液壓挖掘機再制造工程及產(chǎn)業(yè)體系研究

呂其惠

（廣東交通職業(yè)技術學院，廣東 廣州 510650）

LQi-hui

(Guangdong Communication Polytechnic, Guangzhou 510650, China)

0 引言

挖掘機是工程建設、資源開采和農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)必不可少的工程機械設備，2011年我國挖掘機產(chǎn)銷量18.21萬臺，挖掘機保有量達121.8萬臺，已成為世界最大挖掘機生產(chǎn)國和最大的挖掘機銷售市場。相比挖掘機制造的成熟狀態(tài)和歐美國家成熟的產(chǎn)品回收體系及再制造技術，我國每年因故障率高、技術落后和經(jīng)濟性差等原因報廢的挖掘機數(shù)量超過10萬臺，造成了大量資源的浪費，挖掘機行業(yè)的資源流通狀況令人擔憂。挖掘機屬于價格昂貴、技術含量高、附加值高、產(chǎn)量大的工程機械產(chǎn)品，具有非常高的再制造價值。為了實現(xiàn)挖掘機產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展最大限度地利用廢舊產(chǎn)品的剩余價值，提高資源利用率和加大環(huán)境保護必須實現(xiàn)挖掘機產(chǎn)業(yè)的綠色再制造。挖掘機再制造領域具有廣闊的發(fā)展前景。

1 挖掘機再制造工藝流程及技術

挖掘機再制造是以產(chǎn)業(yè)化方式對廢舊挖掘機進行高技術的修復和改造。傳統(tǒng)的挖掘機壽命周期流通是“設計→生產(chǎn)→銷售→使用→報廢”的開環(huán)系統(tǒng)，而綠色再制造挖掘機的生命周期的流通是“設計→生產(chǎn)→銷售→使用→再制造”的閉環(huán)系統(tǒng)［1］。再制造的挖掘機產(chǎn)品質(zhì)量和性能等同于新品甚至超過新品，但挖掘機再制造的成本僅為新品的50%，例如挖掘機核心部件發(fā)動機再制造成本與制造成本相比（如圖1所示）勞動成本降低35%，能源消耗降低50%、材料消耗降低82%。挖掘機再制造對環(huán)境的不良影響顯著降低，有力促進了資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設。

圖1 制造成本對比圖

1.1 挖掘機再制造工藝流程

挖掘機再制造與維修有著本質(zhì)區(qū)別，再制造是經(jīng)過檢測（劃痕試驗、摩擦試驗、疲勞實驗和高溫試驗等）、仿真和分析，針對挖掘機零部件不同的失效原因采取系列再制造加工工藝和先進的表面工程技術手段進行再制造修復、加工，提升挖掘機的技術性能和技術等級。實施再制造工程后的挖掘機達到甚至超過新機技術的標準［2］。維修只是通過檢測（僅對產(chǎn)品表面磨損狀況簡單檢測）后對局部損壞的零部件進行更換和修復，使設備回復到故障前的正常工作狀態(tài)；挖掘機再制造工程屬于綠色制造，對老舊機進行技術性能升級是再制造工程的核心，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。挖掘機再制造工程需要經(jīng)過拆解、清洗、檢測、壽命評估、再制造加工和裝配等流程，工藝流程如圖2所示。

1.2 再制造表面工程技術

圖2 挖掘機再制造工藝流程圖

液壓挖掘機再制造是一個系統(tǒng)工程，主要包括柴油發(fā)動機總成、液壓件、金屬結(jié)構件和電氣件等部件的再制造。挖掘機再制造工程技術主要以先進的表面工程技術為主要手段把互相依存、相互分工的零件基體與零件表面構成一個系統(tǒng)，綜合失效分析、表面技術、涂覆層材料、預處理和后加工、表面檢測技術、表面質(zhì)量控制、使用壽命評估、表面施工管理、技術經(jīng)濟分析、三廢處理和重大工程實踐等多項內(nèi)容修復和強化失效零部件［3］。挖掘機再制造的技術領域非常廣泛，貫穿產(chǎn)品的全壽命周期，常用的修復技術包括：噴涂修復技術、電刷鍍修復技術和激光修復技術。

