退役机械零部件再制造可行性判断和应用研究

周国梁 陈孝荣

摘 要：退役产品的再制造目前有很大的市场，机械零部件的再制造更具有价值和意义。本文从退役机械零部件的再制造方案、剩余疲劳寿命等多个因素进行再制造的可行性判断。主要是基于决策的四个主要因素，建立了退役零部件的再制造KT评价决策体系，利用KT决策法进行评估和计算，获得最优制再制造方案。

关键词：再制造;退役零部件;再制造评价体系;KT决策

0引言

产品再制造作为退役机械零部件资源再利用的最佳形式，而退役机械零部件作为再制造的对象，需要对再制造方案进行可行性判断很研究，才能更合理地做出最优的再制造方案。目前，针对退役机械零部件的再制造可行性分析评价问题，取得了大量的成果。本文提出基于KT决策方法建立再制造可行性判断体系，进行再制造可行性评价。

1.模型的构建

目前，退役机械零部件的再制造技术采用最广泛的有四种，分别是机械加工修复法、电镀涂层法、电弧堆焊修复法和激光修复法，而最终决定再制造方案的主要因素是预期效果、经济性、难度程度以及资源素。其中，预期效果是指再制造产品要达到的修复效果、性能要求和寿命使用要求等。经济性则是指整个再制造过程投入的材料、设备和人工等成本，这个直接影响再制造方案的规模。难易程度是指再制造过程中采用的技术工艺方法的难易程度，在现有的条件下是否容易实现。资源是指再制造技术工艺方法对环境的影响。

2.再制造方案可行性判断的KT决策体系

根据以上决策模型，采用KT决策方法构建再制造可行性判断体系。KT决策方法，早在上实际80年代就已经在国际上提出，该就决策方法效果高、正确率高，并且简单易操作，因此被广泛采用。KT决策体系构建的关键在于对指标的量化，直接影响决策体系的准确率。而指标量化通常采用专家模糊评判法。

2.1 指标的量化

（1）预期修复效果

预期修复效果相应的评价值，建立公式：

评价结果可分为较差、一般、较好、良好和极好。根据专家模糊评判法，专家评判的结果可以记为，其中。

可以得出预期修复效果的评判值：在专家模糊评判方法中，评判d值越大，代表预期修复效果越好。

（2）修复技术可行性难度指标

同理，修复技术可行性难度指标评价值，建立公式：

评价结果可分为较难、一般、较易、容易和极易。根据专家模糊评判法，专家评判的结果可以记为，其中。

可以得出技术可行性效果的评判值：，在专家模糊评判方法中，评判t值越大，代表修复技术可行难度越低。

（3）资源环境指标

同理，资源环境指标评价值，建立公式：

评价结果可分为容易、较易、一般、容易、较难和极难。根据专家模糊评判法，专家评判的结果可以记为，其中。

可以得出环境资源指标的评判值：在专家模糊评判方法中，评判e值越大，代表修复技术可行难度越低。

（4）經济指标

经济指标主要考察的是再制造产品的成本CR与新零件制作成本CN的比值，一般情况下，比值越小越好。当两者比值过大时，再制造经济性不好，已经不如制作新零部件合适。反之，当两者比值小时，说明再制造成本较低。一般，两者的比值即时，说明再制造经济性良好。则经济性指标量化评价值：

2.2 加权计算和风险评估

对以上四个主要指标量化后，再对指标进行加权计算，计算加权总分值，取得2～3项的最高分。加权总分值计算公式为：

其中， —预期修复指标的量化权重值，—修复技术可行性难度指标的量化权重值，—经济指标的量化权重值， —资源环境指标的量化权重值。

在取得2～3项的加权最高分值后，再进行风险评估，比如再制造过程的是否有安全隐患，操作者是否存在意外事故的可能性;原材料的在采用该修复方案后，会不会产生淬硬裂纹的情况;原退役零部件材质表面处理状态，是否过硬，而不适合采用堆焊的方案等等。在逐个分析和排除风险项后，剩余的最高分项即为最优的再制造方案。

3.实例应用

根据以上KT决策体系，退役机械零部件的再制造可行性判断和综合评价，分析各方案的优势和劣势，对加权计算2～3项最高分进行风险评估，去掉风险项后，即可确定最优的再制造方案。

本文选取某工程机械中退役的传动齿轮为例，进行再制造可行性判断和方案的确定。该齿轮服役年限为2年5个月，工作环境为闭式齿轮箱，材质为40Cr，齿面进行了表面淬火，硬度为HRC50～55。初步检测，齿面有轻微的磨损，有2个齿面有点蚀。需要对该齿轮进行再制造修复，对有损伤的齿面进行修复，不影响齿的强度和齿面的粗糙度，不影响齿轮内圆的形位公差。并要求该齿轮满足不少于2年的使用寿命。

首先对再制造技术效果分析，针对该齿轮的材质，一般机械行业中可选用的再制造方案有机械加工修复法、电镀涂层法、电弧堆焊修复法和激光修复法。机械加工修复法是将退役零部件采用机床加工的方法进行修复，优点是简单方便，设备要求低，缺点是修复的效果精度不高，影响原形位公差，几乎无法恢复原设计要求。电镀涂层法是采用电化学反应的方式，在机械表面电镀一层镀层，该镀层可以覆盖填补损伤的表面，优点是成本低，修复效果好，缺点是仅适合磨损量低的表面修复。堆焊法是利用电弧焊讲熔覆层填补损伤层，优点是，可以对损伤严重的部位进行修复，缺点是，电弧焊修复会产生大量热影响区，故对渗碳量高和易变形的部件不适用，有很高的报废风险，比如，对淬硬面进行电弧焊，会产生裂纹，进而导致齿轮断齿。激光修复法是指利用激光熔覆技术修复损伤表面，优点是激光可控性高，修复精度高，热影响小，缺点是成本高昂。

然后依据再制造可行性判断的KT决策方法，对决策指标依次进行量化，统计量化结果，并对量化结果进行各因素权重的计算，即应用熵权法进行权重计算。

对以上4项量化指标依次打分，依据各指标的量化公式，并进行量化计算，记录计算结果。然后再根据各指标的加权计算公式对各方案进行加权计算，得出总分数。从加权计算得分中选出得分高的2项，分别为激光修复法和堆焊法。

最后，对选出的两项修复方案进行风险评估。两个修复方案都可以达到修复效果，材质含碳量为0.37～0.44，属于高碳钢，并且齿轮表面进行了中频感应淬火，表淬硬度为HRC50～55，硬度很高。而堆焊修复方法会有较大的热输入，在齿轮表面形成热影响区，进行影响齿轮表面的材质性能而产生热裂纹，甚至出现断裂的风险。激光修复方法，热影响小，修复过程对齿面影响小。综上所述，采用再制KT决策体系，得出激光修复方法为最优的再制造方案。

4.结语

退役机械零部件再制造可行性的判断是再制造技术的关键。本文提出了一种再制造可行性判断KT决策体系，可高效、便捷和准确的进行可行性判断，为再制造的研究和应用提供一种思路。

参考文献：

[1]赵巍，孙浩.再制造商主导下制造/再制造系统的产品担保策略研究[J].青岛大学学报（自然科学版），2021，34（03）：91-99.

[2]黄智泉.堆焊制造与再制造技术发展综述[J].金属加工（热加工），2021（06）：23-28.

（1山东蓝孚高能物理技术股份有限公司，山东 济南250000;2 山东仕达思生物产业有限公司，山东 济南250000）