循环经济下的机械制造,再制造

循环经济下的机械制造,再制造

机械精度，尤其是装配精度是发挥机械性能和效率，保证机械安全无事故，延长机械使用寿命的关键因素。国产和进口机械，之所以价格成倍悬殊以及国内组装的进口机械，质量之所以不如直接组装进口的机械，例如国产的沥青搅拌设备，每台售价约600万人民币，而在中国生产同一规格的瑞士品牌搅拌设备，则高达1200万，还供应不上，根本问题也大都在此。中国要在机械精度上，赶上世界，超越世界，在成本上明显的低于世界，单纯依赖技术引进，勤学苦练是远远不够的，必须针对自己的薄弱环节，开辟中国自己独特的材料，工艺新路子，自主创新，出奇制胜。
当前，在材料方面，一般机械正从钢铁等传统金属材料，朝着复合材料方向发展。而航空航天等尖端机械，则更进一步，把重点转移到高分子复合材料，纳米材料。正在试飞中的波音787梦幻客机，就是大量采用纤维复合材料代替铝合金，创造了世界水平的成功范例。在成型工艺方面，现代机械工业已从一般机床切削成型，发展为数控机床，加工中心等组合切削成型。人家是如此，中国也照样。只是人家早已远远地跑在前面，中国还在后面呼哧呼哧地紧跟。
那么，中国能不能跨越一般金属复合材料，直接向现代高分子复合材料冲刺；跨越加工中心成型工艺，进一步发展高效率,低成本,不需要切削加工的高精度成型新工艺呢？其实，这样的星星之火，早有发现，只是没有获得应有的重视和扩大开发推广而已。发展中的高分子涂层技术就是其中，蕴藏着广阔前景的创新道路之一。
【一】早期的高分子涂层技术，主要应用于解决靜配合机械零部件之间的装配精度问题。例如，鱼雷快艇的发动机在船的最前端，螺旋桨则在船的最尾端。细长的驱动轴需要靠好几道轴箱来支撑。各个轴箱安装的部位不同，即使靠拉中心线后，各自精密加工，也很难保证其中心一致。为了解决轴箱间的同心度问题，快艇工程师们预先用工艺轴，将高低,左右,前后不同位置上的各个轴箱串联起来，确保组装状态下中心一致。然后用浆糊状的高分子涂料，分别将各个轴箱与相关组装部位之间的空隙填平补齐。用电热板将涂料部位加热到70 ~80C，保持一小时，使之固化定型，完成使命，从而打破了鱼雷快艇装配精度的历史纪录。当然，选择的高分子涂料配方，在抗剪，抗压，抗震，抗腐蚀等性能上，也都必须符合要求。这些都不难做到。依此类推，当前机电产品制造，修理中的大量装配精度难题，都得以解决，同时攀登效率，成本新高峰。
【二】随着高分子涂层材料的摩擦磨损润滑性能，不断提高，涂层技术现在已从靜配合工作面的制造修理，扩大应用到动配合工作面。例如采用高分子涂层技术修复磨损件，取代目前大量使用中的传统焊修技术【焊修相当于先把旧件，在广大面积上恢复成有热应力的毛坯，然后再回过头来，类似制造工艺那样，一步不差地，消除应力，重复加工成产品。必然效率低，成本高】。
它的优点是：
1，不依仗高贵的组合机床，加工中心，也不依仗对有关零部件苛刻的加工精度要求，更不依仗劳民伤财，低效率的手工镶配，就能将机械成型精度，以及同心度，中心距，接触密度等装配精度，提高到一个崭新的历史阶段。
2，不少高分子涂层的摩擦磨损润滑性能，远高于一般钢铁，金属复合材料。不仅本身寿命高，同时亦保护其摩擦对方，极少磨损，抗腐蚀，耐酸碱，抗震减震，降低噪音，抗咬合，拉伤，抗爬行。
