再制造工程ppt

1、 LOGOLOGO再制造技術(shù)簡介再制造技術(shù)簡介 再制造 主要內(nèi)內(nèi)容： 一、再制造技術(shù)的概念一、再制造技術(shù)的概念 二、國內(nèi)外再制造的最新發(fā)展二、國內(nèi)外再制造的最新發(fā)展 三、再制造的研究內(nèi)容三、再制造的研究內(nèi)容 四、表面工程技術(shù)四、表面工程技術(shù) 五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 六、國內(nèi)再制造的具體研究成果六、國內(nèi)再制造的具體研究成果 一、再制造技術(shù)的概術(shù) 1.1 再制造技術(shù)概述再制造技術(shù)概述 再制造則是通過對沒有損壞的零部件繼續(xù)使用，把局部損再制造則是通過對沒有損壞的零部件繼續(xù)使用，把局部損傷的零件采用先進(jìn)的表面工程技術(shù)等手段通過再制造加工而繼傷的零件采用先進(jìn)的表面工程技術(shù)等手段通過

2、再制造加工而繼續(xù)使用，并針對不同的失效原因采取相應(yīng)的措施使機(jī)器的使用續(xù)使用，并針對不同的失效原因采取相應(yīng)的措施使機(jī)器的使用壽命延長，挖掘廢舊產(chǎn)品中的潛在附加值是再制造產(chǎn)業(yè)的宗旨。壽命延長，挖掘廢舊產(chǎn)品中的潛在附加值是再制造產(chǎn)業(yè)的宗旨?？尚迯?fù)復(fù)零件再制造技再制造技術(shù)術(shù)超強(qiáng)強(qiáng)新零件 一、再制造技術(shù)的概術(shù)1.1.1 再制造類類型 再制造加工、產(chǎn)品性能升級再制造加工、產(chǎn)品性能升級1.1.2 再制造特點(diǎn)再制造特點(diǎn)再制造不同于維修，再制造不同于維修，屬于綠色制造，具有自身獨(dú)立的學(xué)科方向?qū)儆诰G色制造，具有自身獨(dú)立的學(xué)科方向 再制造工程的理論基礎(chǔ)是以產(chǎn)品的再制造性評價、失效分析和壽命預(yù)測為再制造工程的理論基礎(chǔ)

3、是以產(chǎn)品的再制造性評價、失效分析和壽命預(yù)測為核心。其重點(diǎn)內(nèi)容包括：核心。其重點(diǎn)內(nèi)容包括： 1）再制造性評價與設(shè)計(jì)）再制造性評價與設(shè)計(jì) 2）產(chǎn)品失效機(jī)理分析）產(chǎn)品失效機(jī)理分析 3）產(chǎn)品剩余壽命評估）產(chǎn)品剩余壽命評估 4）再制造加工技術(shù)）再制造加工技術(shù) 1.1.3 再制造工程基礎(chǔ)礎(chǔ)理論論 一、再制造技術(shù)的概術(shù) 一、再制造技術(shù)的概術(shù)產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)制造制造使用使用維維修修報廢處報廢處置置 再使用再使用 再制造再制造 再循再循環(huán)環(huán)環(huán)環(huán)保保處處理理原材料原材料 再制造工程在產(chǎn)品全壽命周期中的位置 發(fā)動發(fā)動機(jī)的再制造與初始制造機(jī)的再制造與初始制造對對比比一、再制造技術(shù)的概術(shù) 再制造與制造比較 1.3.1

4、節(jié)約材料與加工耗能 據(jù)我國第一家再制造領(lǐng)域的循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范試點(diǎn)企業(yè)濟(jì)南復(fù)強(qiáng)再制造公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，若每年再制造5萬臺斯泰爾發(fā)動機(jī)，可節(jié)省3.825 萬t 金屬，回收附加值16.15 億元，可節(jié)電7 250 萬kWh，實(shí)現(xiàn)利稅1.45億元，減少CO2 排放3 000 t。 1.3.2 節(jié)省機(jī)械運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用 經(jīng)對再制造的納米減摩自修復(fù)添加劑運(yùn)用效果的統(tǒng)計(jì)，若在1 000 臺斯太爾重型卡車上推廣該技術(shù)，1 年（行駛5 萬km）可節(jié)約柴油800 t 左右，約合400萬元；節(jié)約潤滑油50 t，約合60 萬元；節(jié)約機(jī)件磨損、維修成本等200 萬，共節(jié)省費(fèi)用660 萬元。一、再制造技術(shù)的概術(shù) 國防民用再制造的再

5、制造的對對象象可以是可以是設(shè)備設(shè)備系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)施施零部件零部件硬件與硬件與軟軟件件一、再制造技術(shù)的概術(shù) 1.4 再制造加工技術(shù)術(shù)v 先進(jìn)進(jìn)表面工程技術(shù)術(shù)v 再制造毛坯快速成型技術(shù)術(shù)v 納納米減減磨自修復(fù)復(fù)材料v 修復(fù)熱處復(fù)熱處理技術(shù)術(shù)v 產(chǎn)產(chǎn)品性能升級級技術(shù)術(shù)一、再制造技術(shù)的概術(shù) 退役退役發(fā)動發(fā)動機(jī)機(jī)清洗清洗不可再制造件再制造再制造發(fā)動發(fā)動機(jī)機(jī)整機(jī)測試整機(jī)測試裝配裝配合格件報廢報廢不合格件完好件原廠新配件原廠新配件報廢報廢易 損 件可再制造件技技術(shù)術(shù)升升級級、改造件、改造件一、再制造技術(shù)的概術(shù)1.5 發(fā)動機(jī)再制造工藝流程示意圖發(fā)動機(jī)再制造工藝流程示意圖 包裝包裝拆解拆解檢測檢測再制造加工再制造

