證明，該技術(shù)可實現(xiàn)對早期磨損表面的輕度微損傷進(jìn)行原位動態(tài)自修復(fù)，對零件表面形貌進(jìn)行優(yōu)化，顯著提高零件表面硬度和光潔度，進(jìn)而改善潤滑狀況，延長零部件的使用壽命，并節(jié)約燃油3% ～7%，降低潤滑油溫度40%，顯著延長換油周期，節(jié)能減排效果明顯。

4)自動化高速電弧噴涂技術(shù)。自主研發(fā)了自動化高速電弧噴涂技術(shù)，采用機(jī)器人或操作機(jī)的操作臂夾持噴槍，通過紅外溫度場監(jiān)測和編程控制高速電弧噴槍實現(xiàn)各種規(guī)劃路徑，實時反饋調(diào)節(jié)噴涂工藝參數(shù)，實現(xiàn)自動噴涂作業(yè)的智能控制。該技術(shù)結(jié)合新開發(fā)的FeAl和FeAlMn系粉芯絲材制備出的噴涂層，結(jié)合強(qiáng)度高，硬度高，耐磨損性能好，已成功應(yīng)用于廢舊斯太爾發(fā)動機(jī)缸體的再制造，已完成再制造量200多臺。采用自動化電弧噴涂技術(shù)再制造單件發(fā)動機(jī)缸體時間由手工的 1.5 h縮短為20 min，噴涂效率提高4.5倍。

5)自動化微束等離子熔覆技術(shù)。自主創(chuàng)新設(shè)計了70 kHz高頻逆變微束等離子電源，高于目前通常采用的20 kHz逆變頻率，從而減少了設(shè)備的體積，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)特性，使得微束等離子弧的工作更加穩(wěn)定。利用該技術(shù)對發(fā)動機(jī)廢舊排氣門密封錐面進(jìn)行再制造后的氣門變形量小，表面硬度恢復(fù)到新品數(shù)值，力學(xué)性能滿足要求，成本僅為新品的1/5。

5 再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前沿問題

展望未來，中國的再制造應(yīng)從4個方面予以重點突破，即“研究再制造質(zhì)量控制的科學(xué)基礎(chǔ)，創(chuàng)新再制造成形加工的關(guān)鍵技術(shù)、制定再制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、探索加強(qiáng)國內(nèi)外再制造技術(shù)的交叉融合”。

1)研究再制造質(zhì)量控制的科學(xué)基礎(chǔ)。壽命評估是再制造質(zhì)量控制的核心研究內(nèi)容，建立準(zhǔn)確的再制造壽命預(yù)測模型，需要深入研究探索以產(chǎn)品全壽命周期理論、廢舊零件和再制造零件的壽命評估預(yù)測理論等為代表的再制造基礎(chǔ)理論，以揭示產(chǎn)品壽命演變規(guī)律的科學(xué)本質(zhì)。為解決裝備壽命評估這一世界性難題，必須研究更多更有效的無損檢測及壽命預(yù)測評估理論與技術(shù)。

2)創(chuàng)新再制造先進(jìn)成形加工的關(guān)鍵技術(shù)。需要不斷創(chuàng)新研發(fā)用于再制造的先進(jìn)表面工程技術(shù)群，使再制造零件表面涂層的強(qiáng)度更高、壽命更長，確保再制造產(chǎn)品的質(zhì)量不低于和超過新品?，F(xiàn)已開發(fā)成功納米表面工程技術(shù)和自動化表面工程技術(shù)，除對它們進(jìn)一步完善外，還需研發(fā)生物表面工程技術(shù)等新的方向。

3)制定再制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我國再制造因起步較晚，再制造企業(yè)的技術(shù)積累少，再制造標(biāo)準(zhǔn)缺乏，在一定程度上阻礙了再制造的廣泛應(yīng)用。應(yīng)盡早建立系統(tǒng)、完善的再制造工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)等體現(xiàn)再制造走向規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)體系。

4)加強(qiáng)國內(nèi)外再制造的交叉融合。一是借鑒國外再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，加快國內(nèi)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展;二是借鑒國外再制造逆向物流與信息化管理手段，完善國內(nèi)再制造流通管理;三是宣傳中國自主創(chuàng)新的表面工程與修復(fù)技術(shù)，加強(qiáng)再制造工藝手段的交叉融合與應(yīng)用;四是探索加強(qiáng)中國自主創(chuàng)新的再制造質(zhì)量控制方法與標(biāo)準(zhǔn)的交叉融合。

6 結(jié)語

1)再制造是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要技術(shù)支撐，是對廢舊產(chǎn)品進(jìn)行高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè)化。再制造的重要特征是再制造產(chǎn)品質(zhì)量和性能不低于新品，有些能超過新品，成本卻只是新品的50%，節(jié)能60%，節(jié)材70%，對環(huán)境的不良影響顯著降低。

2)再制造作為節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要組成，已被列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。目前在我國得到快速發(fā)展，有關(guān)再制造的法律法規(guī)、基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等不斷完善，尤為重要的是，再制造的產(chǎn)業(yè)試點已全面鋪開。

3)產(chǎn)品質(zhì)量是再制造的生命，先進(jìn)的表面工程、納米表面工程、自動化表面工程技術(shù)和嚴(yán)格的無損檢測及壽命預(yù)測技術(shù)是再制造產(chǎn)品質(zhì)量制備的有力保證。

4)國外再制造采用的是換件修理法和尺寸修復(fù)法;而我國探索形成了“以高新技術(shù)為支撐，以恢復(fù)尺寸、提升性能的表面工程技術(shù)為依托，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，既循環(huán)又經(jīng)濟(jì)”的中國特色的再制造模式。

5)今后要結(jié)合國情，深入研究國外再制造產(chǎn)業(yè)模式，加強(qiáng)中國自主創(chuàng)新的再制造模式和國外再制造的交叉融合與發(fā)展。

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Development status and prospect of green remanufacturing engineering

Xu Binshi

(National Key Laboratory for Remanufacturing，Academy of Armored Force Engineering，Beijing 100072，China)

Remanufacturing engineering is the industrialization of high technology maintenance of the waste productions，and it is important technology support of circular economy and energy saving＆ environmental protection industry.The remanufacturing engineering in China has experienced three periods，namely industrial emergence，scientific demonstration and governmental promotion.Based on performance improvement method and size restitution method，Chinese characteristic remanufacturing engineering takes advanced life assessment technology，nano surface engineering and automated surface engineering technologies as the key remanufacturing technologies，and the main character of which is that the performance and quality of remanufacturing products are at least as good as the new ones of the prototype，with cost at 50%，energy saving 60%，material saving 70%，which will improve environmental protection obviously.The new remanufacturing mode with Chinese character has gradually established and obtained great achievements.

remanufacturing engineering;Chinese character;industrialization;key technology

TN05

A

1009－1742(2011)01－0004－07

2010－11－02

國家自然科學(xué)基金重點項目(50735006);國家973計劃項目(2007CB607601);國家科技支撐計劃項目(2008BAK42B03)

徐濱士(1931—)，男，黑龍江哈爾濱市人，中國工程院院士，主要研究方向為裝備維修工程、表面工程和再制造工程