液压挖掘机再制造工程及产业体系研究

吕其惠

（广东交通职业技术学院，广东 广州 510650）

LQi-hui

(Guangdong Communication Polytechnic, Guangzhou 510650, China)

0 引言

挖掘机是工程建设、资源开采和农业机械化生产必不可少的工程机械设备，2011年我国挖掘机产销量18.21万台，挖掘机保有量达121.8万台，已成为世界最大挖掘机生产国和最大的挖掘机销售市场。相比挖掘机制造的成熟状态和欧美国家成熟的产品回收体系及再制造技术，我国每年因故障率高、技术落后和经济性差等原因报废的挖掘机数量超过10万台，造成了大量资源的浪费，挖掘机行业的资源流通状况令人担忧。挖掘机属于价格昂贵、技术含量高、附加值高、产量大的工程机械产品，具有非常高的再制造价值。为了实现挖掘机产业的可持续发展最大限度地利用废旧产品的剩余价值，提高资源利用率和加大环境保护必须实现挖掘机产业的绿色再制造。挖掘机再制造领域具有广阔的发展前景。

1 挖掘机再制造工艺流程及技术

挖掘机再制造是以产业化方式对废旧挖掘机进行高技术的修复和改造。传统的挖掘机寿命周期流通是“设计→生产→销售→使用→报废”的开环系统，而绿色再制造挖掘机的生命周期的流通是“设计→生产→销售→使用→再制造”的闭环系统［1］。再制造的挖掘机产品质量和性能等同于新品甚至超过新品，但挖掘机再制造的成本仅为新品的50%，例如挖掘机核心部件发动机再制造成本与制造成本相比（如图1所示）劳动成本降低35%，能源消耗降低50%、材料消耗降低82%。挖掘机再制造对环境的不良影响显著降低，有力促进了资源节约型、环境友好型社会的建设。

图1 制造成本对比图

1.1 挖掘机再制造工艺流程

挖掘机再制造与维修有着本质区别，再制造是经过检测（划痕试验、摩擦试验、疲劳实验和高温试验等）、仿真和分析，针对挖掘机零部件不同的失效原因采取系列再制造加工工艺和先进的表面工程技术手段进行再制造修复、加工，提升挖掘机的技术性能和技术等级。实施再制造工程后的挖掘机达到甚至超过新机技术的标准［2］。维修只是通过检测（仅对产品表面磨损状况简单检测）后对局部损坏的零部件进行更换和修复，使设备回复到故障前的正常工作状态；挖掘机再制造工程属于绿色制造，对老旧机进行技术性能升级是再制造工程的核心，挖掘废旧产品中的潜在附加值是再制造产业的宗旨。挖掘机再制造工程需要经过拆解、清洗、检测、寿命评估、再制造加工和装配等流程，工艺流程如图2所示。

1.2 再制造表面工程技术

图2 挖掘机再制造工艺流程图

液压挖掘机再制造是一个系统工程，主要包括柴油发动机总成、液压件、金属结构件和电气件等部件的再制造。挖掘机再制造工程技术主要以先进的表面工程技术为主要手段把互相依存、相互分工的零件基体与零件表面构成一个系统，综合失效分析、表面技术、涂覆层材料、预处理和后加工、表面检测技术、表面质量控制、使用寿命评估、表面施工管理、技术经济分析、三废处理和重大工程实践等多项内容修复和强化失效零部件［3］。挖掘机再制造的技术领域非常广泛，贯穿产品的全寿命周期，常用的修复技术包括：喷涂修复技术、电刷镀修复技术和激光修复技术。

1.2.1 激光修复技术

激光修复技术是利用激光器振荡器产生强烈且集中朝向某个方向的光，通过透镜后形成具有恒定光斑大小和能量密度的激光光束聚焦在被加工零件表面进行热处理，实现切割、表面处理（强化、硬化、退火、熔覆和合金化）等。挖掘机柴油机系统部件（如缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、阀座和摇臂）、液压系统部件（如液压缸合缝线强化、液压缸和液压管内壁表面硬化）、金属结构件（切割、熔覆和合金化）等都可以采用激光热处理。

1.2.2 喷涂修复技术

喷涂修复技术利用热源将喷涂材料加热至熔融状态，并通过气流吹动使其雾化后高速喷射到零件表面，形成特定的涂层，以提高零件性能的表面技术。挖掘机减速机构、各类磨损的轴类、液压精密部件、金属结构件均可以采用此技术手段进行修复。

1.2.3 电刷镀修复技术

电镀镀修复技术是利用电解方法使电解液中的金属离子在零件表面上还原成金属原子并沉积在零件表面上形成具有一定结合力和厚度镀层的一种方法。挖掘机电气系统电机转子、液压系统齿轮泵等都可以采用电刷镀修复技术进行处理。

2 挖掘机再制造工程体系的建立

挖掘机绿色再制造工程是一种具有专业性、互换性、批量化、规范化的生产方式，产品需要面向市场，参与市场竞争。再制造是挖掘机生命周期（生命周期流程如图3所示）的一个重要组成部分，在实施再制造过程中应以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优质高效节能节材环保为目标，实行产业化生产经营模式；建立再制造的行业标准，即建立科学合理的流通系统、完善的再制造工艺技术标准和质量检测标准等再制造规范化的标准体系。