6、加工檢測檢測 二、國內(nèi)外再制造的最新發(fā)展 2.1 國外再制造情況國外再制造情況 歐美委員會規(guī)定廢舊汽車到歐美委員會規(guī)定廢舊汽車到2015年達(dá)到年達(dá)到95%，目前，目前為為85%。1996年美國專業(yè)化再制造公司有年美國專業(yè)化再制造公司有73000個，每個，每年銷售額超年銷售額超530億美元，直接雇員億美元，直接雇員48萬。歐美國家的再制造，萬。歐美國家的再制造，在再制造設(shè)計(jì)方面，主要結(jié)合具體產(chǎn)品，針對再制造過程中在再制造設(shè)計(jì)方面，主要結(jié)合具體產(chǎn)品，針對再制造過程中的重要設(shè)計(jì)要素如拆卸性能、零件的材料種類、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與的重要設(shè)計(jì)要素如拆卸性能、零件的材料種類、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與緊固方式等進(jìn)行研究。緊固方式等

7、進(jìn)行研究。 2.2 國內(nèi)再制造情況國內(nèi)再制造情況 徐濱士院士率先提出再制造工程的問題，我國再制造產(chǎn)業(yè)徐濱士院士率先提出再制造工程的問題，我國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖晚，但勢頭非常好，目前已成為世界上最發(fā)展雖晚，但勢頭非常好，目前已成為世界上最 重要的再制造重要的再制造中心之一，而且在基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)應(yīng)用開發(fā)方面走在了世中心之一，而且在基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)應(yīng)用開發(fā)方面走在了世界前列。界前列。 在中國率先提出在中國率先提出“再制造再制造”的概念僅的概念僅2008年一年，年一年，在機(jī)械產(chǎn)品領(lǐng)域，就有近在機(jī)械產(chǎn)品領(lǐng)域，就有近30家再制造企業(yè)掛牌，如二汽康明家再制造企業(yè)掛牌，如二汽康明斯發(fā)動機(jī)再制造公司、廣西玉

8、柴發(fā)動機(jī)再制造公司等。目前，斯發(fā)動機(jī)再制造公司、廣西玉柴發(fā)動機(jī)再制造公司等。目前，發(fā)動機(jī)再制造企業(yè)發(fā)動機(jī)再制造企業(yè)濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動力有限公司濟(jì)南復(fù)強(qiáng)動力有限公司是我國最大的再制造是我國最大的再制造企業(yè)，專門從事斯太爾、康明斯、三菱等種類型號，尤其是重企業(yè)，專門從事斯太爾、康明斯、三菱等種類型號，尤其是重型汽車發(fā)動機(jī)的再制造。型汽車發(fā)動機(jī)的再制造。 二、國內(nèi)外再制造的發(fā)展 2.3 再制造的迫切性再制造的迫切性 我國已進(jìn)入機(jī)械裝備和家用電器報廢的我國已進(jìn)入機(jī)械裝備和家用電器報廢的高峰期，再制造勢在必行。目前全國役齡高峰期，再制造勢在必行。目前全國役齡1010年以上的傳統(tǒng)舊機(jī)床超過年以上的傳統(tǒng)舊機(jī)床超過2

9、00200萬臺，萬臺，80%80%的的 在役工程機(jī)械超過保質(zhì)期；年報廢汽在役工程機(jī)械超過保質(zhì)期；年報廢汽車約車約 500500萬輛，報廢電腦、電視機(jī)、電冰萬輛，報廢電腦、電視機(jī)、電冰箱箱16001600萬臺，報廢手機(jī)萬臺，報廢手機(jī)20002000萬部，每年產(chǎn)萬部，每年產(chǎn)生約生約8 8億噸固體廢物。億噸固體廢物。 上述設(shè)備均有進(jìn)行再制造的巨大潛力。上述設(shè)備均有進(jìn)行再制造的巨大潛力。 二、國內(nèi)外再制造的發(fā)展 二、國內(nèi)外再制造的發(fā)展 2.4 再制造的重要意義義 為了緩解有限資源和過度消耗之間的矛盾，最大限度地利為了緩解有限資源和過度消耗之間的矛盾，最大限度地利用廢舊產(chǎn)品的剩余價值，中國在總結(jié)世界各國

10、經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用廢舊產(chǎn)品的剩余價值，中國在總結(jié)世界各國經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出具有中國特色的創(chuàng)造性地提出具有中國特色的4R體系（體系（Reduce減量化、減量化、Reuse再利用、再利用、Recycle再循環(huán)、再循環(huán)、Remanufacture再制再制造）。再制造產(chǎn)品的質(zhì)量和性能達(dá)到或超過原型新品，成本不造）。再制造產(chǎn)品的質(zhì)量和性能達(dá)到或超過原型新品，成本不超過原型新品的超過原型新品的50，節(jié)能，節(jié)能60、節(jié)材、節(jié)材70，對環(huán)境的不良，對環(huán)境的不良影響顯著降低，有力促進(jìn)了資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建影響顯著降低，有力促進(jìn)了資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設(shè)設(shè)1。上述特征可概括為：。上述特征可

