廢舊齒輪及齒輪變速器再制造方法研究

廢舊齒輪及齒輪變速器再制造方法研究

1齒輪齒輪箱的環(huán)保改造齒輪和齒輪變速器是設(shè)備中連接和傳輸動力的一般部件。廣泛應(yīng)用于金屬切割機、航空、電能系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)機械、運輸機械、冶金機械等現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備。但由于其本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工作環(huán)境惡劣等原因,齒輪及齒輪箱容易受到損害和出現(xiàn)故障。如何最有效地利用資源和最低限度地產(chǎn)生廢棄物,已成為解決環(huán)境和資源問題的治本之道。新世紀(jì),一個全新的制造領(lǐng)域(產(chǎn)業(yè))——綠色再制造工程應(yīng)運而生并迅速發(fā)展,成為解決資源浪費、環(huán)境污染和廢舊設(shè)備改造的最佳方法和有效途徑。對廢舊齒輪變速箱進行再制造方法研究,可大量恢復(fù)齒輪箱及其零部件的性能,延長使用壽命,降低全壽命周期費用,節(jié)能節(jié)材,減少環(huán)境污染,并為最終實現(xiàn)廢舊齒輪箱的產(chǎn)業(yè)化實施提供理論依據(jù)。2發(fā)、設(shè)計、制造費綠色再制造工程是以產(chǎn)品全壽命周期設(shè)計和管理為指導(dǎo),以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為目標(biāo),以先進制造技術(shù)、現(xiàn)代表面技術(shù)和高新技術(shù)等先進技術(shù)為基礎(chǔ),以產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段,是對廢舊產(chǎn)品進行修復(fù)和改造等一系列技術(shù)措施和工程活動的總稱。全壽命周期費用分析研究顯示,機電產(chǎn)品的使用和維修所消耗的費用往往數(shù)倍于前期(開發(fā)、設(shè)計、制造)費用。再制造工程是針對損壞或報廢的零部件,在失效分析、壽命評估等全壽命分析的基礎(chǔ)上,進行再制造工程設(shè)計,采用高新表面工程技術(shù)、快速成型技術(shù)等先進制造技術(shù),使再制造產(chǎn)品質(zhì)量達到或超過新品,以形成再制造新產(chǎn)品的系統(tǒng)工程。再制造工程在產(chǎn)品壽命周期中的地位和作用可簡略地用圖1表示。傳統(tǒng)的產(chǎn)品壽命周期是“從研制到墳?zāi)埂?即產(chǎn)品使用到報廢為止,其物流是一個開環(huán)系統(tǒng)。而綠色產(chǎn)品壽命周期是“從研制到再生”,其物流是一個閉環(huán)系統(tǒng)。廢舊產(chǎn)品經(jīng)分解、鑒定后可分為4類零部件:(1)可繼續(xù)使用,即直接回用件;(2)通過再制造加工可修復(fù)或改進,即可再制造件;(3)因目前無法修復(fù)或經(jīng)濟上不合算而通過再循環(huán)變成原材料,即材料回收件;(4)目前只能做環(huán)保處理的,即直接廢棄件。廢舊產(chǎn)品的可再制造件,經(jīng)再制造工程處理,可制成合格產(chǎn)品重新投入使用,開始了新的生命周期;而材料回收件則通過材料回收處理變成了原材料,以便最大限度地利用廢舊產(chǎn)品中可利用的資源,延長產(chǎn)品的生命周期,最大限度地減少對環(huán)境的污染。3電弧噴涂技術(shù)表面工程是經(jīng)表面預(yù)處理后,通過表面涂覆、表面改性或多種表面工程技術(shù)復(fù)合處理,改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)等,以獲得所需要表面性能的系統(tǒng)工程。