图3 挖掘机生命周期流程图

2.1 建立再制造挖掘机科学的流通体系

科学的流通体系有利于引导客户将老旧挖掘机进入再制造工程体系，企业再制造产品顺利返销市场，是确保再制造工程产业化可持续发展的途径。再制造挖掘机的流通体系应该包括以下内容：

a）合理的价格评估系统 科学的价格评估体系包括：老旧挖掘机的收购价格和再制造挖掘机的定价；建立合理评估体系，借助计算机自动评估系统，有利于供需双方的互信，以经济手段确保老旧挖掘机稳定的来源和产品顺利返销市场；

b）再制造挖掘机物流体系 体系涉及流通和制造成本，包括旧机的拆解地点和运输方式选择、再制造采用分布式或集中式等，应根据具体情况作出科学论证；

c）技术服务保障体系 再制造技术服务标准应等同或超过新机服务标准，完善的售后服务才能使用户买的放心、用的安心，有利于改变我国挖掘机用户宁愿多花钱也要购买新机的消费习惯，培育消费市场。

2.2 产品质量评估体系

完善的再制造工艺技术标准、质量检测标准是保障再制造挖掘机等同或超过新机的保障措施。挖掘机再制造企业应根据具体产品特点制定出具有良好通用性和可操作性的标准方案，政府部门应出台相关产品的质量和性能检验评价标准，确保产品的质量。产品质量评估体系涉及以下内容。

2.2.1 再制造零部件性能评价标准

制定科学的性能评价标准有利于对零部件状况准确的判断、分级管理和正确处理。如再制造产品性能评价与质量检测标准、废旧零件剩余寿命评估标准等。通过建立零部件寿命预测评估模型确定零部件的剩余寿命及可制造性。根据检测和寿命评估将零部件分为可利用件（一级件）、可再制造件（二级件）、可利用材料件（三级件）和环保处理件（四级件），进行分级管理和区别处理。

2.2.2 再制造加工标准

再制造过程中废旧零件的尺寸变形和表面损伤程度各不相同，再制造过程需采用更高技术标准的加工工艺，因此必须制定出科学的加工工艺标准并严格执行。如再制造发动机工艺流程标准、喷涂修复工艺标准、电刷镀修复工艺标准等零部件加工工艺标准。

2.2.3 再制造产品的检验标准

建立液压件质量检测标准、金属件检测标准、再制造挖掘机试机考核标准等整机和零部件检验标准，确保产品出厂的质量。

3 挖掘机再制造产业发展影响因素及对策

为了促进再制造产业的发展，缓解有限资源和过度消耗之间的矛盾，我国在总结世界各国经验的基础上，创造性地提出具有中国特色的4R体系（Reduce减量化、Reuse再利用、Recycle再循环、Remanufacture再制造）；2008年国家标准化管理委员会批准成立了“全国绿色制造标准化技术委员会再制造分技术委员会”，国家层面的共性基础标准已相继出台［4］。但我国挖掘机再制造产业仍处于起步阶段，需要国家、行业、企业和社会的大力支持，制约产业发展的因素仍大量存在，主要包括：

a）产业政策扶持力度不够 目前国家已出台了包括降低税率等部分再制造产业扶持政策，但相关实施细则仍需深化；再制造企业立项审批周期过长，按照制造业政策来管理再制造产业等因素制约了再制造企业发展，国家应尽快实施循环经济法，调整再制造产业政策，促进再制造产业的快速健康发展；

b）产业体系不够完善 废旧件的回收、物流配送和零部件及总成的产业化配套能力亟待提高，技术服务体系更需要完善，整个产业各环节需要整体不断提高并相互融通，才能形成挖掘机的再制造产业体系；

c）消费市场尚需培育 尽管再制造挖掘机的质量和性能要求要达到或超过原型新品，但消费者喜欢新东西，宁愿多花些钱买台新机也不愿意选择再制造产品；转变消费者的观念，培养消费习惯需要政府、行业及企业的大力宣传，更需要过硬的再制造产品质量和完善的技术服务。

4 结语

再制造产业属于朝阳产业，对实现循环经济，节能减排具有重大意义。本文以市场容量最大、附加值最高的挖掘机作为研究对象，对挖掘机再制造的工艺流程、零部件的修复技术及影响产业发展的因素作了分析和探讨；构建了挖掘机再制造工程体系，对完善挖掘机再制造产业体系，促进产业发展具有积极意义。

［1］朱绍华，刘世参，朱胜，等.谈绿色再制造工程的内涵和学科架构［J］.中国表面工程2001，（2）：5-11.

［2］陈宝庆，张国胜.平地机再制造工程及其质量控制体系［J］.筑路机械与机械化施工，2011，（12）：94-96.

［3］王玉玲, 李剑峰, 李方义，等.工程机械绿色设计与制造技术研究［J］.工程机械，2007，38（1）：40-44.

［4］徐滨士.国内外再制造的新发展及未来趋势［A］.湖北科技论坛文集［C］.2009.