11、概括為：“兩型社會、五六七兩型社會、五六七”。 三、再制造的研究內(nèi)容三、再制造的研究內(nèi)容 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，要考慮產(chǎn)品的再制造性設(shè)計(jì)。 在產(chǎn)品的服役至報廢階段，要考慮產(chǎn)品的全壽命周期信息跟蹤。 在產(chǎn)品的報廢階段，要考慮產(chǎn)品的非破壞性拆解、低排放式物理清洗。 3.1 再制造的內(nèi)容再制造的內(nèi)容 要進(jìn)行零部件的失效分析及剩余壽命演變規(guī)律的探索； 要完成零部件失效部位的具有高結(jié)合強(qiáng)度和良好摩擦學(xué)性能的表面涂層的設(shè)計(jì)、制備與加工，以及對表面涂層和零部件尺寸超差部位的機(jī)械平整加工及質(zhì)量控制等。三、再制造的研究內(nèi)容三、再制造的研究內(nèi)容 三、再制造的研究內(nèi)容三、再制造的研究內(nèi)容 再制造的研究內(nèi)容非常廣泛，貫穿產(chǎn)

12、品的全壽命周期，再制造的研究內(nèi)容非常廣泛，貫穿產(chǎn)品的全壽命周期，體現(xiàn)著深刻的基礎(chǔ)性和科學(xué)性。體現(xiàn)著深刻的基礎(chǔ)性和科學(xué)性。主要以先進(jìn)的表面工程技術(shù)主要以先進(jìn)的表面工程技術(shù)為修復(fù)手段為修復(fù)手段。 噴涂修復(fù)技術(shù)噴涂修復(fù)技術(shù)電刷鍍修復(fù)技術(shù)電刷鍍修復(fù)技術(shù)激光修復(fù)技術(shù)激光修復(fù)技術(shù)軸類及一些貴重軸類及一些貴重零件修復(fù)技術(shù)零件修復(fù)技術(shù)納米表面工程技術(shù)納米表面工程技術(shù) 3.2 需要獨(dú)立解決的科學(xué)和技術(shù)問題需要獨(dú)立解決的科學(xué)和技術(shù)問題三、再制造的研究內(nèi)容三、再制造的研究內(nèi)容1234加工對象更苛刻加工對象更苛刻主要有：鍛焊、主要有：鍛焊、熱處理、銑磨件熱處理、銑磨件 尺寸差、殘余應(yīng)尺寸差、殘余應(yīng)力、內(nèi)部裂紋、力、內(nèi)

13、部裂紋、表面變形等缺陷表面變形等缺陷前期處理更繁瑣前期處理更繁瑣再制造的毛坯必再制造的毛坯必須去除油污、水須去除油污、水垢、銹蝕層及硬垢、銹蝕層及硬化層化層質(zhì)量控制更困難質(zhì)量控制更困難再制造毛坯壽命再制造毛坯壽命預(yù)測和質(zhì)量控制，預(yù)測和質(zhì)量控制，因毛坯損傷的復(fù)因毛坯損傷的復(fù)雜性和特殊性而雜性和特殊性而使其非常困難使其非常困難工藝標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)工藝標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格格再制造過程中再制造過程中廢舊零件的尺廢舊零件的尺寸變形和表面寸變形和表面損傷程度各不損傷程度各不相同，必須采相同，必須采用更高技術(shù)標(biāo)用更高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的加工工藝準(zhǔn)的加工工藝 4.1 4.1 表面工程的內(nèi)涵及功能表面工程的內(nèi)涵及功能 表面工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工

14、程表面工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程: :因?yàn)楸砻婀こ淌且员砻婵茖W(xué)為理論基礎(chǔ)，以表面因?yàn)楸砻婀こ淌且员砻婵茖W(xué)為理論基礎(chǔ)，以表面和界面行為為研究對象，首先把互相依存、相互分工的零件基體與零件表面構(gòu)成和界面行為為研究對象，首先把互相依存、相互分工的零件基體與零件表面構(gòu)成一個系統(tǒng)，同時又綜合了失效分析、表面技術(shù)、涂覆層材料、預(yù)處理和后加工、一個系統(tǒng)，同時又綜合了失效分析、表面技術(shù)、涂覆層材料、預(yù)處理和后加工、表面檢測技術(shù)、表面質(zhì)量控制、使用壽命評估、表面施工管理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、表面檢測技術(shù)、表面質(zhì)量控制、使用壽命評估、表面施工管理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、三廢處理和重大工程實(shí)踐等多項(xiàng)內(nèi)容。三廢處理和重大工程實(shí)踐等多項(xiàng)內(nèi)容

15、。四、表面工程技術(shù)四、表面工程技術(shù) 4.2 4.2 表面工程在不同領(lǐng)域的功能表面工程在不同領(lǐng)域的功能 機(jī)械類產(chǎn)品：提高零件表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗疲勞等性能。機(jī)械類產(chǎn)品：提高零件表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗疲勞等性能。 電子電器元件：提高元器件表面的電、磁、聲、光等特殊物理性能。電子電器元件：提高元器件表面的電、磁、聲、光等特殊物理性能。 生物醫(yī)學(xué)材料：提高人造骨骼等人體植入物的耐磨性、耐蝕性及生物兼容生物醫(yī)學(xué)材料：提高人造骨骼等人體植入物的耐磨性、耐蝕性及生物兼容性。性。 工藝品：提高耐蝕性和美觀性。工藝品：提高耐蝕性和美觀性。四、表面工程技術(shù)四、表面工程技術(shù) 表面工程技表面工程技術(shù)術(shù)123