1.2.1 激光修復技術

激光修復技術是利用激光器振蕩器產(chǎn)生強烈且集中朝向某個方向的光，通過透鏡后形成具有恒定光斑大小和能量密度的激光光束聚焦在被加工零件表面進行熱處理，實現(xiàn)切割、表面處理（強化、硬化、退火、熔覆和合金化）等。挖掘機柴油機系統(tǒng)部件（如缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、閥座和搖臂）、液壓系統(tǒng)部件（如液壓缸合縫線強化、液壓缸和液壓管內(nèi)壁表面硬化）、金屬結(jié)構件（切割、熔覆和合金化）等都可以采用激光熱處理。

1.2.2 噴涂修復技術

噴涂修復技術利用熱源將噴涂材料加熱至熔融狀態(tài)，并通過氣流吹動使其霧化后高速噴射到零件表面，形成特定的涂層，以提高零件性能的表面技術。挖掘機減速機構、各類磨損的軸類、液壓精密部件、金屬結(jié)構件均可以采用此技術手段進行修復。

1.2.3 電刷鍍修復技術

電鍍鍍修復技術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。挖掘機電氣系統(tǒng)電機轉(zhuǎn)子、液壓系統(tǒng)齒輪泵等都可以采用電刷鍍修復技術進行處理。

2 挖掘機再制造工程體系的建立

挖掘機綠色再制造工程是一種具有專業(yè)性、互換性、批量化、規(guī)范化的生產(chǎn)方式，產(chǎn)品需要面向市場，參與市場競爭。再制造是挖掘機生命周期（生命周期流程如圖3所示）的一個重要組成部分，在實施再制造過程中應以產(chǎn)品全壽命周期設計和管理為指導，以優(yōu)質(zhì)高效節(jié)能節(jié)材環(huán)保為目標，實行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)營模式；建立再制造的行業(yè)標準，即建立科學合理的流通系統(tǒng)、完善的再制造工藝技術標準和質(zhì)量檢測標準等再制造規(guī)范化的標準體系。

圖3 挖掘機生命周期流程圖

2.1 建立再制造挖掘機科學的流通體系

科學的流通體系有利于引導客戶將老舊挖掘機進入再制造工程體系，企業(yè)再制造產(chǎn)品順利返銷市場，是確保再制造工程產(chǎn)業(yè)化可持續(xù)發(fā)展的途徑。再制造挖掘機的流通體系應該包括以下內(nèi)容：

a）合理的價格評估系統(tǒng) 科學的價格評估體系包括：老舊挖掘機的收購價格和再制造挖掘機的定價；建立合理評估體系，借助計算機自動評估系統(tǒng)，有利于供需雙方的互信，以經(jīng)濟手段確保老舊挖掘機穩(wěn)定的來源和產(chǎn)品順利返銷市場；

b）再制造挖掘機物流體系 體系涉及流通和制造成本，包括舊機的拆解地點和運輸方式選擇、再制造采用分布式或集中式等，應根據(jù)具體情況作出科學論證；

c）技術服務保障體系 再制造技術服務標準應等同或超過新機服務標準，完善的售后服務才能使用戶買的放心、用的安心，有利于改變我國挖掘機用戶寧愿多花錢也要購買新機的消費習慣，培育消費市場。

2.2 產(chǎn)品質(zhì)量評估體系

完善的再制造工藝技術標準、質(zhì)量檢測標準是保障再制造挖掘機等同或超過新機的保障措施。挖掘機再制造企業(yè)應根據(jù)具體產(chǎn)品特點制定出具有良好通用性和可操作性的標準方案，政府部門應出臺相關產(chǎn)品的質(zhì)量和性能檢驗評價標準，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品質(zhì)量評估體系涉及以下內(nèi)容。

