□ 于升平 □ 荊祥華

山東省天河消防車輛裝備有限公司 山東臨沂 276006

車用消防泵再制造技術(shù)的研究

□ 于升平 □ 荊祥華

山東省天河消防車輛裝備有限公司 山東臨沂 276006

介紹了國內(nèi)外再制造產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，對車用消防泵再制造技術(shù)進行研究，分析了車用消防泵再制造的關(guān)鍵技術(shù)、制造工藝、檢測與質(zhì)量控制、壽命預測與評估等內(nèi)容。

消防泵；再制造；研究

1 研究背景

隨著社會進步與經(jīng)濟發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展日益成為社會發(fā)展的主基調(diào)，經(jīng)濟效率與生態(tài)平衡已成為人們關(guān)注的主題?？沙掷m(xù)發(fā)展必須立足于以企業(yè)為基本元素的經(jīng)濟系統(tǒng)及整個自然生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性與可恢復性基礎(chǔ)上，要求經(jīng)濟增長與環(huán)境保護之間保持平衡，從而使企業(yè)綜合考慮經(jīng)濟、生態(tài)及人文因素，組建可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，由此產(chǎn)品回收再制造技術(shù)應(yīng)運而生[1-4]。

我國再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖晚，但勢頭非常好，目前已成為世界上最重要的再制造中心之一，而且在基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)應(yīng)用開發(fā)方面成果不少。

據(jù)有關(guān)資料分析，發(fā)達國家的消防隊大約兩三名消防員配備一輛消防車，美國和德國保有量均超過7萬臺。我國消防車的保有量理論上應(yīng)為5萬輛左右，預計2017年，新增和更新消防車將達到9 800輛。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和對消防的投入，我國消防車產(chǎn)品需求較大，2015～2020年的數(shù)據(jù)見表1。

表1 我國消防車產(chǎn)品需求

2011年實施的《城市消防站建設(shè)標準》規(guī)定滅火消防車服役期限為10～12年，但是某些車輛因底盤或上部裝備制造質(zhì)量較差、救援現(xiàn)場事故多發(fā)等原因，可能達不到使用年限就要報廢，即使車輛服役期滿，但作為消防車的核心部件——車用消防泵尚未超過使用壽命，故仍具有很高的回收再制造價值。

2 再制造技術(shù)簡介

再制造是一種對廢舊產(chǎn)品實施高技術(shù)修復和改造的產(chǎn)業(yè)，它針對的是損壞或即將報廢的零部件，在性能失效分析、壽命評估分析的基礎(chǔ)上，進行再制造工程設(shè)計，并采用一系列相關(guān)的先進制造技術(shù)，使再制造產(chǎn)品質(zhì)量達到或超過新品。再制造過程中，通過一系列工業(yè)技術(shù)，將廢舊產(chǎn)品中不能使用的零部件進行修復，主要以先進的表面工程技術(shù)為修復手段，即在損傷的零件表面制備較薄的耐磨、耐蝕、抗疲勞表面涂層，使修復處理后的零部件性能與壽命期望值達到或高于原零部件的性能與壽命?？梢姡瑹o論是廢舊產(chǎn)品來源還是再制造過程，對能源和資源的需求、對廢物廢氣的排放都是極少的，具有很高的綠色度。再制造屬于廢舊裝備高技術(shù)修復、改造的產(chǎn)業(yè)化[5-6]，其重要特征是：再制造后的產(chǎn)品質(zhì)量和性能不低于新品，有些還超過新品，成本只是新品的50%，節(jié)能60%，節(jié)材70%，對環(huán)境的不良影響顯著降低，有力促進資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設(shè)[7]。

3 車用消防泵的再制造

車用消防泵是指安裝在消防車底盤上的無動力消防泵，通常利用消防車上的發(fā)動機驅(qū)動消防泵，將能量傳遞給介質(zhì)水，經(jīng)過泵出口到達消防炮或消防槍等裝備，實施滅火。車用消防泵根據(jù)出口壓力分為低壓消防泵、中低壓消防泵、中壓消防泵、高中壓消防泵和高壓消防泵[8]。

