中国特色的再制造产业及其创新发展.doc

1、中国特色的再制造产业及其创新发展进入 21 世纪，保护地球环境、构建循环经济、保持社会经济可持续发展已成为世界各国共同关心的话题。目前大力提倡的循环经济模式是追求更大经济效益、更少资源消耗、更低环境污染和更多劳动就业的一种先进经济模式。 再制造工程以节约资源、节省能源、保护环境为特色，以综合利用信息技术、纳米技术、生物技术等高技术为核心，充分体现了具有中国特色自主创新的特点。再制造可使废旧资源中蕴含的价值得到最大限度的开发和利用，缓解资源短缺与资源浪费的矛盾，减少大量的失效、报废产品对环境的危害，是废旧机电产品资源化的最佳形式和首选途径，是节约资源的重要手段。再制造工程高度契合了国家构建循环经

2、济的战略需求，并为其提供了关键技术支撑，大力开展绿色再制造工程是实现循环经济、节能减排和可持续发展的主要途径之一。 中国特色的再制造工程可以简单概括为：再制造是废旧产品高技术修复、改造的产业化。中国特色的再制造工程是在维修工程、表面工程基础上发展起来的，主要基于复合表面工程技术、纳米表面技术和自动化表面技术，这些先进的表面技术是国外再制造时所不曾采用的。其重要特征是再制造产品的质量和性能不低于新品，成本只有新品的 50%，节能 60%，节材 70%，对环境的不良影响与制造新品相比显著降低。先进表面工程技术在再制造中的应用，可将旧件再制造率提高到 90%，使零件的尺寸精度和质量性能标准不低于原型

3、新品水平，而且在耐磨、耐蚀、抗疲劳等性能方面达到原型新品水平，并最终确保再制造装备零部件的性能质量达到甚至超过了原型新品，受到国际同行的广泛认同与高度关注。一、国外再制造产业发展现状 在工业发达国家中，废旧产品造成的危害暴露较早，相应的对策也较早提出和实施。 20 世纪 3040 年代，为了走出经济萧条的困境，以及适应第二次世界大战的需求，最早的再制造产业雏形在美国汽车维修行业中出现。至20 世纪 80 年代初，美国正式提出“再制造” 。此后，其它工业发达国家开始大力发展再制造产业。1996 年美国发布了再制造产业调查报告再制造业：潜在的巨人 。报告显示，1996 年美国专业化再制造公司达73

4、000 家，年销售额 530 亿美元，直接雇员 48 万人。与制药业、计算机制造业和钢铁业相比，同年美国再制造产业的产值与他们基本相当，但就业人数明显多于他们，说明再制造产业不仅能够创造巨大财富，还能够显著解决就业问题。目前再制造在欧美发达国家已形成了重要产业。2005 年全球再制造产业产值已超过 1000 亿美元，美国的再制造产业规模最大，达到 750 亿美元，其中汽车和工程机械再制造占 2/3 以上，约 500亿美元。 美军是再制造产业的最大受益者。美军军费世界第一，但美军仍然认为再制造具有重大作用，尤其是在财政预算有限、新装备配备不到位、制造新装备费用高昂的情况下，再制造可维持武器装备的

5、战备完好率。为此美国国会参众两院通过了一项不经总统签署即可获得执行的共同决议案，授权美国国防部将更多的重点放在对军用装备的再制造上。至今美军装备再制造的范围已包括装备的各个方面。 近年来日本加强了对工程机械的再制造。至 2008 年再制造的工程机械中，58%由日本国内用户使用，34%出口到国外，其余的 8%拆解后作为配件出售。至 2004 年德国大众汽车公司已再制造汽车发动机 748 万台，变速器 240 万台，公司销售的再制造发动机及其配件和新机的比例达到91。 欧美国家在再制造设计方面，主要结合具体产品，针对再制造过程中的重要设计要素如拆卸性能、零件的材料种类、设计结构与紧固方式等进行研究

6、；在再制造加工方面，对于机械产品，主要通过换件修理法和尺寸修理法来恢复零部件的尺寸，如英国 Lister Petter 再制造公司，他们每年为英、美军方再制造 3000 多台废旧发动机，再制造时对于磨损超差的缸套、凸轮轴等关键零件都予以更换新件，并不修复。对于电子产品，再制造的内涵就是对仍具有使用价值的零部件予以直接的再利用。如德国柏林工业大学对平板显示器的再制造就是先将液晶显示器 LCD、印刷线路板 PCB、冷阴极荧光灯 CCFL 等关键零部件进行拆解，经检测合格后进行再利用；德国 ReMobile 公司对移动电话的再制造也是先拆解、再检测最后再利用。 二、中国特色再制造产业发展现状 我国的

