一、前言
        再制造工程是正在發(fā)展中的一個新興研究領(lǐng)域和新興產(chǎn)業(yè)。再制造工程運(yùn)用先進(jìn)表面技術(shù)、復(fù)合表面技術(shù)等多種高新技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式、嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)量管理和市場管理模式，使廢舊產(chǎn)品得以高質(zhì)量的再生，創(chuàng)造新的價值，是符合國家可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。我國有幾萬億的設(shè)備資產(chǎn)，每年因磨損和腐蝕而使設(shè)備停產(chǎn)、報廢所造成的損失都愈千億元，與人民生活密切相關(guān)的汽車、家電、電腦等產(chǎn)品的報廢數(shù)量更是驚人。據(jù)統(tǒng)計(jì)1996年全球就有2400萬輛汽車報廢，到2004年僅美國就將有3.15億臺計(jì)算機(jī)被廢棄，整個人類的生存環(huán)境面臨日益增長的產(chǎn)品廢棄物的壓力。面對如此大量報廢產(chǎn)品的處理，如何盡量減少材料和能源的浪費(fèi)，減少環(huán)境污染，最大限度地重新利用資源，已經(jīng)成為亟待解決的問題。再制造工程是解決資源浪費(fèi)、環(huán)境污染和廢舊產(chǎn)品翻新改造的最佳方法和途徑之一。因此大力發(fā)展再制造技術(shù)已經(jīng)是許多有識之士的共識，國內(nèi)外對再制造工程的研究越來越多。
        二、汽車再制造工程
        汽車零部件的再制造研究較早，在國外已經(jīng)形成了規(guī)模相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)。美國汽車工程師協(xié)會（SAE）多次舉辦以“再制造”為主題的學(xué)術(shù)會議，并對一些具體零部件（如離合器、發(fā)動機(jī)、變速箱、轉(zhuǎn)向器等）的再制造制定了標(biāo)準(zhǔn)。美國汽車發(fā)動機(jī)產(chǎn)品再制造協(xié)會（PERA）每月都出版關(guān)于再制造產(chǎn)品市場、銷售、生產(chǎn)和管理的快報，并主辦《汽車再制造雜志》。美國福特汽車公司正在建立一個舊部件交流中心，充分利用回收再制造的部件；福特、通用、克萊斯勒等大汽車公司結(jié)成回收聯(lián)盟，建立汽車拆卸中心，專門研究開發(fā)汽車零部件的拆卸、再制造和再循環(huán)利用。美國軍隊(duì)的車輛和武器大量使用再制造部件，節(jié)約了軍用裝備的制造經(jīng)費(fèi)。
        車輛再制造在我國的研究應(yīng)用尚處于起步階段，很多項(xiàng)目主要集中在再制造單項(xiàng)技術(shù)的研究和理論研究上，很少深入到汽車再制造的生產(chǎn)實(shí)踐中去。表面工程技術(shù)應(yīng)用于汽車再制造將提升再制造的產(chǎn)品質(zhì)量。目前裝甲兵工程學(xué)院正在建設(shè)國家級再制造技術(shù)科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為裝備的再制造升級改造與延壽提供了研究基地與實(shí)驗(yàn)平臺。國內(nèi)的濟(jì)南、上海已經(jīng)建立了汽車發(fā)動機(jī)的再制造生產(chǎn)線，形成了一定的再制造能力。北京昊蘭汽車修理廠也經(jīng)過充分論證，正在建設(shè)汽車發(fā)動機(jī)再制造生產(chǎn)線，并與全軍裝備維修表面工程研究中心合作開展表面工程技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)再制造中的應(yīng)用研究，進(jìn)一步提高再制造產(chǎn)品的質(zhì)量。