3将大型，复杂工件的多工序加工和镶配，合并成单工位[或原地]、单工装、一次涂层，各工作面同时模塑成型的批量制造，批量修理精密涂层工艺。生产效率成倍增长，生产周期成倍压缩。
4，模压成型，不需要高温补焊。不产生变形，内应力，裂纹等导致机械事故临修等不良因素。
5，投资小，上马快，成本低。
6，机械物理性能与现代复合材料特别是纳米材料同步发展，前途无量。
举例来说，按照原设计，机车摩擦副中，月牙形滑槽的工作面，和滑块工作面分别靠渗碳蘸火，高频蘸火来提高硬度，降低磨损。但是，由于配合精度要求高，大修时滑块仍然100%报废。月牙槽也因大量磨损，使用寿命低。由于硬碰硬，运用中经常发生拉伤事故，威胁运输安全。铁路系统开发的高分子涂层，机械磨损率降低到一般巴氏耐磨合金的1/7。摩擦系数[决定摩擦阻力,能耗]最低可达0.008，【允许根据要求调整】不到一般钢铁，青铜摩擦副阻力的1/10 [M2000摩擦磨损试验机测定数据]，为机械摩擦副中所罕见。用它来补偿磨损，不仅滑块可以100%修复，无需再高频蘸火，直接使用，而且由于高分子涂层可以保护摩擦副对方，几乎不磨损，月牙槽寿命同时获得极大提高。以柔克刚，拉伤事故也全部消灭。修复工艺简单，只需将滑块的磨损面按滑槽的宽度减去设计间隙，涂上浆糊状高分子涂料。在滑槽两面，固定相当于设计间隙厚度的光整塑料薄膜作为脱模剂。然后按照中心将滑块滑进滑槽，清除挤出来多余涂料后，将涂层部位用电热板加温到70~80C，保温1小时。取出滑块，全功告成。需要成批修复时，可予制调整宽度式的压模，代替滑槽实物。可见采用高分子涂层技术修复，机车滑块不仅变废为宝，降低修理费用，运用性能也高于原设计。英国“设计工程”杂志为此发表文章时的评语是：“中国为机车修理而开发的抗磨复合材料，可能广泛地应用于重型工程”。美国“机械设计”杂志，以中华人民共和国唯一的新产品代表的面目，在世界新设计栏目上发表。杂志的执行总编还专门为新材料起了一个名字叫BONDO，意思是“粘一下，什么都解决了”。很多机电工业，也有类似的实例。现阶段的高分子涂层技术，已可以广泛地应用于重载低速的各种机械摩擦副上。如橡胶厂炼胶机的轧辊轴承，材质原设计为青铜，用多个稳钉固定在轴箱体上，仍难免在辊碾力下松动。其工作轴压为44t轴颈为250x200。在采用精密涂层技术修理时不用 铜瓦，直接在轴箱体上涂层，也无需稳钉。经过4个月双班运行后检查，轴和瓦几乎都量不出磨损来。
  【三】节能减排，循环经济是世界机械工业的大势所趋。国家发改委高瞻远瞩，一方面支持世界工程机械首席，卡特匹勒公司在上海创立机械再制造中心。一方面组织汽车工业的再制造试点工作。
工业和信息化部也通知各省市组织并资助机电产品的再制造试点 。可见，再制造在循环经济中，在机电产品发展前途中的地位。在再制造技术中，高分子涂层技术的摩擦磨损润滑性能突出，工艺最简单，效率最高，成本最低，设备投资最小，使用范围最广，上马最快。虽然目前也还存在许多不足之处。例如导热性能差，不适用于高速，高温；冲击性能偏低等等，但是紧跟复合材料，纳米材料的发展，这些困难都已在不断克服中。跨越机械传统材料,工艺，大面积推广应用高分子涂层技术，不仅可以为国家，为企业，为改革者创造巨额财富，更将为中国机械工业冲击世界高峰，闯出一条新路子。