7、再制造产业发展至今已经 10 年有余。在实践的基础上，逐步探索形成了以高新技术为支撑、产学研相结合、既循环又经济的自主创新的中国特色再制造模式。中国特色再制造模式注重基础研究与工程实践结合，创新发展了中国特色的再制造关键技术，构建了废旧产品的再制造质量控制体系，保证了再制造产品性能质量和可靠性；注重企业需求与学科建设融合，提升企业与实验室核心竞争力；注重社会效益与经济效益兼顾，促进国家循环经济建设。 由于再制造使用的是经过长期服役而报废的各种成形零件，其损伤失效形式复杂多样，残余应力、内部裂纹和疲劳层的存在导致寿命评估与服役周期复杂难测，再制造还要在保持废旧零（部）件材质和形状基本不变的前提下

8、，采用高技术恢复原产品的尺寸标准、达到或超过原产品的性能指标、实现原产品的功能升级。同时也采用正规化、规模化的加工手段，因此加工工艺更为复杂。 再制造寿命检测的核心是疲劳寿命，再制造质量控制的关键是裂纹控制，再制造的主要损伤形式是表面磨损。根据再制造产品失效特征和质量性能不低于新品的标准要求，我国通过多年研究与实践和不断自主创新，形成了中国特色的再制造技术。 （一）自动化纳米颗粒复合电刷镀技术 纳米电刷镀技术是自主研发的一项先进的再制造技术。该技术是把纳米颗粒加入电刷镀溶液、并使之和镀液金属离子在电刷镀电场作用下共沉积在金属表面，形成纳米颗粒复合涂层。通过创造性地解决纳米颗粒的分散和在镀层中沉

9、积难题，所制备的纳米复合电刷镀层中均匀弥散分布大量的硬质纳米颗粒，使得再制造零件表面耐磨性、耐高温性和抗接触疲劳性能显著提高，与不含纳米颗粒的金属刷镀层相比，耐磨性能提高 15 倍、抗温性由 200提高到 400、抗接触疲劳性能由 105 周次提高到 106 周次，显著延长零件使用寿命，并成功应用于飞机发动机叶片、汽车发动机连杆、凸轮轴和缸体的再制造。但由于手工纳米电刷镀生产效率低、劳动强度大，针对重载汽车发动机连杆和缸体缸筒再制造难题和产业化生产需求，我国自主研发了发动机连杆自动化纳米电刷镀专用设备和气缸筒自动化纳米电刷镀专用设备，实现了镀液连续供应和循环利用、纳米电刷镀再制造工艺过程综合监

10、控。生产应用表明，生产率提高 510 倍，再制造消耗材料仅为该零件本体重量的 12%，费用是新品价格的 1/10，实现了废旧零件再制造的需求。并且镀液循环利用，废水集中处理，实现全过程的绿色化要求。 （二）自动化高速电弧喷涂技术 自主研发了自动化高速电弧喷涂技术，采用机器人或操作机的操作臂夹持喷枪，通过红外温度场监测和编程控制高速电弧喷枪实现各种规划路径，实时反馈调节喷涂工艺参数，实现自动喷涂作业的智能控制。该技术结合新开发的 FeAl 和 FeAlMn 系粉芯丝材制备出的喷涂层，结合强度高，硬度高，耐磨损性能好，已成功应用于废旧斯太尔发动机缸体的再制造，已完成再制造量 200 多台。采用自动

11、化电弧喷涂技术再制造单件发动机缸体时间由手工的 1.5 小时缩短为 20 分钟，喷涂效率提高3.5 倍。 （三）自动化微束等离子熔覆技术 自主创新设计了 70KHz 高频逆变微束等离子电源，高于目前通常采用的 20KHz 逆变频率，从而减少了设备的体积，提高了系统的响应特性，使得微束等离子弧的工作更加稳定。利用该技术对发动机废旧排气门密封锥面进行再制造后的气门变形量小，表面硬度恢复到新品数值，力学性能满足要求，成本仅为新品的 1/5。 （四）再制造无损检测评估技术及其仪器设备 废旧零部件损伤状态无损检测与评估是再制造质量控制体系的重要内容。我国已研究实施了汽车发动机缸体、曲轴、连杆、气门杆等不

12、同再制造零部件的多种无损检测评估技术（涡流、超声、金属磁记忆、声发射等） ，并研制出了高频涡流无损检测仪（适用于气门杆、连杆等，通用性强） 、高穿透力超声无损检测仪（适用于曲轴等，通用性强） 、缸体涡流/磁记忆综合无损检测评估仪、金属磁记忆寿命评估仪、纳米复合刷镀层无损测厚仪等，初步实现了发动机气门杆、连杆、曲轴、发动机缸体等重要零部件损伤和无损检测评估，为再制造产品质量不低于新品的质量控制体系提供了有力保障。相关技术和仪器设备已在济南复强动力有限公司再制造生产线上应用试验，为再制造毛坯质量控制体系提供了技术支撑。 三、再制造产业技术发展展望 （一）中国再制造产业发展的工作思路 我国制定的循环

