农用柴油机绿色再制造技术的应用分析

张海翠

（宜兴高等职业技术学校，江苏 宜兴 214200）

目前，我国约有60%的柴油机零件可以利用表面处理技术或其他先进的工艺技术进行还原[1]。而机械设备的回收成本只有新产品制造成本的60%～70%，因此，机械设备的回收利用，可以获得约25%的利润。在柴油机的生产过程中，材料消耗很大。如果按照传统的循环利用方法，将其重新投入到熔炼中，那么剩余的材料就会被烧成灰烬，既浪费了资源，又造成了环境污染[2]。再制造技术的发展可以很好地解决这一问题，利用回收技术将废弃柴油机中20%的钢铁和70%的铁零件进行再加工，从而节省了大量的钢铁材料。据统计，根据目前的冶炼工艺，该项目每年可减少尾气排放8 440 t、废渣168 700 t，同时降低焦炭燃烧量3.3万t，降低6亿kW·h能耗[3]。

1 实施柴油机再制造的潜在风险

柴油机是一种比较普遍的农业机械设备，在生产过程中若出现安全事故，将会对使用者产生巨大的伤害，造成一定的产品责任[4]。同时，再制造业是近年来新兴的行业，我国相关的法律法规尚不完善，未对原厂进行明确授权，这意味着“专利法”与再生产有矛盾，作为一个新兴的制造业，其运营中的侵权行为有很大的法律风险[5]。此外，在回收中也有一定的商业风险。由于我国尚未形成一个科学合理的行业标准，因此，有些投机分子会将一些仿制品假冒为“再造”[6]。长此以往，很可能会使消费者对再生产企业失去信任，从而对企业发展产生负面影响。在此背景下，我国再制造产业的发展面临着诸多问题，这些问题将影响我国再制造产业的持续发展。

综上所述，再制造产业是一种未被广泛认同的新兴产业，且未形成一条完整的产业链，其技术和管理水平也相对低下，成为制约其发展的瓶颈。

2 农用柴油机再制造工艺

回收利用工艺是利用先进的生产技术对废旧产品进行加工，使其能够重新利用。在实施再制造前，需对其进行全面评价，使其达到可再生的标准[7]。

2.1 再制造流程

以农用柴油机为例，对农机产品的再制造工艺进行分析。柴油机的再制造，是指对已经达到使用年限或需要大修的柴油机进行彻底拆卸；对汽缸等进行化学处理、高温分解、物理清洗，除去内外表面的油污、水垢和涂料，再进行全面检查，淘汰不合格的产品，并将合格的零件加工成与新产品同样的尺寸和范围；而轴承、活塞、垫片等易损件则会自动报废，更换原厂的零件，并在规定装配完成后，对柴油机进行严格的冷磨热试，使所有技术指标都达到新引擎的要求。不同类型的产品生产工艺也不尽相同，发动机的再制造工艺流程如图1所示。

图1 再制造工艺流程

2.1.1 产品回收

1）回收难度与柴油机所用物料的类型有关，一般而言，物料的种类越少，则越有利于循环利用；材料的种类越多，则越不方便分类，分类的难度也就越大，因为很可能会混入其他材料，从而影响到下一代可再生产品的性能。

2）对环境友好的物料，可以提高循环利用效率。材料的环保性能越好，则越容易进行再循环，即便是无法循环使用的物品，也可以通过填埋、焚烧等方式进行处理，不会产生太大的污染。绿色环保的物质材料对人类没有不良影响，且对环境更加有益。

3）各元件的相容性越好，则越有利于废物的回收利用。零件间相容性良好的物料可以一并回收，这样可以降低拆卸工作的工作量，减少人工成本；而兼容性较差的零件则会对回收的产品品质产生一定的影响。

4）对废旧部件进行二次加工，如油漆、涂覆、电镀等，会使回收工作变得更加复杂，同时也会增加回收工作的难度。

2.1.2 拆卸

拆卸是再制造中的一个重要环节，确定拆卸时，要确保零件的完整，并将产品的拆解深度降到最低。易损件和已有明显损伤的零件可以在拆解时直接去除。可重新制作的零件必须符合下列条件：

1）再生产的费用比新生产的费用低。鉴于这种特性，在农机上能够进行再加工的零件通常都是核心零件，具有更高的附加价值。但如果没有备用零件，那么在重新制作的时候，就不需要考虑成本了，只要能拿到零件，就可以保证产品的正常运转。

2）重新加工后的零件，其表面粗糙度、强度、硬度、装配精度均应与原始零件一致。

3）产品的使用寿命应达到产品的正常使用周期，且再制造产品的使用寿命不少于新产品的使用寿命。

4）损坏部件应满足国内环境保护标准。在法律许可的情况下进行重新生产，很多在生产中可以使用的原料，在生产法规中是不允许的，这些部件是不能被重新生产的。

2.1.3 清洗

1）全自动高压洗涤。适用于对零件进行深度清洁，该设备采用一个旋转的金属支架，将待清洁的零件拆成悬挂状态，然后用高压喷嘴将清洗液喷洒到零件表面，有效去除零件上的油污，减少传统滚动清洁器在清洁时产生的摩擦。同时，采用高压自动清洗器，一次清洗量可达500 kg以上。