16、454.3 分類：分類：四、表面工程技術(shù)四、表面工程技術(shù) 4.3.1 4.3.1 表面改性表面改性 表面改性是指通過改變基質(zhì)表面的化學(xué)成份以達(dá)到改善表面表面改性是指通過改變基質(zhì)表面的化學(xué)成份以達(dá)到改善表面結(jié)構(gòu)和性能的目的。例如：化學(xué)熱處理、離子注入、滲氮、滲結(jié)構(gòu)和性能的目的。例如：化學(xué)熱處理、離子注入、滲氮、滲碳處理等。碳處理等。四、表面工程技術(shù)四、表面工程技術(shù)表面改性技術(shù)表面改性技術(shù)擴(kuò)散滲入擴(kuò)散滲入（化學(xué)熱處理）（化學(xué)熱處理）離子注入離子注入轉(zhuǎn)化膜技術(shù)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)非金屬元素表面滲擴(kuò)非金屬元素表面滲擴(kuò)金屬元素表面滲擴(kuò)金屬元素表面滲擴(kuò)復(fù)合元素表面滲擴(kuò)復(fù)合元素表面滲擴(kuò)非金屬離子注入非金屬離子注入金屬

17、離子注入金屬離子注入復(fù)合離子注入復(fù)合離子注入電化學(xué)轉(zhuǎn)換膜電化學(xué)轉(zhuǎn)換膜化學(xué)轉(zhuǎn)換膜化學(xué)轉(zhuǎn)換膜金屬著色技術(shù)金屬著色技術(shù) 4.3.2 表面處處理 表面處理：不改變材質(zhì)成分，只改變基質(zhì)材料的組織結(jié)表面處理：不改變材質(zhì)成分，只改變基質(zhì)材料的組織結(jié)構(gòu)及應(yīng)力，以改善性能。如：表面淬火，噴丸輥壓等。構(gòu)及應(yīng)力，以改善性能。如：表面淬火，噴丸輥壓等。四、表面工程技術(shù)四、表面工程技術(shù)表面處理技術(shù)表面處理技術(shù)表面淬火處理表面淬火處理表面變形處理表面變形處理表面納米加工技術(shù)表面納米加工技術(shù)感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火激光加熱表面淬火激光加熱表面淬火電子束加熱表面淬火電子束加熱表面淬火噴丸噴丸輥壓輥壓孔擠孔擠 4.3.

18、3 表面涂覆 在基質(zhì)材料表面制備涂覆層，即表面涂覆是在基質(zhì)表面上形成一種在基質(zhì)材料表面制備涂覆層，即表面涂覆是在基質(zhì)表面上形成一種膜層。涂覆層的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)可以和基質(zhì)材料完全不同，它以滿膜層。涂覆層的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)可以和基質(zhì)材料完全不同，它以滿足表面性能、涂覆層與基質(zhì)材料的結(jié)合強(qiáng)度能滿足工況、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境好足表面性能、涂覆層與基質(zhì)材料的結(jié)合強(qiáng)度能滿足工況、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境好為準(zhǔn)則。為準(zhǔn)則。 如化學(xué)氣相沉積（如化學(xué)氣相沉積（CVD)CVD)、 物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVDPVD）熱）熱 噴涂、堆焊等、噴涂、堆焊等、 電鍍、電鍍、 化學(xué)鍍等?；瘜W(xué)鍍等。四、表面工程技術(shù)四、表面工程技術(shù) 4.

19、3.4 復(fù)復(fù)合表面工程技術(shù)術(shù) 復(fù)合表面工程技術(shù)是對上述三類表面工程技術(shù)的綜合運(yùn)用。復(fù)合表面工程技術(shù)是對上述三類表面工程技術(shù)的綜合運(yùn)用。復(fù)合表面工程技術(shù)是在一種基質(zhì)材料表面上采用了兩種或多種表面復(fù)合表面工程技術(shù)是在一種基質(zhì)材料表面上采用了兩種或多種表面工程技術(shù)，用以克服單一表面工程技術(shù)的局限性，發(fā)揮多種表面工工程技術(shù)，用以克服單一表面工程技術(shù)的局限性，發(fā)揮多種表面工程技術(shù)間的協(xié)同效應(yīng)，從而使基質(zhì)材料的表面性能、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性程技術(shù)間的協(xié)同效應(yīng)，從而使基質(zhì)材料的表面性能、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性達(dá)到優(yōu)化。達(dá)到優(yōu)化。四、表面工程技術(shù)四、表面工程技術(shù)表面改性表面改性表面處理表面處理表面涂覆表面涂覆復(fù)合表面工程技術(shù)復(fù)

20、合表面工程技術(shù) 4.3.5 納納米表面工程技術(shù)術(shù) 納米表面工程技術(shù)是充分利用納米材料、納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)異性能，納米表面工程技術(shù)是充分利用納米材料、納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)異性能，將納米材料、納米技術(shù)與表面工程技術(shù)交叉、復(fù)合、綜合，在基質(zhì)材料將納米材料、納米技術(shù)與表面工程技術(shù)交叉、復(fù)合、綜合，在基質(zhì)材料表面制備出含納米顆粒的復(fù)合涂層或具有納米結(jié)構(gòu)的表層。納米表面工表面制備出含納米顆粒的復(fù)合涂層或具有納米結(jié)構(gòu)的表層。納米表面工程技術(shù)能賦予表面新的服役性能，使零件設(shè)計(jì)時的選材發(fā)生重要變化，程技術(shù)能賦予表面新的服役性能，使零件設(shè)計(jì)時的選材發(fā)生重要變化，并為表面工程技術(shù)的復(fù)合開辟了新的途徑。并為表面工程技術(shù)的復(fù)合開辟了

