農用柴油機綠色再制造技術的應用分析

張海翠

（宜興高等職業技術學校，江蘇 宜興 214200）

目前，我國約有60%的柴油機零件可以利用表面處理技術或其他先進的工藝技術進行還原[1]。而機械設備的回收成本只有新產品制造成本的60%～70%，因此，機械設備的回收利用，可以獲得約25%的利潤。在柴油機的生產過程中，材料消耗很大。如果按照傳統的循環利用方法，將其重新投入到熔煉中，那么剩余的材料就會被燒成灰燼，既浪費了資源，又造成了環境污染[2]。再制造技術的發展可以很好地解決這一問題，利用回收技術將廢棄柴油機中20%的鋼鐵和70%的鐵零件進行再加工，從而節省了大量的鋼鐵材料。據統計，根據目前的冶煉工藝，該項目每年可減少尾氣排放8 440 t、廢渣168 700 t，同時降低焦炭燃燒量3.3萬t，降低6億kW·h能耗[3]。

1 實施柴油機再制造的潛在風險

柴油機是一種比較普遍的農業機械設備，在生產過程中若出現安全事故，將會對使用者產生巨大的傷害，造成一定的產品責任[4]。同時，再制造業是近年來新興的行業，我國相關的法律法規尚不完善，未對原廠進行明確授權，這意味著“專利法”與再生產有矛盾，作為一個新興的制造業，其運營中的侵權行為有很大的法律風險[5]。此外，在回收中也有一定的商業風險。由于我國尚未形成一個科學合理的行業標準，因此，有些投機分子會將一些仿制品假冒為“再造”[6]。長此以往，很可能會使消費者對再生產企業失去信任，從而對企業發展產生負面影響。在此背景下，我國再制造產業的發展面臨著諸多問題，這些問題將影響我國再制造產業的持續發展。

綜上所述，再制造產業是一種未被廣泛認同的新興產業，且未形成一條完整的產業鏈，其技術和管理水平也相對低下，成為制約其發展的瓶頸。

2 農用柴油機再制造工藝

回收利用工藝是利用先進的生產技術對廢舊產品進行加工，使其能夠重新利用。在實施再制造前，需對其進行全面評價，使其達到可再生的標準[7]。

2.1 再制造流程

以農用柴油機為例，對農機產品的再制造工藝進行分析。柴油機的再制造，是指對已經達到使用年限或需要大修的柴油機進行徹底拆卸；對汽缸等進行化學處理、高溫分解、物理清洗，除去內外表面的油污、水垢和涂料，再進行全面檢查，淘汰不合格的產品，并將合格的零件加工成與新產品同樣的尺寸和范圍；而軸承、活塞、墊片等易損件則會自動報廢，更換原廠的零件，并在規定裝配完成后，對柴油機進行嚴格的冷磨熱試，使所有技術指標都達到新引擎的要求。不同類型的產品生產工藝也不盡相同，發動機的再制造工藝流程如圖1所示。

圖1 再制造工藝流程

2.1.1 產品回收

1）回收難度與柴油機所用物料的類型有關，一般而言，物料的種類越少，則越有利于循環利用；材料的種類越多，則越不方便分類，分類的難度也就越大，因為很可能會混入其他材料，從而影響到下一代可再生產品的性能。

2）對環境友好的物料，可以提高循環利用效率。材料的環保性能越好，則越容易進行再循環，即便是無法循環使用的物品，也可以通過填埋、焚燒等方式進行處理，不會產生太大的污染。綠色環保的物質材料對人類沒有不良影響，且對環境更加有益。

3）各元件的相容性越好，則越有利于廢物的回收利用。零件間相容性良好的物料可以一并回收，這樣可以降低拆卸工作的工作量，減少人工成本；而兼容性較差的零件則會對回收的產品品質產生一定的影響。

4）對廢舊部件進行二次加工，如油漆、涂覆、電鍍等，會使回收工作變得更加復雜，同時也會增加回收工作的難度。

2.1.2 拆卸

拆卸是再制造中的一個重要環節，確定拆卸時，要確保零件的完整，并將產品的拆解深度降到最低。易損件和已有明顯損傷的零件可以在拆解時直接去除。可重新制作的零件必須符合下列條件：

1）再生產的費用比新生產的費用低。鑒于這種特性，在農機上能夠進行再加工的零件通常都是核心零件，具有更高的附加價值。但如果沒有備用零件，那么在重新制作的時候，就不需要考慮成本了，只要能拿到零件，就可以保證產品的正常運轉。

2）重新加工后的零件，其表面粗糙度、強度、硬度、裝配精度均應與原始零件一致。

3）產品的使用壽命應達到產品的正常使用周期，且再制造產品的使用壽命不少于新產品的使用壽命。

4）損壞部件應滿足國內環境保護標準。在法律許可的情況下進行重新生產，很多在生產中可以使用的原料，在生產法規中是不允許的，這些部件是不能被重新生產的。

2.1.3 清洗

1）全自動高壓洗滌。適用于對零件進行深度清潔，該設備采用一個旋轉的金屬支架，將待清潔的零件拆成懸掛狀態，然后用高壓噴嘴將清洗液噴灑到零件表面，有效去除零件上的油污，減少傳統滾動清潔器在清潔時產生的摩擦。同時，采用高壓自動清洗器，一次清洗量可達500 kg以上。

