車用消防泵再制造技術的研究

□ 于升平 □ 荊祥華

山東省天河消防車輛裝備有限公司 山東臨沂 276006

車用消防泵再制造技術的研究

□ 于升平 □ 荊祥華

山東省天河消防車輛裝備有限公司 山東臨沂 276006

介紹了國內外再制造產業的現狀，對車用消防泵再制造技術進行研究，分析了車用消防泵再制造的關鍵技術、制造工藝、檢測與質量控制、壽命預測與評估等內容。

消防泵；再制造；研究

1 研究背景

隨著社會進步與經濟發展，可持續發展日益成為社會發展的主基調，經濟效率與生態平衡已成為人們關注的主題。可持續發展必須立足于以企業為基本元素的經濟系統及整個自然生態系統的可持續性與可恢復性基礎上，要求經濟增長與環境保護之間保持平衡，從而使企業綜合考慮經濟、生態及人文因素，組建可持續發展的生產制造系統，由此產品回收再制造技術應運而生[1-4]。

我國再制造產業發展雖晚，但勢頭非常好，目前已成為世界上最重要的再制造中心之一，而且在基礎理論研究與技術應用開發方面成果不少。

據有關資料分析，發達國家的消防隊大約兩三名消防員配備一輛消防車，美國和德國保有量均超過7萬臺。我國消防車的保有量理論上應為5萬輛左右，預計2017年，新增和更新消防車將達到9 800輛。隨著經濟的發展和對消防的投入，我國消防車產品需求較大，2015～2020年的數據見表1。

表1 我國消防車產品需求

2011年實施的《城市消防站建設標準》規定滅火消防車服役期限為10～12年，但是某些車輛因底盤或上部裝備制造質量較差、救援現場事故多發等原因，可能達不到使用年限就要報廢，即使車輛服役期滿，但作為消防車的核心部件——車用消防泵尚未超過使用壽命，故仍具有很高的回收再制造價值。

2 再制造技術簡介

再制造是一種對廢舊產品實施高技術修復和改造的產業，它針對的是損壞或即將報廢的零部件，在性能失效分析、壽命評估分析的基礎上，進行再制造工程設計，并采用一系列相關的先進制造技術，使再制造產品質量達到或超過新品。再制造過程中，通過一系列工業技術，將廢舊產品中不能使用的零部件進行修復，主要以先進的表面工程技術為修復手段，即在損傷的零件表面制備較薄的耐磨、耐蝕、抗疲勞表面涂層，使修復處理后的零部件性能與壽命期望值達到或高于原零部件的性能與壽命?？梢姡瑹o論是廢舊產品來源還是再制造過程，對能源和資源的需求、對廢物廢氣的排放都是極少的，具有很高的綠色度。再制造屬于廢舊裝備高技術修復、改造的產業化[5-6]，其重要特征是：再制造后的產品質量和性能不低于新品，有些還超過新品，成本只是新品的50%，節能60%，節材70%，對環境的不良影響顯著降低，有力促進資源節約型、環境友好型社會的建設[7]。

3 車用消防泵的再制造

車用消防泵是指安裝在消防車底盤上的無動力消防泵，通常利用消防車上的發動機驅動消防泵，將能量傳遞給介質水，經過泵出口到達消防炮或消防槍等裝備，實施滅火。車用消防泵根據出口壓力分為低壓消防泵、中低壓消防泵、中壓消防泵、高中壓消防泵和高壓消防泵[8]。

車用消防泵再制造，既不是傳統意義上的車用消防泵大修理，也不是一般意義上的新車用消防泵制造，它是指將不能繼續使用的舊車用消防泵處理成近似新車用消防泵的特殊過程。在此過程中，車用消防泵首先被完全拆解、清洗；然后按制造標準對車用消防泵基礎件（葉輪、泵殼、泵軸、軸封裝置等）進行檢測，確實有修復價值的留下；再用專用設備按照嚴格的修復工藝重新修復，加工到技術要求的公差范圍，對易損件等則采用新件；最后進行裝配，整機在試驗臺調試，檢驗合格后噴涂出廠。

3.1 車用消防泵再制造的優勢

（1）再制造車用消防泵的基礎部件都是由高精度的專用設備進行特殊修復和加工處理，主要磨損件全部更換為正常的原廠配件，每臺車用消防泵都須通過嚴格的調試、檢驗才可出廠，因此可完全達到與新泵一樣的技術指標，滿足日趨嚴格的環保要求。

（2）再制造車用消防泵與新泵相比，價格優勢非常明顯，見表2。再制造車用消防泵充分挖掘了舊車用消防泵基礎件的潛在價值，與傳統的車用消防泵大修相比，再制造車用消防泵采用專業化、大批量的流水線生產方式，極大地提高了生產效率，降低了生產成本，保證了再制造車用消防泵的價格遠低于新泵，甚至接近大修成本。