2）台式循环水清洁器。台式循环水清洁器适用于再加工部件的清洁，能实现溶液的回收，使各种溶液的效果最佳，具有回收利用的优势；其造价低廉、使用寿命长、操作简便、噪声小，具有良好的环境保护作用。

3）除尘装置。环境问题逐渐受到人们的重视，通过使用除尘装置，可以对机械零件的回收和回收产生的废气、粉尘进行有效治理。通过在各装置上设置吸附装置，可以有效减少废气和粉尘对周围环境的污染，并能有效减少对工人身体健康的伤害。

4）煤油喷雾抽油装置。本系统能对再生产品进行清洁时所产生的煤油进行回收。农用机械零件一般使用煤油及清洁剂进行清洁，清洁完毕后，在喷雾干燥箱中用气枪将零件表面的溶剂吹干，并将低熔点的溶剂雾化。抽吸装置的风扇将雾化的溶剂吸入收集箱的管路中，并在一定的高度聚集成液体，流入信箱中，从而达到回收煤油和清洗剂的目的，减少空气的污染。

2.1.4 检测

报废的柴油发动机要经过相关的检测，才能重新生产。在此之前，需先将零件清洗干净，看是否有损坏，并判定其磨损程度，按照以下步骤进行检测：

1）通过对废旧产品的全面观测，获得直观的状态信息，并检查产品的工作状态，如零件是否完好、有没有特殊的噪音。

2）设置废弃产品的检测指标及检测项目，采集检测结果及检测信号。通常，试验的内容和参数因柴油机受损的部位和磨损程度不同而有所不同。完成测试后，收集、整理各项指标的试验数据及信号。

3）依据所获得的废旧物品的基础资料，利用信息处理技术及现代的信号分析技术对步骤2获得的各种信息进行提取与分析，计算发动机的总体失效情况及报废等级。

4）依据步骤3的分析和试验结果，得出废旧柴油机的总体评价指标，并对其进行综合性能分析。

5）对产品进行重新加工，利用现代技术对破损部分进行修补，采用新技术使其达到或超越原来的效果。

2.1.5 修正

在此工艺中，利用现代工艺对废旧零件进行修补、校正，使其恢复原来的状态。

2.1.6 装配

对经检验合格的所有零件，根据新产品的生产要求，进行重新装配。

2.1.7 试验

根据新机型的要求，对再制造产品进行性能指标的检测，以达到新机型的设计要求。

2.1.8 封装

对新机器的外观进行喷涂和封装，按照顾客的要求将其寄送到顾客手中。

2.2 绿色再制造加工工艺的关键技术

2.2.1 纳米电刷镀工艺

纳米材料是近年来兴起的一种新型材料，其机械性能优良，可获得高硬度、高韧性的涂料。采用纳米技术，不仅可以得到优质的原料，还可以通过先进的加工工艺，对零件进行重新加工和修理，从而得到更好的产品[8]。采用具有较高硬度、较高温度的纳米材料，可以改善涂层的整体力学性能[9-10]。同时，纳米技术和电刷镀技术的结合也使纳米粉末在复合镀层中的沉积性能得到了较大改善。在常温、高负载条件下，添加纳米金刚石的复合涂层具有优良的耐磨性。经过研究，纳米复合铝涂层的耐热性能可达400℃，涂层的显微硬度为600 HV。纳米电刷镀技术不仅适用于处理零件的表面损伤，也适用于农机发动机轴承和轴类零件的磨损部位处理。

2.2.2 电弧喷涂技术

电弧喷涂技术是机械零件表面加工中的一个重要技术，出现于20世纪80年代，在喷射设备、喷药材料、喷淋技术等方面得到了快速发展。

2.2.3 干膜技术

通过减小机械零件的表面摩擦力，可以提高机械零件的工作可靠性，延长机械设备的使用寿命，减少机械设备的维护成本。目前应用最广泛的技术是固体润滑干燥薄膜技术，其可以在高温、高压、真空、强氧化、强辐射等多种复杂环境中工作。这种方法是将纳米颗粒加入固态润滑干燥的薄膜中，以提高其摩擦力。由于加入了纳米颗粒，可以应用于其他油脂润滑剂所不能应用的复杂工况，从而有效避免了油脂润滑过程中的污染、泄漏等情况。采用纳米铝粉的固体润滑干膜耐磨性可提高约2～5倍，应用此工艺，还可使零件的抗蚀性及动态密封性得到改善。

2.2.4 非破坏性测试技术

非破坏性测试是以现代科技为基础，利用物理手段对目标内部的各项性能及状况进行检测，以判断其内部结构是否有瑕疵，进而判定其是否合格。

3 总结

随着我国农业机械化程度的不断提高，对再生产相关技术进行研究，既可以减少机械设备使用寿命周期的成本，又可以减轻农民的经济负担；同时，这种技术还能降低农业机械对环境的污染程度，减少各种资源的浪费。笔者对农机柴油机再制造技术的风险和具体流程进行了探讨和分析，指出国家要加大对相关产业的支持力度，并制定相应的国家标准、行业标准，引导整个农机产业树立柴油机再制造技术的观念和意识，从而在产品的设计、开发和生产中，与后续零件的再制造要求相结合。