2）臺式循環水清潔器。臺式循環水清潔器適用于再加工部件的清潔，能實現溶液的回收，使各種溶液的效果最佳，具有回收利用的優勢；其造價低廉、使用壽命長、操作簡便、噪聲小，具有良好的環境保護作用。

3）除塵裝置。環境問題逐漸受到人們的重視，通過使用除塵裝置，可以對機械零件的回收和回收產生的廢氣、粉塵進行有效治理。通過在各裝置上設置吸附裝置，可以有效減少廢氣和粉塵對周圍環境的污染，并能有效減少對工人身體健康的傷害。

4）煤油噴霧抽油裝置。本系統能對再生產品進行清潔時所產生的煤油進行回收。農用機械零件一般使用煤油及清潔劑進行清潔，清潔完畢后，在噴霧干燥箱中用氣槍將零件表面的溶劑吹干，并將低熔點的溶劑霧化。抽吸裝置的風扇將霧化的溶劑吸入收集箱的管路中，并在一定的高度聚集成液體，流入信箱中，從而達到回收煤油和清洗劑的目的，減少空氣的污染。

2.1.4 檢測

報廢的柴油發動機要經過相關的檢測，才能重新生產。在此之前，需先將零件清洗干凈，看是否有損壞，并判定其磨損程度，按照以下步驟進行檢測：

1）通過對廢舊產品的全面觀測，獲得直觀的狀態信息，并檢查產品的工作狀態，如零件是否完好、有沒有特殊的噪音。

2）設置廢棄產品的檢測指標及檢測項目，采集檢測結果及檢測信號。通常，試驗的內容和參數因柴油機受損的部位和磨損程度不同而有所不同。完成測試后，收集、整理各項指標的試驗數據及信號。

3）依據所獲得的廢舊物品的基礎資料，利用信息處理技術及現代的信號分析技術對步驟2獲得的各種信息進行提取與分析，計算發動機的總體失效情況及報廢等級。

4）依據步驟3的分析和試驗結果，得出廢舊柴油機的總體評價指標，并對其進行綜合性能分析。

5）對產品進行重新加工，利用現代技術對破損部分進行修補，采用新技術使其達到或超越原來的效果。

2.1.5 修正

在此工藝中，利用現代工藝對廢舊零件進行修補、校正，使其恢復原來的狀態。

2.1.6 裝配

對經檢驗合格的所有零件，根據新產品的生產要求，進行重新裝配。

2.1.7 試驗

根據新機型的要求，對再制造產品進行性能指標的檢測，以達到新機型的設計要求。

2.1.8 封裝

對新機器的外觀進行噴涂和封裝，按照顧客的要求將其寄送到顧客手中。

2.2 綠色再制造加工工藝的關鍵技術

2.2.1 納米電刷鍍工藝

納米材料是近年來興起的一種新型材料，其機械性能優良，可獲得高硬度、高韌性的涂料。采用納米技術，不僅可以得到優質的原料，還可以通過先進的加工工藝，對零件進行重新加工和修理，從而得到更好的產品[8]。采用具有較高硬度、較高溫度的納米材料，可以改善涂層的整體力學性能[9-10]。同時，納米技術和電刷鍍技術的結合也使納米粉末在復合鍍層中的沉積性能得到了較大改善。在常溫、高負載條件下，添加納米金剛石的復合涂層具有優良的耐磨性。經過研究，納米復合鋁涂層的耐熱性能可達400℃，涂層的顯微硬度為600 HV。納米電刷鍍技術不僅適用于處理零件的表面損傷，也適用于農機發動機軸承和軸類零件的磨損部位處理。

2.2.2 電弧噴涂技術

電弧噴涂技術是機械零件表面加工中的一個重要技術，出現于20世紀80年代，在噴射設備、噴藥材料、噴淋技術等方面得到了快速發展。

2.2.3 干膜技術

通過減小機械零件的表面摩擦力，可以提高機械零件的工作可靠性，延長機械設備的使用壽命，減少機械設備的維護成本。目前應用最廣泛的技術是固體潤滑干燥薄膜技術，其可以在高溫、高壓、真空、強氧化、強輻射等多種復雜環境中工作。這種方法是將納米顆粒加入固態潤滑干燥的薄膜中，以提高其摩擦力。由于加入了納米顆粒，可以應用于其他油脂潤滑劑所不能應用的復雜工況，從而有效避免了油脂潤滑過程中的污染、泄漏等情況。采用納米鋁粉的固體潤滑干膜耐磨性可提高約2～5倍，應用此工藝，還可使零件的抗蝕性及動態密封性得到改善。

2.2.4 非破壞性測試技術

非破壞性測試是以現代科技為基礎，利用物理手段對目標內部的各項性能及狀況進行檢測，以判斷其內部結構是否有瑕疵，進而判定其是否合格。

3 總結

隨著我國農業機械化程度的不斷提高，對再生產相關技術進行研究，既可以減少機械設備使用壽命周期的成本，又可以減輕農民的經濟負擔；同時，這種技術還能降低農業機械對環境的污染程度，減少各種資源的浪費。筆者對農機柴油機再制造技術的風險和具體流程進行了探討和分析，指出國家要加大對相關產業的支持力度，并制定相應的國家標準、行業標準，引導整個農機產業樹立柴油機再制造技術的觀念和意識，從而在產品的設計、開發和生產中，與后續零件的再制造要求相結合。