（3）再制造車用消防泵一般可直接裝到待修車上使用，能在短時間內恢復待修車的使用性能，適應了現代社會快節奏的使用要求。

（4）再制造車用消防泵一般都提供保質期，范圍在1～3年不等，質量有保障。

3.2 車用消防泵再制造總體方案

以系統的觀點對車用消防泵的全部零部件進行考慮，并將其分成三類：報廢件、可再制造件、可再使用件。如圖1所示，首先對可再使用件和可再制造件進行磨損狀態分析，并利用壽命預測方法對每一零件進行壽命評估；然后按照新品制造的標準來進行再制造，并綜合采用多種復合表面工程技術對關鍵零部件進行重點強化處理，擬采用的關鍵再制造技術包括激光淬火、離子注入、低溫離子滲硫、磁控濺射、超聲速等離子噴涂、納米電刷鍍、滲氮、滲硼、納米添加劑、智能化滲油潤滑處理和等離子浸沒注入等。采用納米添加劑技術改善車用消防泵內摩擦副的潤滑條件，發揮再制造技術的后發優勢，使再制造后的車用消防泵壽命大大提升。

表2 車用消防泵基礎件更新與修復經濟效益表萬元

圖1 車用消防泵再制造技術方案

再制造方式主要包括機械修復法、表面強化法、換件法等，以高于新品標準來檢測再制造件。

車用消防泵再制造的思路是抓住影響車用消防泵壽命的主要零件，同時對車用消防泵附屬配件進行強化處理，并兼顧延長壽命后可能出現的其它情況。

3.3 車用消防泵再制造工藝

拆卸是產品進行再制造的前提，無法拆卸的產品談不上再制造。拆卸設計必須考慮以下準則:拆卸工作量最小原則、結構可拆卸準則、拆卸易于操作原則等。

清洗是指清除工件表面液體和固體的污染物，使工件表面達到一定的潔凈程度。通常采用的清洗方法有汽油清洗、熱水噴洗、化學清洗劑清洗或化學凈化浴、擦洗或鋼刷刷洗、高壓或常壓噴洗、噴砂及多步清洗等。用于清洗的清洗劑也有幾類，包括石油類溶劑、有機類溶劑、堿溶液及水基金屬清洗劑等。

一般采用以下三種方式來對產品性能進行修復。

（1）強化修復法。采用高新表面工程技術修復磨損件，可以提高產品零部件的表面綜合性能，延長產品的使用壽命。

（2）功能替換法。采用最新多功能模塊替換舊模塊或增加新模塊，可用于恢復甚至提高產品的功能、環保性、可靠性等，優化產品。

（3）改造完善法。進行局部結構改造，主要用于修補原產品的缺陷，提高可靠性，使再制造產品適合服役環境或條件。

車用消防泵再制造的修復技術有以下幾種。

（1）現代表面技術?，F代表面技術具有優質、高效、低耗等先進制造技術特征，是再制造的重要手段之一。采用多種現代表面技術可直接針對許多貴重零部件的失效原因實施局部表面強化或修復，重新恢復使用價值，具體包括納米電刷鍍技術、高速電弧噴涂技術、納米固體潤滑干膜技術等。

（2）再制造零部件毛坯成形技術。這一技術采用鑄、鍛、焊方法修復零件或形成再制造毛坯。

（3）再制造零部件再加工技術。采用傳統常規加工方法，如車、鉗、銑、刨、鉆、鏜、拉、磨等，進行再制造加工。

3.4 車用消防泵再制造的關鍵技術

車用消防泵再制造的關鍵是對車用消防泵的主要零部件進行再制造，這些零部件主要包括葉輪、泵殼、泵軸等。表面工程技術是再制造的關鍵支撐技術，在傳統表面工程技術基礎上，開發了性能更優異的納米表面工程技術和自動化表面工程技術。前者充分利用了納米顆粒的小尺寸效應，大大提高了再制造產品的表面性能。后者適應了再制造生產對批量化、自動化的迫切需求，在提高生產率的同時，進一步提高了再制造產品的質量。

（1）納米表面工程技術。納米技術是當代出現的三大高新技術之一。整體納米化技術的應用估計還需20～30年時間。在現階段，將納米顆粒彌散分布在表面涂層內，使納米材料與傳統表面工程技術相融合，發揮納米材料的優異效果，由此開發出具有自主知識產權的納米表面工程技術。

（2）自動化表面工程技術。再制造過程是產業化、批量化的生產加工過程，為了更好地適應再制造的產業化要求，表面工程技術必須從手工操作發展到自動化操作。開發的自動化高速電弧噴涂技術、自動化納米顆粒復合電刷鍍技術和半自動化微弧等離子熔覆技術，進一步提高了表面涂層的性能和再制造質量。