傳統(tǒng)的表面工程技術(shù)主要應(yīng)用于零件材料的改性,以提高其力學(xué)和機械性能。由于該技術(shù)能完成失效零件的增材、裂紋修補等功能,實現(xiàn)失效零件修復(fù)再利用,因此該技術(shù)正越來越多地應(yīng)用于再制造工程中,已經(jīng)成為綠色再制造工程的工藝技術(shù)基礎(chǔ)。電弧噴涂技術(shù)是熱噴涂技術(shù)的一種,是表面工程技術(shù)的重要組成部分。為了改善基體材料的表面性質(zhì),電弧噴涂在兩電極間施加一定電壓產(chǎn)生電弧,用電弧產(chǎn)生的熱量使金屬焊絲熔化,熔化的熔滴在壓縮空氣的作用下,噴向基體形成涂層。在能源利用率方面,等離子噴涂為12%,火焰噴涂為13%,而電弧噴涂卻為57%,可見電弧噴涂的節(jié)能效果十分突出,能源利用率明顯高于其他噴涂方法。電刷鍍又稱刷鍍,仍屬于電沉積范疇,但技術(shù)特征與傳統(tǒng)電鍍有很大區(qū)別。電刷鍍使用專用電源、鍍筆和刷鍍液,無需常規(guī)電鍍槽,故有時也稱為無槽電鍍。電刷鍍的應(yīng)用有以下特點:鍍層性能好、結(jié)合強度高、沉積速度快、工件無熱變形、施工方便、容易掌握、對環(huán)境污染小、成本低廉、經(jīng)濟效益和技術(shù)效果好,具有廣泛的適用性等。4失效零件再制造加工工藝變速箱是機械設(shè)備的重要傳動部件,其運行正常與否直接影響整車的工作。由表1給出了在變速箱中各類零件的失效比重?？梢?廢舊齒輪箱主要的失效主要發(fā)生在齒輪、軸承和軸等零件上,要對變速箱實施綠色再制造技術(shù),必須對這三大件運用表面工程技術(shù)手段進行修復(fù)和性能升級。廢舊齒輪箱產(chǎn)品進入再制造工序后,可采取圖2所示的工藝方案。(1)全面拆解舊機拆解中直接淘汰舊機中簡單、附加值低的易損零件,一般這些零件因磨損、老化等原因不可再制造或者沒有再制造價值,裝配時直接用新品替換。(2)清洗拆解后保留的零件根據(jù)零件的用途和材料,選擇不同的清洗方法,如:高溫分解、化學(xué)清洗、超聲波清洗、振動研磨、液體噴砂、干式噴砂等。(3)對清洗后的零件進行嚴(yán)格的檢測判斷檢測后的零件可分為3類:(1)可直接用于再制造發(fā)動機裝配的零件,這類零件80%以上可直接應(yīng)用;(2)可再制造修復(fù)的失效零部件,這類零件可再制造率一般達80%以上;(3)需用新品替代的淘汰零件。(4)失效零件的再制造加工對失效零件的再制造加工,則可利用表面工程技術(shù)進行再制造。從制造工藝角度,通常根據(jù)零件的失效原因不同表面工程技術(shù)的應(yīng)用目的是不同的:(1)增材對于磨損失效類零件,通過增材使零件獲得新的加工余量,以便可采用機加工技術(shù)重新加工,使其達到原設(shè)計的尺寸、形位公差和表面質(zhì)量要求;(2)性能恢復(fù)對于失效形式是腐蝕、劃傷、變形或出現(xiàn)裂紋的零件,可以采用先進的表面處理技術(shù)進行恢復(fù),如采用高速電弧噴涂技術(shù),在零件表面形成致密的、具有高結(jié)合強度的組織以恢復(fù)其使用性能。(5)將全部檢驗合格的零部件與加入的新零件,嚴(yán)格按照新品生產(chǎn)要求裝配成再制造產(chǎn)品。(6)對再制造產(chǎn)品按照新機的標(biāo)準(zhǔn)進行整機性能指標(biāo)測試,應(yīng)滿足新機設(shè)計要求。(7)對新機外表噴漆和包裝入庫,并根據(jù)客戶訂單發(fā)送至用戶。5綠色再制造工程的展望綠色再制造工程在國外僅有十幾年的歷史,在我國則剛剛起步,因而其基礎(chǔ)理論和相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)尚在不斷的研究與發(fā)展之中。但毫無疑問,作為符合可持續(xù)發(fā)展的綠色再制造工程必將得到越來越多的重視。齒輪箱作為一種重要