2.2.1 再制造零部件性能評價標準

制定科學的性能評價標準有利于對零部件狀況準確的判斷、分級管理和正確處理。如再制造產(chǎn)品性能評價與質(zhì)量檢測標準、廢舊零件剩余壽命評估標準等。通過建立零部件壽命預測評估模型確定零部件的剩余壽命及可制造性。根據(jù)檢測和壽命評估將零部件分為可利用件（一級件）、可再制造件（二級件）、可利用材料件（三級件）和環(huán)保處理件（四級件），進行分級管理和區(qū)別處理。

2.2.2 再制造加工標準

再制造過程中廢舊零件的尺寸變形和表面損傷程度各不相同，再制造過程需采用更高技術標準的加工工藝，因此必須制定出科學的加工工藝標準并嚴格執(zhí)行。如再制造發(fā)動機工藝流程標準、噴涂修復工藝標準、電刷鍍修復工藝標準等零部件加工工藝標準。

2.2.3 再制造產(chǎn)品的檢驗標準

建立液壓件質(zhì)量檢測標準、金屬件檢測標準、再制造挖掘機試機考核標準等整機和零部件檢驗標準，確保產(chǎn)品出廠的質(zhì)量。

3 挖掘機再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響因素及對策

為了促進再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，緩解有限資源和過度消耗之間的矛盾，我國在總結(jié)世界各國經(jīng)驗的基礎上，創(chuàng)造性地提出具有中國特色的4R體系（Reduce減量化、Reuse再利用、Recycle再循環(huán)、Remanufacture再制造）；2008年國家標準化管理委員會批準成立了“全國綠色制造標準化技術委員會再制造分技術委員會”，國家層面的共性基礎標準已相繼出臺［4］。但我國挖掘機再制造產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，需要國家、行業(yè)、企業(yè)和社會的大力支持，制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素仍大量存在，主要包括：

a）產(chǎn)業(yè)政策扶持力度不夠 目前國家已出臺了包括降低稅率等部分再制造產(chǎn)業(yè)扶持政策，但相關實施細則仍需深化；再制造企業(yè)立項審批周期過長，按照制造業(yè)政策來管理再制造產(chǎn)業(yè)等因素制約了再制造企業(yè)發(fā)展，國家應盡快實施循環(huán)經(jīng)濟法，調(diào)整再制造產(chǎn)業(yè)政策，促進再制造產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展；

b）產(chǎn)業(yè)體系不夠完善 廢舊件的回收、物流配送和零部件及總成的產(chǎn)業(yè)化配套能力亟待提高，技術服務體系更需要完善，整個產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)需要整體不斷提高并相互融通，才能形成挖掘機的再制造產(chǎn)業(yè)體系；

c）消費市場尚需培育 盡管再制造挖掘機的質(zhì)量和性能要求要達到或超過原型新品，但消費者喜歡新東西，寧愿多花些錢買臺新機也不愿意選擇再制造產(chǎn)品；轉(zhuǎn)變消費者的觀念，培養(yǎng)消費習慣需要政府、行業(yè)及企業(yè)的大力宣傳，更需要過硬的再制造產(chǎn)品質(zhì)量和完善的技術服務。

4 結(jié)語

再制造產(chǎn)業(yè)屬于朝陽產(chǎn)業(yè)，對實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟，節(jié)能減排具有重大意義。本文以市場容量最大、附加值最高的挖掘機作為研究對象，對挖掘機再制造的工藝流程、零部件的修復技術及影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素作了分析和探討；構建了挖掘機再制造工程體系，對完善挖掘機再制造產(chǎn)業(yè)體系，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有積極意義。

［1］朱紹華，劉世參，朱勝，等.談綠色再制造工程的內(nèi)涵和學科架構［J］.中國表面工程2001，（2）：5-11.

［2］陳寶慶，張國勝.平地機再制造工程及其質(zhì)量控制體系［J］.筑路機械與機械化施工，2011，（12）：94-96.

［3］王玉玲, 李劍峰, 李方義，等.工程機械綠色設計與制造技術研究［J］.工程機械，2007，38（1）：40-44.

［4］徐濱士.國內(nèi)外再制造的新發(fā)展及未來趨勢［A］.湖北科技論壇文集［C］.2009.