3.5 車用消防泵再制造檢測與質量控制

由于再制造加工是建立在失效分析基礎上的，因此對于再制造過程中的產品失效分析，以及再制造產品的質量控制，只能依靠無損檢測技術才能實現。

再制造產品的質量檢驗通常采取新品或者更嚴格的質量檢驗標準，可通過三維掃描技術，對車用消防泵主要零部件的空間曲面進行更快速、更準確的判斷,確保主要零部件的再制造質量[9]。再制造成品檢驗是指對組裝后的再制造產品在準備入庫或出廠前所進行的檢驗，包括外觀、精度、性能、參數及包裝等的檢查與檢驗。再制造成品的質量控制包括再制造產品性能與質量無損檢測、破壞性抽測，以及再制造產品性能和質量評價三方面內容，驗收項目及內容有7個方面[10]。

（1）主要技術參數應按GB 6245—2006《消防泵》中10.4進行性能試驗，試驗結果符合GB 6245—2006中5.4.1的規定。

（2）結構要求應符合GB 6245—2006中5.1的規定。

（3）抗腐蝕性能應符合GB 6245—2006中5.2的規定。

（4）機械性能應按 GB 6245—2006中 10.5進行密封試驗，試驗結果符合GB 6245—2006中5.5.1的規定。過流部件應按GB6245—2006中10.6進行水壓試驗，試驗結果符合GB 6245—2006中5.5.2的規定。

（5）真空密封性能應按GB 6245—2006中10.7進行試驗，試驗結果符合GB 6245—2006中5.6的規定。

（6）連續運轉性能應按 GB 6245—2006中10.10進行試驗，試驗結果符合GB 6245—2006中5.8的規定。

（7）引水裝置試驗符合GB 6245—2006中5.7的規定。

3.6 車用消防泵再制造壽命預測與剩余壽命評估

再制造產品的壽命預測與剩余壽命評估主要是應用斷裂力學、摩擦學、金屬學等理論建立失效行為的數學模型，從而建立產品壽命的預測評價系統，評估零部件的剩余壽命?？梢允褂脽o損檢測技術對運行中的裝置進行在役動態監測，及時發現影響運行的安全隱患，而且還可以根據發現的早期缺陷及其程度，在確定方位、尺寸、形狀、取向和性質的基礎上，對零部件的安全運行壽命進行評價，從而為產品壽命預測與剩余壽命評估提供依據。

4 結束語

在綜合國內外大量研究成果的基礎上，對車用消防泵的回收再制造問題進行了探討，對于再制造理論的研究還有待進一步深入。目前，再制造在我國還處于起步階段，我國的再制造企業屈指可數，即使在制造業內，再制造工程對多數人也還是陌生的理念。在有識之士的倡導下，再制造工程已開始受到重視。我國設備資產有數萬億元，若其中10%能利用再制造技術進行修復和強化，必將創造巨大的經濟效益。可以預見，在不遠的將來，再制造業必將成為一個大產業。

[1] 徐濱士，馬世寧，劉世參，等.21世紀的再制造工程[J].中國機械工程，2000，11（ Z1）：36-39．

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[3] 劉東東，向號.發動機再制造關鍵技術流程研究[J].機械制造，2014，52（ 12）：58-60．

[4] 謝家平，陳榮秋.基于時間競爭的綠色再制造運作管理模式研究[J].中國流通經濟，2003，17（ 8）：61-64．

[5] 阮平南，張勇.企業實施綠色制造的動力機制研究[J].機械制造，2005，43（ 11）：8-11．

[6]徐濱士，張偉，馬世寧，等.再制造工程——綠色系統工程[J].中國設備管理，2000（ 1）：50-52．

[7] 趙昱卿，夏守長，奚立峰.產品再制造特征的研究[J].新技術新工藝， 2003（ 1）：7-10.

[8]田驊.消防泵的特殊要求——淺析GB 6245[J].水泵技術，2001（ 5）:24-26.

[9] 高君，霍瑞康.三維掃描技術在泵質量控制中的應用[J].裝備機械，2016（ 3）：16-18，39.

[10]消防泵：GB6245—2006[S].

Introduced thestatusquoof remanufacturingindustry at homeand abroad,investigated thevehicle fire pump remanufacturing technology,and analyzed the critical technology,manufacturing engineering inspection and quality control,lifeprediction and evaluation in vehiclefirepump remanufacturing.

Fire Pump；Remanufacturing；Research

TH311；U273.93

B

1672-0555（2017）03-015-04

2017年3月

于升平（1983—），男，碩士，主要從事消防車及其部件設計研發工作

（編輯：啟 德）