车用消防泵再制造技术的研究

□ 于升平 □ 荆祥华

山东省天河消防车辆装备有限公司 山东临沂 276006

车用消防泵再制造技术的研究

□ 于升平 □ 荆祥华

山东省天河消防车辆装备有限公司 山东临沂 276006

介绍了国内外再制造产业的现状，对车用消防泵再制造技术进行研究，分析了车用消防泵再制造的关键技术、制造工艺、检测与质量控制、寿命预测与评估等内容。

消防泵；再制造；研究

1 研究背景

随着社会进步与经济发展，可持续发展日益成为社会发展的主基调，经济效率与生态平衡已成为人们关注的主题。可持续发展必须立足于以企业为基本元素的经济系统及整个自然生态系统的可持续性与可恢复性基础上，要求经济增长与环境保护之间保持平衡，从而使企业综合考虑经济、生态及人文因素，组建可持续发展的生产制造系统，由此产品回收再制造技术应运而生[1-4]。

我国再制造产业发展虽晚，但势头非常好，目前已成为世界上最重要的再制造中心之一，而且在基础理论研究与技术应用开发方面成果不少。

据有关资料分析，发达国家的消防队大约两三名消防员配备一辆消防车，美国和德国保有量均超过7万台。我国消防车的保有量理论上应为5万辆左右，预计2017年，新增和更新消防车将达到9 800辆。随着经济的发展和对消防的投入，我国消防车产品需求较大，2015～2020年的数据见表1。

表1 我国消防车产品需求

2011年实施的《城市消防站建设标准》规定灭火消防车服役期限为10～12年，但是某些车辆因底盘或上部装备制造质量较差、救援现场事故多发等原因，可能达不到使用年限就要报废，即使车辆服役期满，但作为消防车的核心部件——车用消防泵尚未超过使用寿命，故仍具有很高的回收再制造价值。

2 再制造技术简介

再制造是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业，它针对的是损坏或即将报废的零部件，在性能失效分析、寿命评估分析的基础上，进行再制造工程设计，并采用一系列相关的先进制造技术，使再制造产品质量达到或超过新品。再制造过程中，通过一系列工业技术，将废旧产品中不能使用的零部件进行修复，主要以先进的表面工程技术为修复手段，即在损伤的零件表面制备较薄的耐磨、耐蚀、抗疲劳表面涂层，使修复处理后的零部件性能与寿命期望值达到或高于原零部件的性能与寿命。可见，无论是废旧产品来源还是再制造过程，对能源和资源的需求、对废物废气的排放都是极少的，具有很高的绿色度。再制造属于废旧装备高技术修复、改造的产业化[5-6]，其重要特征是：再制造后的产品质量和性能不低于新品，有些还超过新品，成本只是新品的50%，节能60%，节材70%，对环境的不良影响显著降低，有力促进资源节约型、环境友好型社会的建设[7]。

3 车用消防泵的再制造

车用消防泵是指安装在消防车底盘上的无动力消防泵，通常利用消防车上的发动机驱动消防泵，将能量传递给介质水，经过泵出口到达消防炮或消防枪等装备，实施灭火。车用消防泵根据出口压力分为低压消防泵、中低压消防泵、中压消防泵、高中压消防泵和高压消防泵[8]。

车用消防泵再制造，既不是传统意义上的车用消防泵大修理，也不是一般意义上的新车用消防泵制造，它是指将不能继续使用的旧车用消防泵处理成近似新车用消防泵的特殊过程。在此过程中，车用消防泵首先被完全拆解、清洗；然后按制造标准对车用消防泵基础件（叶轮、泵壳、泵轴、轴封装置等）进行检测，确实有修复价值的留下；再用专用设备按照严格的修复工艺重新修复，加工到技术要求的公差范围，对易损件等则采用新件；最后进行装配，整机在试验台调试，检验合格后喷涂出厂。

3.1 车用消防泵再制造的优势

（1）再制造车用消防泵的基础部件都是由高精度的专用设备进行特殊修复和加工处理，主要磨损件全部更换为正常的原厂配件，每台车用消防泵都须通过严格的调试、检验才可出厂，因此可完全达到与新泵一样的技术指标，满足日趋严格的环保要求。

（2）再制造车用消防泵与新泵相比，价格优势非常明显，见表2。再制造车用消防泵充分挖掘了旧车用消防泵基础件的潜在价值，与传统的车用消防泵大修相比，再制造车用消防泵采用专业化、大批量的流水线生产方式，极大地提高了生产效率，降低了生产成本，保证了再制造车用消防泵的价格远低于新泵，甚至接近大修成本。