以铁路货车为例，实施高分子涂层再制造后，可以预见到的效果是：1，铁路安全更有保证。铁路提速三年来，货车一直没有解决的十大事故临修安全问题，半年内就可以彻底解决50%。
      2，货车精度指标普遍提高，仅轴距精度，就可以提高10倍。从而大幅度改善运行质量，降低机车牵引动力的消耗和钢轨，轮缘，转向架各摩擦副的磨损。
      3，货车修理体制升级。货车摇枕侧架三大件等重大零部件，可创立再制造中心，低成本批量供应。轮对修理，铁路系统已有专业工厂。60万辆货车从此就可以取消厂修，由车辆段就地修复运用。此后不再进厂。为国家节约各种资金难以亿计。又为建立铁路【使用单位】和工厂【生产单位】分家的体制，创造条件
       4，取消货车厂修后，厂修许可限度以及相应的合法质量偏差，不复存在。货车运行质量和寿命将明显上升
天下机电产品是一家，虽然宏观结构不同，发展新技术，新材料的道理和原则是一样的。譬如，有人建议：煤矿人力操作的采煤机上，外购的滚动轴承，价值上万美元，可以考虑改用高分子涂层，既节约了外汇，又减轻了井下工人的体力劳动。有人建议将高分子涂层修复煤矿支柱液压缸的经验，扩大应用到各种机电产品的支柱液压缸上来。有人建议把工程机械等，各种机电产品重载低速条件下的滚动轴承改为高分子涂层滑动轴承。不要认为这些都是痴人说梦。有史以来，任何发明创造都来自大胆的科学设想和坚忍不拔的毅力。不信你就试试！对有发展前途，能为国家创造财富的项目，我可以无偿提供验证用的涂料。作为一名近90岁的老人，我已无意从中分一杯羹。一旦试验成功，一切成果悉归立项单位和参与创新者所有。并可无偿享有涂料配方的使用和革新权。

zhef84@163.com    0562-6803200循环经济下的机械制造,再制造

机械精度，尤其是装配精度是发挥机械性能和效率，保证机械安全无事故，延长机械使用寿命的关键因素。国产和进口机械，之所以价格成倍悬殊以及国内组装的进口机械，质量之所以不如直接组装进口的机械，例如国产的沥青搅拌设备，每台售价约600万人民币，而在中国生产同一规格的瑞士品牌搅拌设备，则高达1200万，还供应不上，根本问题也大都在此。中国要在机械精度上，赶上世界，超越世界，在成本上明显的低于世界，单纯依赖技术引进，勤学苦练是远远不够的，必须针对自己的薄弱环节，开辟中国自己独特的材料，工艺新路子，自主创新，出奇制胜。
当前，在材料方面，一般机械正从钢铁等传统金属材料，朝着复合材料方向发展。而航空航天等尖端机械，则更进一步，把重点转移到高分子复合材料，纳米材料。正在试飞中的波音787梦幻客机，就是大量采用纤维复合材料代替铝合金，创造了世界水平的成功范例。在成型工艺方面，现代机械工业已从一般机床切削成型，发展为数控机床，加工中心等组合切削成型。人家是如此，中国也照样。只是人家早已远远地跑在前面，中国还在后面呼哧呼哧地紧跟。
那么，中国能不能跨越一般金属复合材料，直接向现代高分子复合材料冲刺；跨越加工中心成型工艺，进一步发展高效率,低成本,不需要切削加工的高精度成型新工艺呢？其实，这样的星星之火，早有发现，只是没有获得应有的重视和扩大开发推广而已。发展中的高分子涂层技术就是其中，蕴藏着广阔前景的创新道路之一。