21、新的途徑。四、表面工程技術(shù)四、表面工程技術(shù) 常用再制造修復(fù)復(fù)技術(shù)術(shù) 五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù)噴涂修復(fù)技術(shù)噴涂修復(fù)技術(shù)激光修復(fù)技術(shù)激光修復(fù)技術(shù)電刷鍍修復(fù)技術(shù)電刷鍍修復(fù)技術(shù) 5.1 機(jī)械零件的檢測和壽命評估技術(shù)機(jī)械零件的檢測和壽命評估技術(shù)n無損檢測手段包括超聲波檢測、相控陣超聲波檢測、渦流檢測、X射線檢測、磁粉檢測等。綜合分析影響檢測結(jié)果的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，系統(tǒng)優(yōu)化無損檢測技術(shù)組合，保障零部件表面及內(nèi)部的缺陷檢出率和檢測速度。n選擇合適的理論和技術(shù)，建 立壽命評估分析模型，評估 零部件的剩余壽命。五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 激光雷達(dá)五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再

22、制造修復(fù)技術(shù)5.1 激光修復(fù)技術(shù)激光修復(fù)技術(shù) 激光切割激光切割五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 激光美容激光美容五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.1 激光修復(fù)技術(shù)原理激光修復(fù)技術(shù)原理 激光是由受激輻射引起的并通過諧振激光是由受激輻射引起的并通過諧振“放大放大”了的光。實(shí)用激光器了的光。實(shí)用激光器有紅寶石激光器、釹玻璃激光器、二氧化碳?xì)怏w激光器。有紅寶石激光器、釹玻璃激光器、二氧化碳?xì)怏w激光器。五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 產(chǎn)生原理：在電管中以光或電流的能量來撞擊某些晶體或原子易受產(chǎn)生原理：在電管中以光或電流的能量來撞擊某些晶體或原子易受激發(fā)的物質(zhì)，使

23、其原子的電子達(dá)到受激發(fā)的高能量狀態(tài)，當(dāng)這些電子要回激發(fā)的物質(zhì)，使其原子的電子達(dá)到受激發(fā)的高能量狀態(tài)，當(dāng)這些電子要回復(fù)到平靜的低能量狀態(tài)時，原子就會射出光子，以放出多余的能量；而接復(fù)到平靜的低能量狀態(tài)時，原子就會射出光子，以放出多余的能量；而接著，這些被放出的光子又會撞擊其它原子，激發(fā)更多的原子產(chǎn)生光子，引著，這些被放出的光子又會撞擊其它原子，激發(fā)更多的原子產(chǎn)生光子，引發(fā)一連串的連鎖反應(yīng)，并且都朝同一個方前進(jìn)，形成強(qiáng)烈而且集中朝發(fā)一連串的連鎖反應(yīng)，并且都朝同一個方前進(jìn)，形成強(qiáng)烈而且集中朝向某個方向的光。向某個方向的光。 5.1.1 激光在激光諧振腔中的產(chǎn)生過程：激光在激光諧振腔中的產(chǎn)生過程：(1

24、00% (100% 反射率反射率) )(95% (95% 反射率反射率）激光激光輸出輸出可調(diào)高壓直流電源CO2 分子分子 陰極陽極反射鏡反射鏡兩塊平行的、間距為波長整數(shù)倍的反射鏡篩選出我們所需要的光子兩塊平行的、間距為波長整數(shù)倍的反射鏡篩選出我們所需要的光子形成優(yōu)質(zhì)的激光光束。形成優(yōu)質(zhì)的激光光束。CO2激光介質(zhì)通過混合氣體使其具有更好的特性。激光介質(zhì)通過混合氣體使其具有更好的特性。N2（氮分子）使得介質(zhì)擁有更高的激發(fā)率（氮分子）使得介質(zhì)擁有更高的激發(fā)率He（氦）用于改善介質(zhì)的導(dǎo)熱特性（氦）用于改善介質(zhì)的導(dǎo)熱特性五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 激光振蕩器反射鏡（45度角）輔助氣體噴

25、射系統(tǒng)工件可調(diào)高壓直流電源聚焦透鏡工件的激光切割由工作臺和工件的激光切割由工作臺和/或切割頭的移動來實(shí)現(xiàn)或切割頭的移動來實(shí)現(xiàn)五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.2 5.2 激光表面處理激光表面處理 采用激光表面處理可以解決某些其他表面處理方法難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)目采用激光表面處理可以解決某些其他表面處理方法難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)目標(biāo)。例如細(xì)長鋼管內(nèi)壁表面硬化，成型精密刀具刃部超高硬化，模具合縫標(biāo)。例如細(xì)長鋼管內(nèi)壁表面硬化，成型精密刀具刃部超高硬化，模具合縫線強(qiáng)化，缸體和缸套內(nèi)壁表面硬化等等。線強(qiáng)化，缸體和缸套內(nèi)壁表面硬化等等。 采用激光熱處理的經(jīng)濟(jì)效益顯著采用激光熱處理的經(jīng)濟(jì)效益顯著優(yōu)于傳統(tǒng)熱

