陳治宏，胡增榮，周真來

（蘇州大學(xué)，江蘇蘇州215137）

機(jī)車車輛綠色再制造研究

陳治宏，胡增榮，周真來

（蘇州大學(xué)，江蘇蘇州215137）

我國鐵路事業(yè)發(fā)展迅猛，為推動(dòng)我國鐵路事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)在鐵路行業(yè)中推動(dòng)綠色再制造工程的廣泛應(yīng)用。選取鐵路機(jī)車車輛及其零部件作為分析對象，簡述了再制造產(chǎn)業(yè)以及機(jī)車車輛再制造發(fā)展現(xiàn)狀，分別探討了再制造零部件的選擇，再制造技術(shù)的應(yīng)用，以及再制造零部件的可能利用模式。

機(jī)車車輛；再制造；可持續(xù)發(fā)展

我國鐵路事業(yè)發(fā)展迅猛，2015年底，我國鐵路運(yùn)營總里程達(dá)到12.1萬公里［1］。同時(shí)，鐵路機(jī)車保有量也迅速增加，2014年末，我國的鐵路機(jī)車車輛保有量已達(dá)到20 000臺(tái)，每年的機(jī)車報(bào)廢量亦足夠可觀。借助“4R”（減量化Reduce、再利用Reuse、再循環(huán)Recycle和再替代Replace）的理念，引入再制造Remanufacture技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車車輛再制造，將會(huì)是處理廢舊機(jī)車車輛的重要選擇。

再制造是指基于機(jī)械設(shè)備全壽命周期理論，在節(jié)約、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效的原則下，為了改善、提升廢舊設(shè)備性能，以先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段，進(jìn)行修復(fù)、改造廢舊設(shè)備的一系列技術(shù)措施或工程活動(dòng)的總稱［2］。

根據(jù)《機(jī)車報(bào)廢管理辦法》，機(jī)車車輛一次維修費(fèi)用超過此類新車現(xiàn)價(jià)的60%時(shí)，應(yīng)當(dāng)辦理機(jī)車車輛報(bào)廢申請手續(xù)［3］，而根據(jù)NRE（National Railroad E-quipment）的數(shù)據(jù)，再制造一輛機(jī)車的成本是不到新機(jī)車現(xiàn)價(jià)的60%，經(jīng)濟(jì)上可行；在機(jī)車性能上，一次再制造可提升機(jī)車性能使之壽命延長15～20年，性能改善上值得。

1　國內(nèi)外再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

再制造最早的雛形誕生于美國，1980年左右美國正式提出“再制造”，之后形成了目前全球最大的再制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模。日本的再制造產(chǎn)業(yè)涵蓋眾多的產(chǎn)品類型，小到墨盒、打印機(jī)，大到汽車、工程機(jī)械。歐盟的“歐盟再制造網(wǎng)絡(luò)（ERN）”基金項(xiàng)目，幫助企業(yè)發(fā)展、宣傳再制造，提高社會(huì)知名度［4］。

我國的再制造發(fā)展晚，速度快。首先，徐濱士于上世紀(jì)末提出“再制造”。2004年，再制造被作為打造循環(huán)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略之一。2009年，再制造被列入循環(huán)經(jīng)濟(jì)法。2014年國務(wù)院提出“積極發(fā)展再制造專業(yè)技術(shù)服務(wù)”。《中國制造2025》提出“促進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展［5］?！?013年世界再制造峰會(huì)在上海舉辦，而峰會(huì)舉辦將實(shí)現(xiàn)機(jī)制化，中德美三國擔(dān)任聯(lián)合主席，這表明我國再制造水平得到國際認(rèn)可。

當(dāng)今，汽車等產(chǎn)品的再制造更為普及，機(jī)車車輛再制造并不廣泛。但機(jī)車車輛再制造優(yōu)勢得天獨(dú)厚，既可借鑒汽車再制造，又可參考大型工程機(jī)械再制造。我國在機(jī)車車輛再制造的發(fā)展上值得肯定，如北車大連機(jī)車車輛公司入選工信部第一批再制造試點(diǎn)企業(yè)名單，徐工等企業(yè)也在參與相關(guān)零部件的再制造等。

