退役機械零部件再制造可行性判斷和應用研究

周國梁 陳孝榮

摘 要：退役產品的再制造目前有很大的市場，機械零部件的再制造更具有價值和意義。本文從退役機械零部件的再制造方案、剩余疲勞壽命等多個因素進行再制造的可行性判斷。主要是基于決策的四個主要因素，建立了退役零部件的再制造KT評價決策體系，利用KT決策法進行評估和計算，獲得最優制再制造方案。

關鍵詞：再制造;退役零部件;再制造評價體系;KT決策

0引言

產品再制造作為退役機械零部件資源再利用的最佳形式，而退役機械零部件作為再制造的對象，需要對再制造方案進行可行性判斷很研究，才能更合理地做出最優的再制造方案。目前，針對退役機械零部件的再制造可行性分析評價問題，取得了大量的成果。本文提出基于KT決策方法建立再制造可行性判斷體系，進行再制造可行性評價。

1.模型的構建

目前，退役機械零部件的再制造技術采用最廣泛的有四種，分別是機械加工修復法、電鍍涂層法、電弧堆焊修復法和激光修復法，而最終決定再制造方案的主要因素是預期效果、經濟性、難度程度以及資源素。其中，預期效果是指再制造產品要達到的修復效果、性能要求和壽命使用要求等。經濟性則是指整個再制造過程投入的材料、設備和人工等成本，這個直接影響再制造方案的規模。難易程度是指再制造過程中采用的技術工藝方法的難易程度，在現有的條件下是否容易實現。資源是指再制造技術工藝方法對環境的影響。

2.再制造方案可行性判斷的KT決策體系

根據以上決策模型，采用KT決策方法構建再制造可行性判斷體系。KT決策方法，早在上實際80年代就已經在國際上提出，該就決策方法效果高、正確率高，并且簡單易操作，因此被廣泛采用。KT決策體系構建的關鍵在于對指標的量化，直接影響決策體系的準確率。而指標量化通常采用專家模糊評判法。

2.1 指標的量化

（1）預期修復效果

預期修復效果相應的評價值，建立公式：

評價結果可分為較差、一般、較好、良好和極好。根據專家模糊評判法，專家評判的結果可以記為，其中。

可以得出預期修復效果的評判值：在專家模糊評判方法中，評判d值越大，代表預期修復效果越好。

（2）修復技術可行性難度指標

同理，修復技術可行性難度指標評價值，建立公式：

評價結果可分為較難、一般、較易、容易和極易。根據專家模糊評判法，專家評判的結果可以記為，其中。

可以得出技術可行性效果的評判值：，在專家模糊評判方法中，評判t值越大，代表修復技術可行難度越低。

（3）資源環境指標

同理，資源環境指標評價值，建立公式：

評價結果可分為容易、較易、一般、容易、較難和極難。根據專家模糊評判法，專家評判的結果可以記為，其中。

可以得出環境資源指標的評判值：在專家模糊評判方法中，評判e值越大，代表修復技術可行難度越低。

（4）經濟指標

經濟指標主要考察的是再制造產品的成本CR與新零件制作成本CN的比值，一般情況下，比值越小越好。當兩者比值過大時，再制造經濟性不好，已經不如制作新零部件合適。反之，當兩者比值小時，說明再制造成本較低。一般，兩者的比值即時，說明再制造經濟性良好。則經濟性指標量化評價值：

2.2 加權計算和風險評估

對以上四個主要指標量化后，再對指標進行加權計算，計算加權總分值，取得2～3項的最高分。加權總分值計算公式為：

其中， —預期修復指標的量化權重值，—修復技術可行性難度指標的量化權重值，—經濟指標的量化權重值， —資源環境指標的量化權重值。

在取得2～3項的加權最高分值后，再進行風險評估，比如再制造過程的是否有安全隱患，操作者是否存在意外事故的可能性;原材料的在采用該修復方案后，會不會產生淬硬裂紋的情況;原退役零部件材質表面處理狀態，是否過硬，而不適合采用堆焊的方案等等。在逐個分析和排除風險項后，剩余的最高分項即為最優的再制造方案。

3.實例應用

根據以上KT決策體系，退役機械零部件的再制造可行性判斷和綜合評價，分析各方案的優勢和劣勢，對加權計算2～3項最高分進行風險評估，去掉風險項后，即可確定最優的再制造方案。

本文選取某工程機械中退役的傳動齒輪為例，進行再制造可行性判斷和方案的確定。該齒輪服役年限為2年5個月，工作環境為閉式齒輪箱，材質為40Cr，齒面進行了表面淬火，硬度為HRC50～55。初步檢測，齒面有輕微的磨損，有2個齒面有點蝕。需要對該齒輪進行再制造修復，對有損傷的齒面進行修復，不影響齒的強度和齒面的粗糙度，不影響齒輪內圓的形位公差。并要求該齒輪滿足不少于2年的使用壽命。

首先對再制造技術效果分析，針對該齒輪的材質，一般機械行業中可選用的再制造方案有機械加工修復法、電鍍涂層法、電弧堆焊修復法和激光修復法。機械加工修復法是將退役零部件采用機床加工的方法進行修復，優點是簡單方便，設備要求低，缺點是修復的效果精度不高，影響原形位公差，幾乎無法恢復原設計要求。電鍍涂層法是采用電化學反應的方式，在機械表面電鍍一層鍍層，該鍍層可以覆蓋填補損傷的表面，優點是成本低，修復效果好，缺點是僅適合磨損量低的表面修復。堆焊法是利用電弧焊講熔覆層填補損傷層，優點是，可以對損傷嚴重的部位進行修復，缺點是，電弧焊修復會產生大量熱影響區，故對滲碳量高和易變形的部件不適用，有很高的報廢風險，比如，對淬硬面進行電弧焊，會產生裂紋，進而導致齒輪斷齒。激光修復法是指利用激光熔覆技術修復損傷表面，優點是激光可控性高，修復精度高，熱影響小，缺點是成本高昂。

然后依據再制造可行性判斷的KT決策方法，對決策指標依次進行量化，統計量化結果，并對量化結果進行各因素權重的計算，即應用熵權法進行權重計算。

對以上4項量化指標依次打分，依據各指標的量化公式，并進行量化計算，記錄計算結果。然后再根據各指標的加權計算公式對各方案進行加權計算，得出總分數。從加權計算得分中選出得分高的2項，分別為激光修復法和堆焊法。

最后，對選出的兩項修復方案進行風險評估。兩個修復方案都可以達到修復效果，材質含碳量為0.37～0.44，屬于高碳鋼，并且齒輪表面進行了中頻感應淬火，表淬硬度為HRC50～55，硬度很高。而堆焊修復方法會有較大的熱輸入，在齒輪表面形成熱影響區，進行影響齒輪表面的材質性能而產生熱裂紋，甚至出現斷裂的風險。激光修復方法，熱影響小，修復過程對齒面影響小。綜上所述，采用再制KT決策體系，得出激光修復方法為最優的再制造方案。

4.結語

退役機械零部件再制造可行性的判斷是再制造技術的關鍵。本文提出了一種再制造可行性判斷KT決策體系，可高效、便捷和準確的進行可行性判斷，為再制造的研究和應用提供一種思路。

參考文獻：

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（1山東藍孚高能物理技術股份有限公司，山東 濟南250000;2 山東仕達思生物產業有限公司，山東 濟南250000）