26、處理，例如汽車轉(zhuǎn)向器殼體激光淬火（相變硬化）和鋸齒激光優(yōu)于傳統(tǒng)熱處理，例如汽車轉(zhuǎn)向器殼體激光淬火（相變硬化）和鋸齒激光淬火等。淬火等。 5.2.1 5.2.1 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 激光表面處理技術(shù)在汽車行業(yè)應(yīng)用極為廣泛，在許多汽車關(guān)鍵件上，激光表面處理技術(shù)在汽車行業(yè)應(yīng)用極為廣泛，在許多汽車關(guān)鍵件上，如：缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、派啟發(fā)、閥座、搖臂、鋁活塞環(huán)槽等幾如：缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、派啟發(fā)、閥座、搖臂、鋁活塞環(huán)槽等幾乎都可以采用激光熱處理。乎都可以采用激光熱處理。 例如：美國通用汽車公司用十幾臺千瓦級例如：美國通用汽車公司用十幾臺千瓦級CO2CO2激光器，對換向器殼內(nèi)壁局部硬化，日產(chǎn)激光

27、器，對換向器殼內(nèi)壁局部硬化，日產(chǎn)3 3萬套，提高工效四倍。萬套，提高工效四倍。 我國采我國采用大功率用大功率CO2CO2激光器對汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)行缸孔強(qiáng)化處理，可延長發(fā)動機(jī)大修里激光器對汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)行缸孔強(qiáng)化處理，可延長發(fā)動機(jī)大修里程到程到1515萬公里以上，一臺汽缸等于三臺不經(jīng)處理的汽缸。萬公里以上，一臺汽缸等于三臺不經(jīng)處理的汽缸。五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.3 激光表面處理技術(shù)激光表面處理技術(shù) 分類分類 激光相變硬化（淬火）和退火激光相變硬化（淬火）和退火 激光熔凝激光熔凝 激光熔覆和合金化激光熔覆和合金化 激光沖擊硬化等激光沖擊硬化等五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造

28、修復(fù)技術(shù) 5.3.1 激光淬火激光淬火/覆照相變硬化覆照相變硬化 原理原理 激光覆照相變硬化也叫激光表面淬火。激光覆照相變硬化也叫激光表面淬火。 它以高能密度的激光束快速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間吸收光能并立即轉(zhuǎn)化為熱能，使照射材料表面，使其需要硬化的部位瞬間吸收光能并立即轉(zhuǎn)化為熱能，使激光作用區(qū)的溫度急劇上升到相變溫度以上，形成奧氏體。激光作用區(qū)的溫度急劇上升到相變溫度以上，形成奧氏體。 此時工件基體此時工件基體仍處于冷態(tài)并與加熱區(qū)之間的溫度梯度極高。因此，一旦停止激光照射，仍處于冷態(tài)并與加熱區(qū)之間的溫度梯度極高。因此，一旦停止激光照射，加熱區(qū)因急冷而實(shí)現(xiàn)工

29、件的自冷淬火。從而提高材料表面的硬度和耐磨性。加熱區(qū)因急冷而實(shí)現(xiàn)工件的自冷淬火。從而提高材料表面的硬度和耐磨性。n 應(yīng)用舉例 激光覆照相變硬化一般采用大功率的二氧化碳連續(xù)激光器。激光覆照相變硬化一般采用大功率的二氧化碳連續(xù)激光器。 目前已目前已廣泛應(yīng)用到汽車發(fā)動機(jī)氣缸、機(jī)床導(dǎo)軌及齒輪齒面的熱處理中。廣泛應(yīng)用到汽車發(fā)動機(jī)氣缸、機(jī)床導(dǎo)軌及齒輪齒面的熱處理中。五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù)激光表面激光表面淬火淬火 5.3.2 表面淬火表面淬火 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 自冷淬火自冷淬火 可實(shí)現(xiàn)自冷淬火，不需水或油等淬火介質(zhì)，避免了環(huán)境污染?？蓪?shí)現(xiàn)自冷淬火，

30、不需水或油等淬火介質(zhì)，避免了環(huán)境污染。 加工柔性高加工柔性高 對工件的許多特殊部位，例如槽壁、槽底、小孔、盲孔、深孔以及腔對工件的許多特殊部位，例如槽壁、槽底、小孔、盲孔、深孔以及腔筒內(nèi)壁等，只要能將激光照射到位，均可實(shí)現(xiàn)激光淬火。筒內(nèi)壁等，只要能將激光照射到位，均可實(shí)現(xiàn)激光淬火。 自動化程度高自動化程度高 工藝過程容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化。工藝過程容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化。五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.4 激光表面合金化激光表面合金化 原理原理 激光表面合金化是在高能束激光的作用下，將一種或多激光表面合金化是在高能束激光的作用下，將一種或多種合金元素快速熔入基體表面，使母材與合金材料

31、同時熔化，種合金元素快速熔入基體表面，使母材與合金材料同時熔化，形成表面合金層，從而使基體表層具有特定形成表面合金層，從而使基體表層具有特定 的合金成的合金成 分的技術(shù)。換分的技術(shù)。換 句話講，它是一種句話講，它是一種 利用激光改變金屬或合金表面化學(xué)利用激光改變金屬或合金表面化學(xué) 成分的技術(shù)。成分的技術(shù)。 五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.4.1 激光表面合金化激光表面合金化 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 可以節(jié)約大量具有戰(zhàn)略價值貴重元素、形成具有特殊性能的非平衡可以節(jié)約大量具有戰(zhàn)略價值貴重元素、形成具有特殊性能的非平衡相或非晶態(tài)、晶粒細(xì)化、提高合金元素的固熔度和改善鑄造零件的成分相或非晶態(tài)、晶粒