車用消防泵再制造，既不是傳統(tǒng)意義上的車用消防泵大修理，也不是一般意義上的新車用消防泵制造，它是指將不能繼續(xù)使用的舊車用消防泵處理成近似新車用消防泵的特殊過程。在此過程中，車用消防泵首先被完全拆解、清洗；然后按制造標準對車用消防泵基礎(chǔ)件（葉輪、泵殼、泵軸、軸封裝置等）進行檢測，確實有修復價值的留下；再用專用設(shè)備按照嚴格的修復工藝重新修復，加工到技術(shù)要求的公差范圍，對易損件等則采用新件；最后進行裝配，整機在試驗臺調(diào)試，檢驗合格后噴涂出廠。

3.1 車用消防泵再制造的優(yōu)勢

（1）再制造車用消防泵的基礎(chǔ)部件都是由高精度的專用設(shè)備進行特殊修復和加工處理，主要磨損件全部更換為正常的原廠配件，每臺車用消防泵都須通過嚴格的調(diào)試、檢驗才可出廠，因此可完全達到與新泵一樣的技術(shù)指標，滿足日趨嚴格的環(huán)保要求。

（2）再制造車用消防泵與新泵相比，價格優(yōu)勢非常明顯，見表2。再制造車用消防泵充分挖掘了舊車用消防泵基礎(chǔ)件的潛在價值，與傳統(tǒng)的車用消防泵大修相比，再制造車用消防泵采用專業(yè)化、大批量的流水線生產(chǎn)方式，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，保證了再制造車用消防泵的價格遠低于新泵，甚至接近大修成本。

（3）再制造車用消防泵一般可直接裝到待修車上使用，能在短時間內(nèi)恢復待修車的使用性能，適應(yīng)了現(xiàn)代社會快節(jié)奏的使用要求。

（4）再制造車用消防泵一般都提供保質(zhì)期，范圍在1～3年不等，質(zhì)量有保障。

3.2 車用消防泵再制造總體方案

以系統(tǒng)的觀點對車用消防泵的全部零部件進行考慮，并將其分成三類：報廢件、可再制造件、可再使用件。如圖1所示，首先對可再使用件和可再制造件進行磨損狀態(tài)分析，并利用壽命預測方法對每一零件進行壽命評估；然后按照新品制造的標準來進行再制造，并綜合采用多種復合表面工程技術(shù)對關(guān)鍵零部件進行重點強化處理，擬采用的關(guān)鍵再制造技術(shù)包括激光淬火、離子注入、低溫離子滲硫、磁控濺射、超聲速等離子噴涂、納米電刷鍍、滲氮、滲硼、納米添加劑、智能化滲油潤滑處理和等離子浸沒注入等。采用納米添加劑技術(shù)改善車用消防泵內(nèi)摩擦副的潤滑條件，發(fā)揮再制造技術(shù)的后發(fā)優(yōu)勢，使再制造后的車用消防泵壽命大大提升。

表2 車用消防泵基礎(chǔ)件更新與修復經(jīng)濟效益表萬元

圖1 車用消防泵再制造技術(shù)方案

再制造方式主要包括機械修復法、表面強化法、換件法等，以高于新品標準來檢測再制造件。

車用消防泵再制造的思路是抓住影響車用消防泵壽命的主要零件，同時對車用消防泵附屬配件進行強化處理，并兼顧延長壽命后可能出現(xiàn)的其它情況。

3.3 車用消防泵再制造工藝

拆卸是產(chǎn)品進行再制造的前提，無法拆卸的產(chǎn)品談不上再制造。拆卸設(shè)計必須考慮以下準則:拆卸工作量最小原則、結(jié)構(gòu)可拆卸準則、拆卸易于操作原則等。