2　機(jī)車車輛再制造中的幾個(gè)問題

機(jī)車車輛的再制造，要?dú)w結(jié)于零部件的再制造。再制造針對喪失原有性能的零部件，比如失效、損傷，對其進(jìn)行分析、評估后選擇出適合的零件，采用表面修復(fù)、再加工選配等再制造手段，使其性能指標(biāo)達(dá)到或超過新零件的過程。流程如圖1所示。

圖1　機(jī)車車輛再制造流程示意圖

2.1再制造零部件的選擇

對于一個(gè)零部件，首先要判斷決定是否對其再制造，然后才是采用何種技術(shù)如何進(jìn)行再制造。而判斷的這一階段主要涉及機(jī)車的拆解、零部件的清洗，之后進(jìn)行零部件的評估與選擇。一些零部件是否具有再制造的必要，在機(jī)車拆解、零部件清洗前可以知道，因其可能損傷過大，不適合再制造。

通?；诩夹g(shù)和經(jīng)濟(jì)成本層面判斷：技術(shù)上能否改善提升零部件性能，經(jīng)濟(jì)上能否顯著降低成本。無法初步判斷是否適合再制造的零件，經(jīng)機(jī)車無損、高效拆解后，需要進(jìn)行清洗，除去表面油塵、涂漆、腐蝕層等。清洗后的零件，經(jīng)無損檢測，參考工況等信息，參數(shù)化建模形成可再制造評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，判斷是否適宜再制造。

2.2再制造中的核心技術(shù)

按再制造的流程，再制造技術(shù)分為三類：再制造拆解與清洗技術(shù)、再制造成形與加工技術(shù)、再制造無損檢測與壽命評估技術(shù)［6］。

再制造拆解與清潔技術(shù)是對機(jī)車及零部件進(jìn)行初步處理，對象化、清潔化，使之能成為直接加工的零部件，為下一步的再制造處理打好基礎(chǔ)。主要有軸、桿等的無損拆解技術(shù)，以及高溫、高壓沖洗，油漆清除等表面清潔、預(yù)處理技術(shù)。

再制造成形與加工技術(shù)是機(jī)車車輛再制造工程的關(guān)鍵，表面工程技術(shù)是其支撐技術(shù)。根據(jù)需求不同，表面工程技術(shù)分為滿足改善零部件性能需求的納米表面工程技術(shù)和適應(yīng)自動(dòng)化需求的自動(dòng)化表面工程技術(shù)。為改善性能，如彌補(bǔ)表面損傷部位、提高強(qiáng)度等，可采用激光、等離子、堆焊熔覆成形技術(shù)；而在不適用熔覆成形的表面，如硬度過高時(shí)，可采用噴涂技術(shù)，利用高速電弧、高效能超音速等離子、超音速火焰等；為滿足批量化、自動(dòng)化的要求，又引入自動(dòng)化噴涂、電刷鍍技術(shù)。針對不同零件、不同需求，又有針對性地選擇相應(yīng)技術(shù)，如面積較大的零部件如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、曲軸箱體可使用電刷鍍、自動(dòng)化高速電弧噴涂技術(shù)，而容易變形的中小零部件需要較小的加工熱量輸入，可采用自動(dòng)化微束等離子弧熔覆技術(shù)。

再制造無損檢測和壽命評估技術(shù)通過獲取零部件的尺寸、損傷、疲勞等信息，分析再制造可行性、修復(fù)加工的表面部位以及性能改善和提升。再制造無損檢測分為前中后三期，前期是為了獲得零部件損傷、疲勞信息，以確定加工修復(fù)的具體對象，中期是對尺寸、表面等進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，后期主要是檢測再制造的零部件是否合格。其中多數(shù)檢測技術(shù)基于通用檢測評估技術(shù)，比如利用超聲波對缺陷零部件進(jìn)行綜合無損檢測，利用有限元與熱耦合等對零部件建模，進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變、壽命分析。還有一些針對性檢測技術(shù)，如針對形態(tài)各異的零部件，再制造零件表面涂層結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜的工廠環(huán)境中，對表面涂層進(jìn)行結(jié)合強(qiáng)度高精度檢測；再制造零件動(dòng)態(tài)健康監(jiān)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對再制造零部件失效狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而給出及時(shí)預(yù)警信息，以避免零部件的突然失效。