32、細(xì)化、提高合金元素的固熔度和改善鑄造零件的成分偏析。偏析。 5.5 激光熔覆激光熔覆 原理原理 激光熔覆與激光合金化的原理一致，它是利用激光在基體表面覆蓋激光熔覆與激光合金化的原理一致，它是利用激光在基體表面覆蓋一層具有特定性能的涂覆材料。這類涂覆材料可以是金屬和合金，也可一層具有特定性能的涂覆材料。這類涂覆材料可以是金屬和合金，也可以是非金屬，還可以是化合物及其混合物。在涂覆過程中，涂覆層與基以是非金屬，還可以是化合物及其混合物。在涂覆過程中，涂覆層與基體表面通過熔合結(jié)合在一起，激光熔覆的方式與激光合金化相似。獲得體表面通過熔合結(jié)合在一起，激光熔覆的方式與激光合金化相似。獲得的涂層可以提高材

33、料表面的耐蝕、耐磨、耐熱、減磨以及其他特性。的涂層可以提高材料表面的耐蝕、耐磨、耐熱、減磨以及其他特性。五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.6 5.6 激光沖擊強(qiáng)化激光沖擊強(qiáng)化 原理原理 工件表面涂上一層不透光材料（涂層），再覆蓋一層透光材料工件表面涂上一層不透光材料（涂層），再覆蓋一層透光材料（約束層），高功率密度短脈沖（納秒級）強(qiáng)激光透過約束層照射金屬（約束層），高功率密度短脈沖（納秒級）強(qiáng)激光透過約束層照射金屬材料表面。涂層在極短時間內(nèi)產(chǎn)汽化電離成高溫高壓的等離子體；由于材料表面。涂層在極短時間內(nèi)產(chǎn)汽化電離成高溫高壓的等離子體；由于約束層存在，等離子體的膨脹受限，產(chǎn)生向金屬

34、內(nèi)部傳播的強(qiáng)沖擊波，約束層存在，等離子體的膨脹受限，產(chǎn)生向金屬內(nèi)部傳播的強(qiáng)沖擊波，使金屬材料表層發(fā)生塑性變形，形成激光沖擊強(qiáng)化區(qū)；從而改善金屬材使金屬材料表層發(fā)生塑性變形，形成激光沖擊強(qiáng)化區(qū)；從而改善金屬材料的機(jī)械性能。料的機(jī)械性能。五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.6.1 5.6.1 激光沖擊強(qiáng)化優(yōu)點(diǎn)激光沖擊強(qiáng)化優(yōu)點(diǎn) 與其他激光表面處理比較，激光沖擊處理的突出優(yōu)點(diǎn)是沒有向材料與其他激光表面處理比較，激光沖擊處理的突出優(yōu)點(diǎn)是沒有向材料內(nèi)部的熱傳遞，因此沒有熱影響區(qū)。內(nèi)部的熱傳遞，因此沒有熱影響區(qū)。5.75.7 激光熔凝激光熔凝 原理

35、原理 激光熔凝是將激光束加熱工激光熔凝是將激光束加熱工件表面熔化到一定深度，然后自冷使件表面熔化到一定深度，然后自冷使熔層凝固，獲得較為細(xì)化的均質(zhì)組織熔層凝固，獲得較為細(xì)化的均質(zhì)組織和所需性質(zhì)的表面改性技術(shù)。和所需性質(zhì)的表面改性技術(shù)。五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.7.1 5.7.1 激光熔凝激光熔凝 特點(diǎn)特點(diǎn) 表面熔化時一般不添加任何合金元素，熔凝層與材料基體是天然的表面熔化時一般不添加任何合金元素，熔凝層與材料基體是天然的冶金結(jié)合。冶金結(jié)合。 在激光熔凝過程中，可以排除雜質(zhì)和氣體，同時急冷重結(jié)晶在激光熔凝過程中，可以排除雜質(zhì)和氣體，同時急冷重結(jié)晶獲得的組織有較高的硬度、耐

36、磨性和抗蝕性。獲得的組織有較高的硬度、耐磨性和抗蝕性。 其熔層薄，熱作用區(qū)小，其熔層薄，熱作用區(qū)小，對表面粗糙度和工件尺寸影響不大。有時可以不再進(jìn)行后續(xù)磨光而直接對表面粗糙度和工件尺寸影響不大。有時可以不再進(jìn)行后續(xù)磨光而直接使用。使用。五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.8 電刷鍍修復(fù)技術(shù)電刷鍍修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 電鍍修復(fù)技術(shù)是利用電解方法使電解液中的金屬離子在零件表面上還原電鍍修復(fù)技術(shù)是利用電解方法使電解液中的金屬離子在零件表面上還原成金屬原子并沉積在零件表面上形成具有一定結(jié)合力和厚度鍍層的一種方法。成金屬原子并沉積在零件表面上形成具有一定結(jié)合

37、力和厚度鍍層的一種方法。 電刷鍍?nèi)芤褐苽涫请娝㈠兊年P(guān)鍵技術(shù)之一電刷鍍?nèi)芤褐苽涫请娝㈠兊年P(guān)鍵技術(shù)之一目前商品化的電刷鍍液達(dá)目前商品化的電刷鍍液達(dá)130余種余種合金電刷鍍液：合金電刷鍍液： 二元合金二元合金 Ni-P Ni-W Ni-Co Co-Mo Co-W 三元合金三元合金 Ni-W-Co Ni-W-P Ni-Fe-W Ni-Fe-Co非晶態(tài)電刷鍍液：非晶態(tài)電刷鍍液： 主要集中于主要集中于Ni基含基含P、W、Co的鍍層，其中的硬質(zhì)性顆的鍍層，其中的硬質(zhì)性顆 粒具有彌散增強(qiáng)作用。粒具有彌散增強(qiáng)作用。 5.8.1 5.8.1 電刷鍍原理電刷鍍原理n采用專用的直流電源設(shè) 備，電源的正極接鍍筆，負(fù)極接