        三、汽車發(fā)動機(jī)再制造的關(guān)鍵技術(shù)
        再制造工程所需要的技術(shù)種類非常廣泛，其中各種表面技術(shù)和復(fù)合表面技術(shù)主要用來修復(fù)和強(qiáng)化廢舊零件的失效表面，是實(shí)施再制造的主要技術(shù)。由于廢舊零部件磨損和腐蝕等失效主要發(fā)生在表面，因此各種各樣的表面涂敷和改性技術(shù)應(yīng)用的最多；納米涂層及納米減摩自修復(fù)技術(shù)是以納米材料為基礎(chǔ)，通過特定涂層工藝對表面進(jìn)行高性能強(qiáng)化，或應(yīng)用摩擦化學(xué)等理論在摩擦損傷表面原位形成自修復(fù)膜層的技術(shù)，也可以歸入表面技術(shù)之中；修復(fù)熱處理是通過恢復(fù)金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)來恢復(fù)零件的整體性能的特定工藝；再制造毛坯快速成型技術(shù)是根據(jù)要求的零件幾何信息，采用積分堆積原理和激光同軸掃描等方法進(jìn)行金屬的熔融堆積、快速成型的技術(shù)；過時產(chǎn)品的性能升級技術(shù)不僅包括通過再制造使產(chǎn)品強(qiáng)化、延壽的各種方法，而且包括產(chǎn)品使用后的改裝設(shè)計(jì)，特別是引進(jìn)高新技術(shù)使產(chǎn)品性能升級的各種方法。另外通用的各種機(jī)械加工和特種加工技術(shù)也經(jīng)常使用。
        汽車再制造的關(guān)鍵是對發(fā)動機(jī)再制造。發(fā)動機(jī)再制造的關(guān)鍵是對發(fā)動機(jī)的主要零部件的再制造，這些零部件主要包括缸體、缸蓋、曲軸和連桿等，表面工程技術(shù)尤其是納米表面工程技術(shù)是零部件再制造的重要技術(shù)手段，應(yīng)用納米電刷鍍技術(shù)、熱噴涂技術(shù)等先進(jìn)表面技術(shù)將保證再制造產(chǎn)品的質(zhì)量。
        （1）納米電刷鍍技術(shù)
        由于納米材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可用于制造超硬、高強(qiáng)、高韌超塑性材料和高性能陶瓷及高韌、高硬涂層，不僅能夠獲得質(zhì)量優(yōu)良的原材料，而且可以采用表面工程技術(shù)對零部件進(jìn)行維修或再制造，獲得高性能的零件或備品配件。以納米金剛石和納米陶瓷為代表的納米硬粉，具有很高的硬度和較好耐高溫能力，在鍍層應(yīng)用可以較大幅度改善電刷鍍鍍層的機(jī)械性能。通過將納米材料與高效的電刷鍍技術(shù)結(jié)合，并采用鎳包覆法對納米粉表面進(jìn)行處理，可有效地提高納米粉在鎳基復(fù)合鍍層中的共沉積量，大大改善納米粉在鍍層中的均勻程度，解決納米粉在復(fù)合鍍層中難以均勻分散這一關(guān)鍵問題。在納米材料的彌散強(qiáng)化作用下，獲得的納米復(fù)合鍍層表現(xiàn)出比單一快速鎳刷鍍層更好的性能。例如含納米金剛石的復(fù)合鍍層在室溫高負(fù)荷下具有優(yōu)良的抗疲勞和抗磨損性能。納米氧化鋁Ni/Ni+nano-Al2O3復(fù)合鍍層的使用溫度提高到400℃，復(fù)合鍍層的顯微硬度保持在600HV，微動磨損深度為快速鎳刷鍍層的1/4。納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)可用于進(jìn)行裝備零部件表面損傷的修復(fù)、新品零部件表面的強(qiáng)化和防護(hù)，有望在汽車發(fā)動機(jī)的軸承、軸類零件的磨損部位得到應(yīng)用。
        （2）高速電弧噴涂技術(shù)
        電弧噴涂技術(shù)是熱噴涂技術(shù)的一種，也是表面工程的重要組成部分。該技術(shù)產(chǎn)生較早，興起于上世紀(jì)80年代。隨著噴涂設(shè)備、材料、工藝的迅速發(fā)展與更新，電弧噴涂科技已經(jīng)成為目前熱噴涂領(lǐng)域中最引人注目的技術(shù)之一。