（3）再制造车用消防泵一般可直接装到待修车上使用，能在短时间内恢复待修车的使用性能，适应了现代社会快节奏的使用要求。

（4）再制造车用消防泵一般都提供保质期，范围在1～3年不等，质量有保障。

3.2 车用消防泵再制造总体方案

以系统的观点对车用消防泵的全部零部件进行考虑，并将其分成三类：报废件、可再制造件、可再使用件。如图1所示，首先对可再使用件和可再制造件进行磨损状态分析，并利用寿命预测方法对每一零件进行寿命评估；然后按照新品制造的标准来进行再制造，并综合采用多种复合表面工程技术对关键零部件进行重点强化处理，拟采用的关键再制造技术包括激光淬火、离子注入、低温离子渗硫、磁控溅射、超声速等离子喷涂、纳米电刷镀、渗氮、渗硼、纳米添加剂、智能化渗油润滑处理和等离子浸没注入等。采用纳米添加剂技术改善车用消防泵内摩擦副的润滑条件，发挥再制造技术的后发优势，使再制造后的车用消防泵寿命大大提升。

表2 车用消防泵基础件更新与修复经济效益表万元

图1 车用消防泵再制造技术方案

再制造方式主要包括机械修复法、表面强化法、换件法等，以高于新品标准来检测再制造件。

车用消防泵再制造的思路是抓住影响车用消防泵寿命的主要零件，同时对车用消防泵附属配件进行强化处理，并兼顾延长寿命后可能出现的其它情况。

3.3 车用消防泵再制造工艺

拆卸是产品进行再制造的前提，无法拆卸的产品谈不上再制造。拆卸设计必须考虑以下准则:拆卸工作量最小原则、结构可拆卸准则、拆卸易于操作原则等。

清洗是指清除工件表面液体和固体的污染物，使工件表面达到一定的洁净程度。通常采用的清洗方法有汽油清洗、热水喷洗、化学清洗剂清洗或化学净化浴、擦洗或钢刷刷洗、高压或常压喷洗、喷砂及多步清洗等。用于清洗的清洗剂也有几类，包括石油类溶剂、有机类溶剂、碱溶液及水基金属清洗剂等。

一般采用以下三种方式来对产品性能进行修复。

（1）强化修复法。采用高新表面工程技术修复磨损件，可以提高产品零部件的表面综合性能，延长产品的使用寿命。

（2）功能替换法。采用最新多功能模块替换旧模块或增加新模块，可用于恢复甚至提高产品的功能、环保性、可靠性等，优化产品。

（3）改造完善法。进行局部结构改造，主要用于修补原产品的缺陷，提高可靠性，使再制造产品适合服役环境或条件。

车用消防泵再制造的修复技术有以下几种。

（1）现代表面技术。现代表面技术具有优质、高效、低耗等先进制造技术特征，是再制造的重要手段之一。采用多种现代表面技术可直接针对许多贵重零部件的失效原因实施局部表面强化或修复，重新恢复使用价值，具体包括纳米电刷镀技术、高速电弧喷涂技术、纳米固体润滑干膜技术等。

（2）再制造零部件毛坯成形技术。这一技术采用铸、锻、焊方法修复零件或形成再制造毛坯。

（3）再制造零部件再加工技术。采用传统常规加工方法，如车、钳、铣、刨、钻、镗、拉、磨等，进行再制造加工。

3.4 车用消防泵再制造的关键技术

车用消防泵再制造的关键是对车用消防泵的主要零部件进行再制造，这些零部件主要包括叶轮、泵壳、泵轴等。表面工程技术是再制造的关键支撑技术，在传统表面工程技术基础上，开发了性能更优异的纳米表面工程技术和自动化表面工程技术。前者充分利用了纳米颗粒的小尺寸效应，大大提高了再制造产品的表面性能。后者适应了再制造生产对批量化、自动化的迫切需求，在提高生产率的同时，进一步提高了再制造产品的质量。

（1）纳米表面工程技术。纳米技术是当代出现的三大高新技术之一。整体纳米化技术的应用估计还需20～30年时间。在现阶段，将纳米颗粒弥散分布在表面涂层内，使纳米材料与传统表面工程技术相融合，发挥纳米材料的优异效果，由此开发出具有自主知识产权的纳米表面工程技术。

