全地面起重機再制造探討

王振興

（太原重工股份有限公司技術中心，山西 太原 030000）

引言

自20世紀70年代全球第一臺全地面起重機在歐洲西部的德國誕生起，由于全地面起重機具有良好的機動性、能夠吊載行駛、適應性強等特性，被世人認可并得以快速發展。至此國內外各個廠家接踵而來地進入該行業。2013年國內全地面起重機的銷售量為17 883臺，2014年下降到14 096臺。伴隨著全地面起重機數量的不斷增長，之前不被人們注意的報廢車該如何處理也會愈顯棘手。因此提前研究全地面起重機產品的回收利用工作勢在必行，同時也能夠提高資源利用率，降低能耗，保護環境。

1 再制造

1.1 再制造理論基礎

再制造是指以產品的全周期設計和管理為指導，以提高使用效率、節約能源、節約材料、保證質量、保護環境為目標，通過運用表面工程、復合技術等高新技術，將已損耗產品重新恢復到既有經濟價值又有利用價值的狀態。

1.2 再制造工藝流程

在再制造的工藝流程中，報廢工程起重機要通過產品拆解、零部件清洗、分類檢測、再制造和再裝配等幾個過程，如圖1所示。

圖1 再制造工藝流程

拆解時要盡量保證零部件的原始特性，以便可以直接使用。目前零部件的清洗主要有汽油清洗、高壓清洗、超聲波清洗等方法。通過無損檢測之后，能夠再制造的零部件可以通過表面工程以及各種修復技術進行再制造。

2 全地面起重機再制造

全地面起重機機械部分主要包括伸縮臂、支腿、車架、駕駛室、轉向系統以及傳動系統；電氣部分主要包括蓄電池、PLC、傳感器及電纜線束等；另外液壓部分主要包括油缸、泵閥、油箱、管件以及各類油液等。

全地面起重機的拆解工藝一般是先排放干凈各類油液（燃油、液壓油、冷卻液等），之后依次拆除上車伸縮臂、主臂防后傾油缸、轉臺、下車液壓電氣系統、動力系統、轉向系統、支腿駕駛室。拆下來的各個零部件可以通過以下方法進行回收再制造。

2.1 主要焊接結構件

車架、伸縮臂、轉臺、支腿等主要焊接結構件可以通過X射線檢測鑄件焊接件的內部缺陷，紅外線無損檢測檢測出金屬材料的損傷程度。這些結構在設計之初就進行過有限元分析，便可以確定應力比較大的結構件，對這些部位要重點檢測。對于這些重要零部件使用的材料一般都是高強板，焊縫要求嚴格，制造過程成本巨大，所以一般可以用修復熱處理技術進行修復。這項技術是一門在材料受熱允許的形變范圍以內，通過顯微組織結構的恢復，使零部件的整體性能得以恢復的技術。例如裂紋的修復可以將材料重新奧氏體化，采用合理的回火溫度，通過碳化物顆粒通過“搭橋”將已有微裂紋使其自愈合。

2.2 精密零部件

傳動系統中的發動機、變速箱、分動箱和車橋，轉向系統中的角傳動器、液壓助力轉向器，以及各類油缸等精密零部件可采用渦流檢測、金屬磁記憶檢測等綜合檢測手段，以便檢測這些零部件的損傷情況。如果發現有缺陷的零部件，可以通過以下手段進行修復。

1）劃傷快速填補技術。是指將專用材料用微區脈沖點焊設備，達到快速修復零部件的損傷部位的技術。這項技術工作原理是通過高能電脈沖產生的熱量，將補材微區焊接在經過預處理的待修復缺陷表面的技術。該技術能夠較好地恢復零部件的形狀以及尺寸精度。

2）再制造毛坯快速成型技術。是指將原有廢舊零部件作為再制造的毛坯，主要運用堆積成形原理，根據三維或者二維確定準確的幾何信息，對毛坯進行金屬熔融堆積成形的技術。

3）納米涂層及納米減摩自修復技術。是一項通過特定的工藝手段將納米粉體材料對固體的表面進行強化或對損傷的表面進行修復的技術。鑒于納米材料自身優秀的力學性能，可用于制造高韌超塑性、高強、超硬材料或者高韌性、高硬度涂層，所以當前納米材料不僅能夠作為優良的原材料，而且能夠用表面工程技術對受損零部件進行維修或者再制造，從而獲得高性能的零部件。

2.3 司機室

司機室要求使用的材料種類比較多，同時非金屬材料的比例也比較大。部分非金屬材料由于再生技術的限制或者回收成本比較高，只能選擇直接填埋或者焚燒。所以要想提高司機室的回收利用率需用從以下幾個方面著手。

1）盡可能地減少司機室內非金屬材料的種類，相似的零部件盡可能使用同一種材料。

2）如果只能選用不同的材料，盡量采用兼容性良好的材料，以便一起回收。

3）選取并采用便于回收或回收技術成熟的材料。例如：司機室的內飾件可使用聚丙烯做基材，儀表盤可用丙烯腈－苯乙烯－丁二烯共聚物。

2.4 蓄電池

全地面起重機上使用的蓄電池一般都是鉛酸蓄電池，拆卸下來之后可以通過檢測蓄電池電解液濃度來確定添加多少蒸餾水或者電解液。如果正負電極變形則可以用火法工藝來回收正負極板中鉛以及其他有用物。

2.5 電氣件

對于全地面起重機上的各類PLC、控制器等各類電器件主要是由多種金屬和玻璃纖維強化樹脂制造而成的，因此具有很高的回收利用價值。一旦這類的元件已損壞均可以考慮使用金屬重熔，濕法提取Cu、Ni、Al等金屬原料。

2.6 輪胎

輪胎經過正常使用以后胎面花紋都會磨損，如果沒有超過磨損的極限標志，那么該輪胎可以經過打磨修補、制作胎面、硫化處理等工藝翻新成新的輪胎，否則就失去翻新的價值，進行無害化處理或者變成熱能利用，如下頁圖2所示。

圖2 廢輪胎再制造

對于各類油液可以根據被污染的程度（按照GB／T 17145－1997），來決定是過濾再使用或直接進行廢油再生產。

3 結語

本文以全地面起重機為研究對象，著重分析了全地面起重機各個零部件的再制造方案，旨在為全地面起重機的再制造提供一定的借鑒價值。當前再制造是一種較為先進的制造技術，同時也是一個新興的行業，以節約資源，綠色環保為特色，以表面工程和再制造技術為核心的新行業。然而市場認可度不高，還需要進一步的理論和實踐支撐。相信隨著技術和理論的不斷完善，變廢為寶的意識深入人心，在不久的將來起重機的再制造業會有更大更好的發展。