清洗是指清除工件表面液體和固體的污染物，使工件表面達到一定的潔凈程度。通常采用的清洗方法有汽油清洗、熱水噴洗、化學清洗劑清洗或化學凈化浴、擦洗或鋼刷刷洗、高壓或常壓噴洗、噴砂及多步清洗等。用于清洗的清洗劑也有幾類，包括石油類溶劑、有機類溶劑、堿溶液及水基金屬清洗劑等。

一般采用以下三種方式來對產(chǎn)品性能進行修復。

（1）強化修復法。采用高新表面工程技術(shù)修復磨損件，可以提高產(chǎn)品零部件的表面綜合性能，延長產(chǎn)品的使用壽命。

（2）功能替換法。采用最新多功能模塊替換舊模塊或增加新模塊，可用于恢復甚至提高產(chǎn)品的功能、環(huán)保性、可靠性等，優(yōu)化產(chǎn)品。

（3）改造完善法。進行局部結(jié)構(gòu)改造，主要用于修補原產(chǎn)品的缺陷，提高可靠性，使再制造產(chǎn)品適合服役環(huán)境或條件。

車用消防泵再制造的修復技術(shù)有以下幾種。

（1）現(xiàn)代表面技術(shù)?，F(xiàn)代表面技術(shù)具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等先進制造技術(shù)特征，是再制造的重要手段之一。采用多種現(xiàn)代表面技術(shù)可直接針對許多貴重零部件的失效原因?qū)嵤┚植勘砻鎻娀蛐迯?，重新恢復使用價值，具體包括納米電刷鍍技術(shù)、高速電弧噴涂技術(shù)、納米固體潤滑干膜技術(shù)等。

（2）再制造零部件毛坯成形技術(shù)。這一技術(shù)采用鑄、鍛、焊方法修復零件或形成再制造毛坯。

（3）再制造零部件再加工技術(shù)。采用傳統(tǒng)常規(guī)加工方法，如車、鉗、銑、刨、鉆、鏜、拉、磨等，進行再制造加工。

3.4 車用消防泵再制造的關(guān)鍵技術(shù)

車用消防泵再制造的關(guān)鍵是對車用消防泵的主要零部件進行再制造，這些零部件主要包括葉輪、泵殼、泵軸等。表面工程技術(shù)是再制造的關(guān)鍵支撐技術(shù)，在傳統(tǒng)表面工程技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)了性能更優(yōu)異的納米表面工程技術(shù)和自動化表面工程技術(shù)。前者充分利用了納米顆粒的小尺寸效應(yīng)，大大提高了再制造產(chǎn)品的表面性能。后者適應(yīng)了再制造生產(chǎn)對批量化、自動化的迫切需求，在提高生產(chǎn)率的同時，進一步提高了再制造產(chǎn)品的質(zhì)量。

（1）納米表面工程技術(shù)。納米技術(shù)是當代出現(xiàn)的三大高新技術(shù)之一。整體納米化技術(shù)的應(yīng)用估計還需20～30年時間。在現(xiàn)階段，將納米顆粒彌散分布在表面涂層內(nèi)，使納米材料與傳統(tǒng)表面工程技術(shù)相融合，發(fā)揮納米材料的優(yōu)異效果，由此開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米表面工程技術(shù)。

（2）自動化表面工程技術(shù)。再制造過程是產(chǎn)業(yè)化、批量化的生產(chǎn)加工過程，為了更好地適應(yīng)再制造的產(chǎn)業(yè)化要求，表面工程技術(shù)必須從手工操作發(fā)展到自動化操作。開發(fā)的自動化高速電弧噴涂技術(shù)、自動化納米顆粒復合電刷鍍技術(shù)和半自動化微弧等離子熔覆技術(shù)，進一步提高了表面涂層的性能和再制造質(zhì)量。

