信念來源于責任 夢想成就于堅持

本刊記者/Reporter 汪藝/WANG Yi

再制造是關系我國國計民生的重要的工業技術和系統工程，已經得到國家和行業的高度重視，本刊有幸采訪了這個領域的著名專家徐濱士院士。

信念來源于責任

在談到成長經歷時，徐院士說：“其實這幾十年，我想做的，做到的以及繼續要做下去的，只有一件事——強軍興國。我出生在哈爾濱市一個普通家庭里。我在日本人的侵略下生活了14年，經常看到同胞們被日本人欺負蹂躪。在這期間我深深感覺到必須國強才能家旺，沒有國就沒有家。那時候我就暗暗下決心，一定要讓祖國強大。國家的力量來自于強大的軍事實力，要想實現強國夢，就必須有一支強大的軍隊。沒有它，想維持國家經濟的持續發展是很難的?！?/p>

而在上世紀50年代徐院士給蘇聯專家當翻譯的時候，一個蘇聯專家告訴他：“蘇聯在衛國戰爭期間，每年制造3萬輛新坦克，但是整個戰爭期間卻修理了43萬輛次戰損坦克，最后打敗德國不僅是靠每年3萬輛的制造能力，更重要的是靠43萬輛的修理能力?！边@個事實震撼與激勵著徐院士的報國理想，讓他從維修開始了自己的科學之路、強軍之夢。

徐院士告訴我們從維修到表面工程，再到再制造工程，他的整個科研脈絡，都是以核心帶動整體，以小投入撬動大能力，不斷思考著保持裝備持續戰斗力的更好的方法。為此做過的一些具體事情：在國內率先將等離子噴涂技術用于解決車輛薄壁磨損零件修復的重大難題；研制的電刷鍍設備、各種鍍液及納米電刷鍍技術，可為現場修復大型設備及關鍵零件提供先進技術支撐；開發的納米自修復添加劑新技術，解決了重載荷、極端苛刻環境下的潤滑和抗磨等。徐院士說：“這一系列技術的開發和完善，是我對恢復裝備性能、保持裝備戰斗力、提高裝備保障能力不斷加深的理解?，F在這些技術很多還在不斷地發展和創新，并且融入到了再制造產業當中去。它們的發展，我感覺必將為軍隊和祖國的發展做出新的貢獻?！?/p>

步入再制造領域

時間進入到20世紀90年代末，在總結、探索、把握表面工程的發展方向和未來時，從多年的維修實踐中總結經驗，徐院士發現裝備的失效往往都是由最薄弱零件的失效所引起，只要使最薄弱的零件延壽，裝備的整體性能就能提升。而最薄弱零件或零件最薄弱處的失效，基本都是表面的磨損和腐蝕失效。解決磨損和腐蝕問題，表面工程技術的優勢得天獨厚。為此，當時進行了大膽設想，如果能以廢舊零件為“毛坯”，利用表面工程技術對毛坯的損傷表面進行批量化的修復，進而重新賦予廢舊裝備的服役能力，那必將產生重大的節能、節材和環保效能。這一過程就是“再制造”，再制造定義為廢舊產品高技術修復、改造的產業化。

就在這時，一份來自美國的資料進一步堅定了徐院士搞再制造的決心：1996年美國再制造業的產值達到530億美元，與同年度美國制藥業、計算機制造業和鋼鐵業等支柱產業的產值相當，而就業人數是那些產業的一倍以上；美軍那些本應成為“老古董”的B-52轟炸機等武器裝備，經過再制造后，不僅服役年限延長了幾十年，而且作戰性能得以顯著提升。

徐院士認為：國外的再制造起步雖早，但其再制造模式是有局限的，不完全適合中國的國情，還有很大的提升空間。國外再制造采取的多是換件修理法和尺寸修理法，前者是將損傷的零件整體更換為新品零件，后者是將失配的零件表面尺寸加工到規定的范圍，再配以相應大尺寸的新品零件重新配副。換件修理法更換的失效零件，要么成為垃圾，要么被回爐冶煉，重走一遍熔煉、成形、制造、使用的“耗能、污染”過程；尺寸修理法雖然能恢復零件的出廠性能，但因破壞了互換性而達不到原型機新品的使用壽命。國外的做法雖也有利于節能、節材和環保，但還遠遠不夠，尤其不能滿足中國這樣一個人均資源貧乏、環境污染較重的國家的迫切需求。只有利用先進的表面工程技術，將每一個磨損或腐蝕失配的關鍵零件表面都修好并讓它們重新服役，才能最大限度地滿足節能減排的要求。

就這樣，在黨和國家的大力支持下，中國逐步探索形成了“以高新技術為支撐，以提高舊件利用率為核心，產學研相結合，既循環又經濟”的中國自主創新的再制造模式。我國再制造的舊件利用率已達到85%，而國外只有72%。在節能節材方面，中國已走在了世界前列。