13、经济促进法中明确提出要发展再制造产业以促进循环经济向产业化、集群化方向发展。从国内外制造及再制造产业的发展历程看， “技术产业化”是一个普遍的发展模式，我国的再制造产业在这一环节上采取的是企业试点模式，其总体上是分散化运作，产业集群能力明显不足。鉴于再制造产业有其独特的技术和相应的政策法规环境，因此建设再制造产业基地或园区就成了再制造产业发展的一个重要模式。这一模式总体遵从“技术产业化、产业集聚化、集聚规模化、规模园区化、园区科学化”的建设理念，既可以有效地弥补当前再制造产业企业试点模式的不足，也可以带动多支点产业的发展。 通过再制造产业基地的建设，进一步加速现代装备制造业基地建设步伐，着力提

14、升工业核心竞争力，切实推动产业升级和结构转型，实现制造和再制造产业的协调发展。 第一，按照国家有关部委的部署，优先推进重点领域的再制造。一是大力发展工程机械、机床、电机等再制造。引进国内外有实力的企业投资装备再制造，发展机床、工程机械、工业机电设备、铁路机车装备再制造。二是大力发展电子及办公信息设备再制造，突破各种制约瓶颈，扩大产业化规模。 第二，科技创新为本。国内再制造产业发展，要靠科技支撑及创新。一是加大科技投入，并积极争取国家的科技扶持资金，加强与国内高校及科研院所的合作，组建再制造重点技术研发中心和院士工作站，围绕再制造产品设计技术、旧件性能评价、经济环保的拆解和清洗、微纳米表面工程、

15、无损检测等技术的研发，再制造产品安全检测等方面进行研发和创新。二是引进国内外高端人才，千方百计构筑人才高地，要加强与国内高校的合作，加大高层次、复合型、创新型再制造人才的培养力度，充分发挥高等职业技术教育方面的资源优势，加速教育和科技产业的集聚和整合。 第三，全面建设再制造配套服务体系，为再制造企业的发展提供有力支撑。一是积极争取国家有关部门的支持，在再制造产业基地建立良好的再制造经营环境；二是依托产业优势，完善再制造产业链；三是把再制造产业所需装备作为再制造产业发展的重要内容，发挥机械装备制造业优势，大力发展再制造装备研发和生产，逐步形成再制造关键设备生产研发体系；四是发挥区位以及物流优势，

16、与国内外原厂生产商合作发展逆向物流，建立再制造产业发展所需的工程机械、机床、废旧汽车零部件等的逆向回收物流体系，形成适应再制造产业发展所需的旧件收集能力；五是在企业现有质量管理体系建设的基础上，进一步完善适应再制造的管理体系要求；六是强化安全、环保和职业健康工作，建立严格的再制造环保安全保障体系；七是加强领导，完善配套政策保障体系。同时，尽快制订和落实涉及再制造产业发展的相关政策，为再制造产业发展创造优良的软环境。 （二）中国再制造产业发展的未来趋势 根据再制造的技术特点及产业发展特点，未来中国再制造的发展将在以下产业领域展开。 1、汽车零部件再制造工程 中国作为汽车制造和使用大国，推进汽车零

17、部件再制造工程产业化势在必行。2008 年国家发改委启动了汽车零部件再制造试点工作，确定了第一批 14 家试点企业，取得了较好的成果。目前，国家发改委已启动第二批试点工作，进一步推广先进经验，深化再制造产业发展。 2、机床再制造工程及其数控化升级 目前，中国各类机床设备保有量约 550 万台，居世界第一，数控化率不到 3%，役龄超过 10 年的传统机床占 60%以上，未来 510 年将有大量机床面临淘汰。机床再制造作为一种基于废旧机床资源循环利用的机床制造新模式，在我国具有广阔的发展前景，对于实现我国量大面广的废旧机床资源的循环再利用具有重要意义。 3、工程机械、农用机械、矿山机械再制造工程

18、中国是工程机械、农用机械和矿山机械的使用大国，设备保有量大，品种多。此类设备多是由于重载而导致零部件表面磨损、腐蚀和断裂而失效报废。在上述设备中实施再制造工程可显著提高设备的使用年限、获得节能、节材、减排效果，从而创造巨大的社会经济效益。 4、废旧电子电器产品再利用与资源再生 废旧电子电器再制造与资源再生是我国资源再生产业面临的新问题，国家相关部门从不同的角度正在修订和制定相关的法律法规，在规范该产业发展的同时，也有利于资源节约和环境保护。从 2003 年起，国家发改委开展了回收利用试点，建立废旧电子电器的拆解处理示范厂，以期引导我国废旧电子电器再制造与资源再生行业的发展。一些地方也出台了有关文件，规范电子废料的回收利用和无害化处理，为电子电器产品的再制造提供了法律依据。 5、重大技术装备再制造工程 能源、化工、冶金、电力等行业的重大技术装备再制造工程的产业意义重大。可以瞄准冶金重大技术装备中的高炉渣口、风口、轧辊、连铸机轧辊、炉底辊、热轧工具、水压机油压柱塞，石油化工重大技术装备中的高温高压反应容器、裂解炉管、大型储油设施，火力发电重大技术装备中的汽轮机叶片、缸盖、磨煤机零部件、锅炉“四管” ，水力发电重大技术装备中的水轮机叶轮，以及风力发电机、燃油发电机、太阳能发电机的关键零部件开展再制造工程。