3.5 車用消防泵再制造檢測與質(zhì)量控制

由于再制造加工是建立在失效分析基礎(chǔ)上的，因此對于再制造過程中的產(chǎn)品失效分析，以及再制造產(chǎn)品的質(zhì)量控制，只能依靠無損檢測技術(shù)才能實現(xiàn)。

再制造產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗通常采取新品或者更嚴格的質(zhì)量檢驗標準，可通過三維掃描技術(shù)，對車用消防泵主要零部件的空間曲面進行更快速、更準確的判斷,確保主要零部件的再制造質(zhì)量[9]。再制造成品檢驗是指對組裝后的再制造產(chǎn)品在準備入庫或出廠前所進行的檢驗，包括外觀、精度、性能、參數(shù)及包裝等的檢查與檢驗。再制造成品的質(zhì)量控制包括再制造產(chǎn)品性能與質(zhì)量無損檢測、破壞性抽測，以及再制造產(chǎn)品性能和質(zhì)量評價三方面內(nèi)容，驗收項目及內(nèi)容有7個方面[10]。

（1）主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)按GB 6245—2006《消防泵》中10.4進行性能試驗，試驗結(jié)果符合GB 6245—2006中5.4.1的規(guī)定。

（2）結(jié)構(gòu)要求應(yīng)符合GB 6245—2006中5.1的規(guī)定。

（3）抗腐蝕性能應(yīng)符合GB 6245—2006中5.2的規(guī)定。

（4）機械性能應(yīng)按 GB 6245—2006中 10.5進行密封試驗，試驗結(jié)果符合GB 6245—2006中5.5.1的規(guī)定。過流部件應(yīng)按GB6245—2006中10.6進行水壓試驗，試驗結(jié)果符合GB 6245—2006中5.5.2的規(guī)定。

（5）真空密封性能應(yīng)按GB 6245—2006中10.7進行試驗，試驗結(jié)果符合GB 6245—2006中5.6的規(guī)定。

（6）連續(xù)運轉(zhuǎn)性能應(yīng)按 GB 6245—2006中10.10進行試驗，試驗結(jié)果符合GB 6245—2006中5.8的規(guī)定。

（7）引水裝置試驗符合GB 6245—2006中5.7的規(guī)定。

3.6 車用消防泵再制造壽命預測與剩余壽命評估

再制造產(chǎn)品的壽命預測與剩余壽命評估主要是應(yīng)用斷裂力學、摩擦學、金屬學等理論建立失效行為的數(shù)學模型，從而建立產(chǎn)品壽命的預測評價系統(tǒng)，評估零部件的剩余壽命?？梢允褂脽o損檢測技術(shù)對運行中的裝置進行在役動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)影響運行的安全隱患，而且還可以根據(jù)發(fā)現(xiàn)的早期缺陷及其程度，在確定方位、尺寸、形狀、取向和性質(zhì)的基礎(chǔ)上，對零部件的安全運行壽命進行評價，從而為產(chǎn)品壽命預測與剩余壽命評估提供依據(jù)。

4 結(jié)束語

在綜合國內(nèi)外大量研究成果的基礎(chǔ)上，對車用消防泵的回收再制造問題進行了探討，對于再制造理論的研究還有待進一步深入。目前，再制造在我國還處于起步階段，我國的再制造企業(yè)屈指可數(shù)，即使在制造業(yè)內(nèi)，再制造工程對多數(shù)人也還是陌生的理念。在有識之士的倡導下，再制造工程已開始受到重視。我國設(shè)備資產(chǎn)有數(shù)萬億元，若其中10%能利用再制造技術(shù)進行修復和強化，必將創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益?？梢灶A見，在不遠的將來，再制造業(yè)必將成為一個大產(chǎn)業(yè)。

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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，碩士，主要從事消防車及其部件設(shè)計研發(fā)工作

（編輯：啟 德）