再制造逐漸被大眾所認同，現已被寫入代表國家意志的國務院文件及國家法律。

再制造產業的特點和對策

由于再制造使用的是經過長期服役而報廢的各種成形零件，其損傷失效形式復雜多樣，殘余應力、內部裂紋和疲勞層的存在導致壽命評估與服役周期復雜難測，再制造還要在保持廢舊零（部）件材質和形狀基本不變的前提下，采用高技術恢復原產品的尺寸標準、達到或超過原產品的性能指標、實現原產品的功能升級，同時采用正規化、規?；募庸な侄危虼思庸すに嚫鼮閺碗s。

再制造壽命檢測的核心是疲勞壽命，質量控制的關鍵是裂紋控制，其主要損傷形式是表面磨損。根據再制造產品失效特征和質量性能不低于新品的標準要求，我國通過多年研究、實踐和不斷自主創新，形成中國特色的再制造技術，具體舉例如下：

（1）自動化納米顆粒復合電刷鍍技術

納米電刷鍍技術是自主研發的一項先進的再制造技術。該技術是把納米顆粒加入電刷鍍溶液、并使之和鍍液金屬離子在電刷鍍電場作用下共同沉積在金屬表面，形成納米顆粒復合涂層。通過創造性地解決納米顆粒的分散和在鍍層中沉積難題，所制備的納米復合電刷鍍層中均勻彌散分布大量的硬質納米顆粒，使得再制造零件表面耐磨性、耐高溫性和抗接觸疲勞性能顯著提高，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，并成功應用于飛機發動機葉片、汽車發動機連桿、凸輪軸和缸體的再制造。但由于手工納米電刷鍍生產效率低、勞動強度大，針對重載汽車發動機連桿和缸體缸筒再制造難題和產業化生產需求，我國自主研發了發動機連桿自動化納米電刷鍍專用設備和氣缸筒自動化納米電刷鍍專用設備，實現了鍍液連續供應和循環利用、納米電刷鍍再制造工藝過程綜合監控。生產應用表明，生產率提高5～10倍，再制造消耗材料僅為該零件本體重量的1%～2%，費用是新品價格的1/10，實現了廢舊零件再制造。并且鍍液循環利用，廢水集中處理，實現全過程的綠色化要求。

（2）自動化高速電弧噴涂技術

自主研發了自動化高速電弧噴涂技術，采用機器人或操作機的操作臂夾持噴槍，通過紅外溫度場監測和編程控制高速電弧噴槍實現各種規劃路徑，實時反饋調節噴涂工藝參數，實現自動噴涂作業的智能控制。該技術結合新開發的FeAl和FeAlMn系粉芯絲材制備出的噴涂層，結合強度高，硬度高，耐磨損性能好，已成功應用于廢舊斯太爾發動機缸體的再制造，已完成再制造量200多臺。采用自動化電弧噴涂技術再制造單件發動機缸體時間由手工的1.5 h縮短為20 min，噴涂效率提高3.5倍。

（3）激光熔覆成形技術

使用4 kW IPG光纖激光器，自主研發了激光熔覆成形系統，采用機器人實現激光的多維度輸入，依據紅外溫度檢測精確控制成形過程及瞬時熱輸入，實現增材再制造過程的精確、可靠。該技術再制造的零件結合強度高、性能優異、能夠滿足高性能、復雜零件的再制造和制造要求。自主研發了鐵基自強化合金，具有良好的成形性和工藝性，激光熔覆層具有較好的抗磨損性能和抗接觸疲勞性能，為解決齒類件的再制造難題提供了技術保障。激光立體成形組織致密、無裂紋氣孔等冶金缺陷，成形件力學性能較高，能夠滿足高性能零件再制造的要求。

（4）自動化微束等離子熔覆技術

自主創新設計了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，從而減少了設備的體積，提高了系統的響應特性，使得微束等離子弧的工作更加穩定。利用該技術對發動機廢舊排氣門密封錐面進行再制造后的氣門變形量小，表面硬度恢復到新品數值，力學性能滿足要求，成本僅為新品的1/5。

（5）再制造無損檢測評估技術及其儀器設備

廢舊零部件損傷狀態無損檢測與評估是再制造質量控制體系的重要內容。研究了汽車發動機缸體、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（渦流、超聲、金屬磁記憶、聲發射等），并研制出了高頻渦流無損檢測儀（適用于氣門桿、連桿等，通用性強）、高穿透力超聲無損檢測儀（適用于曲軸等，通用性強）、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、納米復合刷鍍層無損測厚儀等，實現了發動機氣門桿、連桿、曲軸、發動機缸體等重要零部件損傷和無損檢測評估，為再制造產品質量不低于新品的質量控制體系提供了有力保障。相關技術和儀器設備已在濟南復強動力有限公司再制造生產線上應用，為再制造毛坯質量控制體系提供了技術支撐。