【一】早期的高分子涂层技术，主要应用于解决靜配合机械零部件之间的装配精度问题。例如，鱼雷快艇的发动机在船的最前端，螺旋桨则在船的最尾端。细长的驱动轴需要靠好几道轴箱来支撑。各个轴箱安装的部位不同，即使靠拉中心线后，各自精密加工，也很难保证其中心一致。为了解决轴箱间的同心度问题，快艇工程师们预先用工艺轴，将高低,左右,前后不同位置上的各个轴箱串联起来，确保组装状态下中心一致。然后用浆糊状的高分子涂料，分别将各个轴箱与相关组装部位之间的空隙填平补齐。用电热板将涂料部位加热到70 ~80C，保持一小时，使之固化定型，完成使命，从而打破了鱼雷快艇装配精度的历史纪录。当然，选择的高分子涂料配方，在抗剪，抗压，抗震，抗腐蚀等性能上，也都必须符合要求。这些都不难做到。依此类推，当前机电产品制造，修理中的大量装配精度难题，都得以解决，同时攀登效率，成本新高峰。
【二】随着高分子涂层材料的摩擦磨损润滑性能，不断提高，涂层技术现在已从靜配合工作面的制造修理，扩大应用到动配合工作面。例如采用高分子涂层技术修复磨损件，取代目前大量使用中的传统焊修技术【焊修相当于先把旧件，在广大面积上恢复成有热应力的毛坯，然后再回过头来，类似制造工艺那样，一步不差地，消除应力，重复加工成产品。必然效率低，成本高】。
它的优点是：
1，不依仗高贵的组合机床，加工中心，也不依仗对有关零部件苛刻的加工精度要求，更不依仗劳民伤财，低效率的手工镶配，就能将机械成型精度，以及同心度，中心距，接触密度等装配精度，提高到一个崭新的历史阶段。
2，不少高分子涂层的摩擦磨损润滑性能，远高于一般钢铁，金属复合材料。不仅本身寿命高，同时亦保护其摩擦对方，极少磨损，抗腐蚀，耐酸碱，抗震减震，降低噪音，抗咬合，拉伤，抗爬行。
3将大型，复杂工件的多工序加工和镶配，合并成单工位[或原地]、单工装、一次涂层，各工作面同时模塑成型的批量制造，批量修理精密涂层工艺。生产效率成倍增长，生产周期成倍压缩。
4，模压成型，不需要高温补焊。不产生变形，内应力，裂纹等导致机械事故临修等不良因素。
5，投资小，上马快，成本低。
6，机械物理性能与现代复合材料特别是纳米材料同步发展，前途无量。
举例来说，按照原设计，机车摩擦副中，月牙形滑槽的工作面，和滑块工作面分别靠渗碳蘸火，高频蘸火来提高硬度，降低磨损。但是，由于配合精度要求高，大修时滑块仍然100%报废。月牙槽也因大量磨损，使用寿命低。由于硬碰硬，运用中经常发生拉伤事故，威胁运输安全。铁路系统开发的高分子涂层，机械磨损率降低到一般巴氏耐磨合金的1/7。摩擦系数[决定摩擦阻力,能耗]最低可达0.008，【允许根据要求调整】不到一般钢铁，青铜摩擦副阻力的1/10 [M2000摩擦磨损试验机测定数据]，为机械摩擦副中所罕见。用它来补偿磨损，不仅滑块可以100%修复，无需再高频蘸火，直接使用，而且由于高分子涂层可以保护摩擦副对方，几乎不磨损，月牙槽寿命同时获得极大提高。以柔克刚，拉伤事故也全部消灭。修复工艺简单，只需将滑块的磨损面按滑槽的宽度减去设计间隙，涂上浆糊状高分子涂料。在滑槽两面，固定相当于设计间隙厚度的光整塑料薄膜作为脱模剂。然后按照中心将滑块滑进滑槽，清除挤出来多余涂料后，将涂层部位用电热板加温到70~80C，保温1小时。取出滑块，全功告成。需要成批修复时，可予制调整宽度式的压模，代替滑槽实物。可见采用高分子涂层技术修复，机车滑块不仅变废为宝，降低修理费用，运用性能也高于原设计。英国“设计工程”杂志为此发表文章时的评语是：“中国为机车修理而开发的抗磨复合材料，可能广泛地应用于重型工程”。