38、工件n鍍筆通常采用高純石墨 塊作陽極材料，外包棉 花或滌棉套n基本變化過程金屬離子在液相中傳質(zhì)，到達(dá)陰極表面邊界層金屬離子穿過陰極表面邊界層完成表面轉(zhuǎn)化與陰極的電子交換，金屬原子被還原成吸附態(tài)金屬原子后續(xù)表面轉(zhuǎn)化，金屬原子結(jié)晶五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.8.2 電刷鍍鍍液電刷鍍鍍液 電刷鍍鍍液的分類預(yù)處理液 去除被鍍金屬表面油污、銹蝕、氧化層和各種雜質(zhì) 包括電凈液、活化液電沉積金屬鍍液 單金屬鍍液 合金鍍液退鍍鍍液 從工件表面腐蝕去除金屬或多余鍍層的溶液鈍化和陽極化鍍液 在工件表面生成致密氧化膜特殊用途的鍍液 在工件表面獲得各種特殊功能的表面層，如拋光、染色發(fā)黑、防變色等

39、五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù)修復(fù)實(shí)例修復(fù)實(shí)例 五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù)修復(fù)實(shí)例修復(fù)實(shí)例 五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù)修復(fù)實(shí)例修復(fù)實(shí)例 五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù)5.9 噴涂修復(fù)技術(shù)噴涂修復(fù)技術(shù)5.9.1 5.9.1 熱噴涂及其分類熱噴涂及其分類 以熱源為主分類：以熱源為主分類：1 1）電弧噴涂、）電弧噴涂、2 2）火焰噴涂、）火焰噴涂、3 3）等離子噴涂和）等離子噴涂和 4 4）特種噴涂。）特種噴涂。 熱噴涂：熱噴涂： 利用熱源將噴涂材料加熱至熔融狀態(tài)，并通過氣流吹動使利用熱源將

40、噴涂材料加熱至熔融狀態(tài)，并通過氣流吹動使其霧化后高速噴射到零件表面，形成特定的涂層，以提高工件的性能的其霧化后高速噴射到零件表面，形成特定的涂層，以提高工件的性能的表面技術(shù)。表面技術(shù)。 熱源：氣體、液體燃料，電弧、等離子、激光等。熱源：氣體、液體燃料，電弧、等離子、激光等。 材料：金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料等。材料：金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料等。 性能：耐磨、耐熱、耐蝕、抗氧化、隔熱、導(dǎo)電、絕緣、密封等。性能：耐磨、耐熱、耐蝕、抗氧化、隔熱、導(dǎo)電、絕緣、密封等。 涂層厚度：涂層厚度：5 mm 5 mm.5 mm 5 mm.五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)

41、技術(shù)5.9.2 5.9.2 熱噴涂的一般原理熱噴涂的一般原理實(shí)際上就是用一種熱源，如電弧、離子弧或燃?xì)馊紵幕鹧娴葘⒎蹱顚?shí)際上就是用一種熱源，如電弧、離子弧或燃?xì)馊紵幕鹧娴葘⒎蹱罨蚪z狀的固體材料加熱熔融或軟化，并用熱源自身的動力或外加高速氣流霧或絲狀的固體材料加熱熔融或軟化，并用熱源自身的動力或外加高速氣流霧化化,使噴涂材料的熔滴以一定的速度噴向經(jīng)過預(yù)處理干凈的工件表面。使噴涂材料的熔滴以一定的速度噴向經(jīng)過預(yù)處理干凈的工件表面。 熱噴涂過程中，噴涂材料大致經(jīng)過以下過程熱噴涂過程中，噴涂材料大致經(jīng)過以下過程加熱加速熔化再加速撞擊基體凝固成涂層 五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 5.

42、9.3 5.9.3 熱噴涂基本工藝流程熱噴涂基本工藝流程 1、表面凈化2、表面預(yù)加工3、表面粗化4、預(yù)熱5、噴涂底層6、噴涂工作層7、噴后處理工件表面制備工件表面制備 5.9.4 5.9.4 電弧噴涂電弧噴涂五、常用再制造修復(fù)技術(shù)五、常用再制造修復(fù)技術(shù) 以電弧為熱源，將金屬絲熔化并用高速氣流霧化，使熔融粒子高速噴到以電弧為熱源，將金屬絲熔化并用高速氣流霧化，使熔融粒子高速噴到工件表面形成涂層。工件表面形成涂層。電源：電源：V = 40VV = 40V，I = 100-400AI = 100-400A平的伏安特性。平的伏安特性。電弧噴涂槍，送絲裝置，氣體壓縮機(jī)。電弧噴涂槍，送絲裝置，氣體壓縮機(jī)。電弧噴涂絲材主要有電弧噴涂絲材主要有Al, Zn, Cu, Ni, Al, Zn, Cu, Ni, MoMo等及其合金，以及碳鋼、不銹鋼等。等及其合金，以及碳鋼、不銹鋼等。電弧噴涂原理示意圖壓縮氣體工件金屬絲絲盤送絲裝置 1.1.空氣接頭空氣接頭2.2.手柄開關(guān)手柄開關(guān)3.3.噴槍體噴槍體4.4.導(dǎo)電嘴導(dǎo)電嘴5.