（2）自动化表面工程技术。再制造过程是产业化、批量化的生产加工过程，为了更好地适应再制造的产业化要求，表面工程技术必须从手工操作发展到自动化操作。开发的自动化高速电弧喷涂技术、自动化纳米颗粒复合电刷镀技术和半自动化微弧等离子熔覆技术，进一步提高了表面涂层的性能和再制造质量。

3.5 车用消防泵再制造检测与质量控制

由于再制造加工是建立在失效分析基础上的，因此对于再制造过程中的产品失效分析，以及再制造产品的质量控制，只能依靠无损检测技术才能实现。

再制造产品的质量检验通常采取新品或者更严格的质量检验标准，可通过三维扫描技术，对车用消防泵主要零部件的空间曲面进行更快速、更准确的判断,确保主要零部件的再制造质量[9]。再制造成品检验是指对组装后的再制造产品在准备入库或出厂前所进行的检验，包括外观、精度、性能、参数及包装等的检查与检验。再制造成品的质量控制包括再制造产品性能与质量无损检测、破坏性抽测，以及再制造产品性能和质量评价三方面内容，验收项目及内容有7个方面[10]。

（1）主要技术参数应按GB 6245—2006《消防泵》中10.4进行性能试验，试验结果符合GB 6245—2006中5.4.1的规定。

（2）结构要求应符合GB 6245—2006中5.1的规定。

（3）抗腐蚀性能应符合GB 6245—2006中5.2的规定。

（4）机械性能应按 GB 6245—2006中 10.5进行密封试验，试验结果符合GB 6245—2006中5.5.1的规定。过流部件应按GB6245—2006中10.6进行水压试验，试验结果符合GB 6245—2006中5.5.2的规定。

（5）真空密封性能应按GB 6245—2006中10.7进行试验，试验结果符合GB 6245—2006中5.6的规定。

（6）连续运转性能应按 GB 6245—2006中10.10进行试验，试验结果符合GB 6245—2006中5.8的规定。

（7）引水装置试验符合GB 6245—2006中5.7的规定。

3.6 车用消防泵再制造寿命预测与剩余寿命评估

再制造产品的寿命预测与剩余寿命评估主要是应用断裂力学、摩擦学、金属学等理论建立失效行为的数学模型，从而建立产品寿命的预测评价系统，评估零部件的剩余寿命。可以使用无损检测技术对运行中的装置进行在役动态监测，及时发现影响运行的安全隐患，而且还可以根据发现的早期缺陷及其程度，在确定方位、尺寸、形状、取向和性质的基础上，对零部件的安全运行寿命进行评价，从而为产品寿命预测与剩余寿命评估提供依据。

4 结束语

在综合国内外大量研究成果的基础上，对车用消防泵的回收再制造问题进行了探讨，对于再制造理论的研究还有待进一步深入。目前，再制造在我国还处于起步阶段，我国的再制造企业屈指可数，即使在制造业内，再制造工程对多数人也还是陌生的理念。在有识之士的倡导下，再制造工程已开始受到重视。我国设备资产有数万亿元，若其中10%能利用再制造技术进行修复和强化，必将创造巨大的经济效益。可以预见，在不远的将来，再制造业必将成为一个大产业。

[1] 徐滨士，马世宁，刘世参，等.21世纪的再制造工程[J].中国机械工程，2000，11（ Z1）：36-39．

[2] 柳献初.发展中国汽车再制造工程的探讨[J].汽车工业研究，2002（ 7）：3-7.

[3] 刘东东，向号.发动机再制造关键技术流程研究[J].机械制造，2014，52（ 12）：58-60．

[4] 谢家平，陈荣秋.基于时间竞争的绿色再制造运作管理模式研究[J].中国流通经济，2003，17（ 8）：61-64．

[5] 阮平南，张勇.企业实施绿色制造的动力机制研究[J].机械制造，2005，43（ 11）：8-11．

[6]徐滨士，张伟，马世宁，等.再制造工程——绿色系统工程[J].中国设备管理，2000（ 1）：50-52．

[7] 赵昱卿，夏守长，奚立峰.产品再制造特征的研究[J].新技术新工艺， 2003（ 1）：7-10.

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

[9] 高君，霍瑞康.三维扫描技术在泵质量控制中的应用[J].装备机械，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，硕士，主要从事消防车及其部件设计研发工作

（编辑：启 德）