2.3再制造零部件的“出路”

維持原有用途：一般的零件磨耗，表面工程技術(shù)足以恢復(fù)零部件原有性能，維持本來的用途，如噴涂、電刷鍍技術(shù)處理零部件。比如，機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、曲軸箱體的表面磨損，可利用等離子弧熔覆技術(shù)處理，改善原有性能；發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片在利用納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)之后，抗微動(dòng)磨損性能顯著提高；鐵基合金鍍鐵再制造技術(shù)運(yùn)用于機(jī)車大型曲軸之后，此類零部件能夠批量再制造，不僅安全可靠，而且工期短，成本低［7］。

改變原有用途：有的機(jī)車零部件出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)，再制造可能得不償失。這時(shí)，考慮改變用途，如機(jī)車的長軸斷裂時(shí)，通過再制造處理后，可作為機(jī)車或者其他設(shè)備的短軸使用；甚至，對于客貨車機(jī)車整體再制造之后，用作工礦企業(yè)的機(jī)車，也是一種選擇［8］。

3　結(jié)束語

綠色再制造技術(shù)因其本身降低成本、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，更多地融入到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中去。在交通行業(yè)，機(jī)車車輛耗費(fèi)資源多、成本較高，如果將綠色再制造技術(shù)運(yùn)用到機(jī)車車輛及其零部件的維護(hù)、加工中去，將更好地為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

［1］中國國務(wù)院.2016年國務(wù)院政府工作報(bào)告［EB/OL］.http:// www.china.com.cn/education/2016-03/06/content_37950443. htm.2015-03-16.

［2］徐濱士.工程機(jī)械再制造極其關(guān)鍵技術(shù)［J］.工程機(jī)械，2009，（08）：56-60.

［3］鐵運(yùn)［2006］25號(hào).機(jī)車報(bào)廢管理辦法［EB/OL］.http://bbs. railcn.net/thread-207363-1-1.htm l.2006-03-03.

［4］財(cái)經(jīng)界.再制造發(fā)展空間巨大［EB/OL］.http://news.hexun.com/ 2014-07-09/166463147.htm l.2014-07-09.

［5］國發(fā)〔2015〕28號(hào).中國制造［EB/OL］.http://www.yueyang.gov. cn/web/2570/2580/2700/content_521494.htm l.2015-05-08.

［6］工信部聯(lián)節(jié)［2012］198號(hào).機(jī)電產(chǎn)品再制造技術(shù)及裝備目錄［EB/OL］.http://www.eiabbs.cn/forum.php mod=viewthread&tid= 8284.2012-04-28.

［7］董文仲.曲軸鐵基合金鍍鐵再制造技術(shù)工藝應(yīng)用研究［J］.柴油機(jī)，2011，（02）:43-46.

［8］王漢東.關(guān)于DF4B型機(jī)車再制造工程的初步研究［J］.內(nèi)燃機(jī)車，2015，（06）:29-32.

Research on Green Remanufacturing of Locomotive

CHEN Zhi-hong，HU Zeng-rong，ZHOU Zhen-lai
（Soochow University，Suzhou Jiangsu 215137，China）

China's railway industry is developing rapidly，in order to promote the sustainable development of China's railway industry shall promote green remanufacturing engineering for a wide range of applications in the railway industry.This paper selects railway locomotive vehicles and parts as the object of study，and expounds the remanufacturing industry and locomotive vehicle remanufacturing development，respectively discusses the locomotive vehicle parts remanufacturing options，remanufacturing technology application，and remanufacturing partsmay use patterns.

locomotive vehicle；remanufacture；sustainable development

U26

A

1672-545X（2016）06-0117-03

2016-03-23

陳治宏（1993-），男，山東棗莊人，本科在讀，研究方向?yàn)闃I(yè)車輛工程。