機械產品再制造國家工程研究中心

裝甲兵工程學院聯合山東能源機械集團有限公司和北京首科集團公司申報建設的“機械產品再制造國家工程研究中心”，以機械零部件的再制造技術和設備開發為主線，為提高我國機械產品再制造領域的研發水平、制造技術和工程應用水平，提供有效的成果創新和技術服務。

工程中心的最大特色與優勢是所進行的共性關鍵技術研發涉及再制造工藝過程的回收、拆解清洗、再制造加工，以及再制造產品性能檢測與壽命評估的系列行為，是一項系統工程，所從事的再制造對象涉及汽車、工程機械、礦采機械、機床機械等多個工業領域的量大面廣和附加值高的系列機械產品，因此，工程中心可以站在整個機械產品再制造行業的高度，圍繞國家對再制造的整體部署，開展系統、全面的研發與工程化和產業化推廣業務，從而實現引領再制造行業的長遠發展戰略。另外，工程中心的研發產品涉及再制造新材料、新設備與新工藝，這些具有自主知識產權的高新技術成果可以從源頭上最大限度降低再制造成本。

機床再制造

徐院士對機床領域的再制造也很關注。目前，中國各類機床設備保有量近700萬臺，居世界第一，數控化率不到30%，役齡超過10年的傳統機床占一半以上，每年都有大量機床面臨淘汰。機床再制造作為一種基于廢舊機床資源循環利用的機床制造新模式，在我國具有廣闊的發展前景，對于實現我國大量面臨報廢的舊機床資源的循環再利用具有重要意義。特別是2008年以來，隨著金融危機的爆發，新機床市場不斷萎縮，高效、節約、環保的再制造領域為機床制造企業所重視，一些機床制造企業已經開始悄無聲息地把目標轉向了再制造領域。

機床數控化再制造在我國現階段也具有非常重要的意義，可以大大節約設備投資，以較小的代價獲得性能先進的數控機床，提高加工效率和加工質量；可全面提升企業現有機床性能，有效提高企業加工制造能力。我國數控化率整體呈逐年遞增趨勢。不過與日本、美國、德國等發達國家60%～70%的產量數控化率和80%～90%的產值數控化率相比，設備產品的數控化率水平還顯得太低。此外，從1979年開始，我國許多精密機床及大(重)型機床就開始主要依賴于進口。這些重大機床設備的價格極其昂貴，目前很多已接近報廢。面對我國從制造大國轉變為制造強國的發展趨勢，這些各種形式的報廢及老舊機床都將轉入機床再制造的行列。

從經濟性角度來說，機床再制造投入資金少，周期短，節能節材環保等政策優勢明顯。對于附加價值很高的普通機床或數控機床，通過再制造充分利用機床的原有零部件，節約制造這些零部件的成本，平均可比購置同樣性能級別的新機床節約成本60%～80%，且再制造后的機床不低于原有新機床的性能水平。同時，用戶可以根據機床的狀態及工藝要求來選擇數控系統或其他功能，進一步提高機床的數字化程度。

對未來機床再制造發展的方向，徐院士認為主要是注意兩個方面：

（1）要以一系列先進技術作為機床再制造業的實現方法，不能再重復制造業發展中低水平、低質量、低效益的老路。

再制造的首要標準就是質量不低于新品，同時要具有節能減排，綠色環保等一系列社會效益。因此，不能走先污染再治理這一老路，不能使用低水平的老辦法，不能以子孫后代的健康為代價?，F階段，我國再制造技術已經走在了世界的前沿，針對性、可操作性、環保性都很強。這些發展再制造的企業，必須吸收消化我國的先進技術，同時不斷提高管理質量。只有這樣，才能真正的做到節能、環保；也只有這樣，才是徐院士提出“再制造”的真正本意。

（2）機床再制造產業的發展，要做到不急不躁，穩步前進，與政府向導，與社會需求相統一。

作為再制造領域的一個重要方向，機床再制造具有可觀的發展前景以及巨大的環境收益。然而作為一個新興產業，其產業化體系尚處于初級階段，市場不完善，發展過程將會遇到技術能力與人才質量、質量體系建設與盈利能力培養等等一系列矛盾問題。機床再制造產業將不斷成熟，標準化、規范化以及蘊含世界領先技術能力，將形成基于廢舊機床資源重用與再制造的新興機床制造業、機床維修與升級服務業、機床以舊換新綜合產業、各機床制造廠家的集成特約維修部、各生產企業的設備維修車間等形式的新型產業化模式。

在產業化發展過程中，由于機床制造商是廢舊機床的原始生產者，具有技術、人才、品牌、信息等各方面的優勢，將在機床再制造產業化，特別是基于廢舊機床再制造的新興機床制造業、機床以舊換新、機床維修升級服務發展過程中發揮重要的作用。機床維改服務商將可能發展成為機床制造商與機床用戶的第三方機床再制造商。

徐院士在表面工程和再制造領域所作的工作對筆者產生了極大的影響，筆者認為我們都應該在各自的工作領域承擔責任，堅持努力，為祖國的發展做出自己的貢獻。