美国“机械设计”杂志，以中华人民共和国唯一的新产品代表的面目，在世界新设计栏目上发表。杂志的执行总编还专门为新材料起了一个名字叫BONDO，意思是“粘一下，什么都解决了”。很多机电工业，也有类似的实例。现阶段的高分子涂层技术，已可以广泛地应用于重载低速的各种机械摩擦副上。如橡胶厂炼胶机的轧辊轴承，材质原设计为青铜，用多个稳钉固定在轴箱体上，仍难免在辊碾力下松动。其工作轴压为44t轴颈为250x200。在采用精密涂层技术修理时不用 铜瓦，直接在轴箱体上涂层，也无需稳钉。经过4个月双班运行后检查，轴和瓦几乎都量不出磨损来。
  【三】节能减排，循环经济是世界机械工业的大势所趋。国家发改委高瞻远瞩，一方面支持世界工程机械首席，卡特匹勒公司在上海创立机械再制造中心。一方面组织汽车工业的再制造试点工作。
工业和信息化部也通知各省市组织并资助机电产品的再制造试点 。可见，再制造在循环经济中，在机电产品发展前途中的地位。在再制造技术中，高分子涂层技术的摩擦磨损润滑性能突出，工艺最简单，效率最高，成本最低，设备投资最小，使用范围最广，上马最快。虽然目前也还存在许多不足之处。例如导热性能差，不适用于高速，高温；冲击性能偏低等等，但是紧跟复合材料，纳米材料的发展，这些困难都已在不断克服中。跨越机械传统材料,工艺，大面积推广应用高分子涂层技术，不仅可以为国家，为企业，为改革者创造巨额财富，更将为中国机械工业冲击世界高峰，闯出一条新路子。
以铁路货车为例，实施高分子涂层再制造后，可以预见到的效果是：1，铁路安全更有保证。铁路提速三年来，货车一直没有解决的十大事故临修安全问题，半年内就可以彻底解决50%。
      2，货车精度指标普遍提高，仅轴距精度，就可以提高10倍。从而大幅度改善运行质量，降低机车牵引动力的消耗和钢轨，轮缘，转向架各摩擦副的磨损。
      3，货车修理体制升级。货车摇枕侧架三大件等重大零部件，可创立再制造中心，低成本批量供应。轮对修理，铁路系统已有专业工厂。60万辆货车从此就可以取消厂修，由车辆段就地修复运用。此后不再进厂。为国家节约各种资金难以亿计。又为建立铁路【使用单位】和工厂【生产单位】分家的体制，创造条件
       4，取消货车厂修后，厂修许可限度以及相应的合法质量偏差，不复存在。货车运行质量和寿命将明显上升
天下机电产品是一家，虽然宏观结构不同，发展新技术，新材料的道理和原则是一样的。譬如，有人建议：煤矿人力操作的采煤机上，外购的滚动轴承，价值上万美元，可以考虑改用高分子涂层，既节约了外汇，又减轻了井下工人的体力劳动。有人建议将高分子涂层修复煤矿支柱液压缸的经验，扩大应用到各种机电产品的支柱液压缸上来。有人建议把工程机械等，各种机电产品重载低速条件下的滚动轴承改为高分子涂层滑动轴承。不要认为这些都是痴人说梦。有史以来，任何发明创造都来自大胆的科学设想和坚忍不拔的毅力。不信你就试试！对有发展前途，能为国家创造财富的项目，我可以无偿提供验证用的涂料。作为一名近90岁的老人，我已无意从中分一杯羹。一旦试验成功，一切成果悉归立项单位和参与创新者所有。并可无偿享有涂料配方的使用和革新权。

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