        全軍裝備維修表面工程研究中心在普通電弧噴涂槍的基礎(chǔ)上，根據(jù)氣體動力學(xué)的有關(guān)原理，對傳統(tǒng)電弧噴涂槍的流場進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)過大量的試驗(yàn)，成功地研制出高速電弧噴涂技術(shù)。采用高速電弧噴涂技術(shù)能夠制備耐磨涂層、防腐涂層、防滑涂層等各種性能的涂層，可以應(yīng)用于磨損零件的修復(fù)和強(qiáng)化。
新型高速電弧噴涂與普通電弧噴涂相比，粒子速度顯著提高，霧化效果明顯改善；涂層的結(jié)合強(qiáng)度顯著提高，涂層的孔隙率和表面粗糙度低。高速電弧噴涂具有優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的特點(diǎn)，在汽車發(fā)動機(jī)再制造中具有廣闊的應(yīng)用前景。
        （3）納米固體潤滑干膜技術(shù)
        表面減摩技術(shù)的應(yīng)用，能夠提高汽車裝備中的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性，延長使用壽命，減少維修次數(shù)。固體潤滑干膜技術(shù)是一種新型減摩技術(shù)，能夠在高溫、高負(fù)荷、超低溫、超高真空、強(qiáng)氧化還原和強(qiáng)輻射等環(huán)境條件下有效潤滑。
        納米固體潤滑技術(shù)通過在固體潤滑干膜中添加潤滑和抗磨作用的納米粒子，改善固體潤滑干膜的潤滑、耐磨損性能，能夠在常規(guī)油脂不宜使用的特殊環(huán)境下實(shí)現(xiàn)有效潤滑，并且沒有油脂潤滑所存在的污染及漏油等問題。如含有納米氧化鋁材料的固體潤滑干膜的耐磨性提高了2-5倍。納米固體潤滑膜可以用到幾乎所有的摩擦部件上而不需要改變部件的尺寸，而且還具有優(yōu)良的防腐蝕性能和動密封性能，能起到防止機(jī)械振動和減少機(jī)械噪聲的作用。目前已經(jīng)在一些重載車輛中使用了具有良好耐磨、減摩和防腐性能的納米固體潤滑干膜，取得明顯效果。
        （4）其他技術(shù)
        劃傷快速填補(bǔ)技術(shù)是利用微區(qū)脈沖點(diǎn)焊設(shè)備和專用材料，對零部件的損傷部位進(jìn)行快速修復(fù)的技術(shù)。該技術(shù)通過高能電脈沖產(chǎn)生高溫，使補(bǔ)材在經(jīng)過預(yù)處理的待修表面上熔化，實(shí)現(xiàn)二者的微區(qū)焊接，能夠?qū)鶆蚰p、溝槽和特形表面棱邊損傷等進(jìn)行快速修復(fù)。
        另外超音速等離子噴涂技術(shù)、納米減摩原位動態(tài)自修復(fù)技術(shù)等在汽車發(fā)動機(jī)再制造中也將能發(fā)揮重要的作用。超音速等離子噴涂以等離子弧為熱源，可以將微納米陶瓷粉、復(fù)合粉等多種噴涂材料加熱到熔融狀態(tài)，利用超音速射流沉積得到結(jié)合強(qiáng)度高、孔隙率低的高質(zhì)量涂層，在修復(fù)強(qiáng)化零件方面有廣泛的應(yīng)用前景。納米減摩原位動態(tài)自修復(fù)技術(shù)通過在潤滑油中加入納米減摩添加劑，在摩擦化學(xué)作用下原位動態(tài)修復(fù)零件表面微損傷，能夠有效降低摩擦、減小磨損、降低油耗、提高發(fā)動機(jī)的有效功率，能夠用于提高再制造發(fā)動機(jī)的性能，延長使用壽命。
        四、結(jié)束語
        汽車發(fā)動機(jī)的再制造與維護(hù)保養(yǎng)和大修有著本質(zhì)的區(qū)別，需要應(yīng)用各種高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、提高性能和質(zhì)量，還有待進(jìn)行大量深入細(xì)致的研究工作。再制造工程的發(fā)展要走產(chǎn)業(yè)化、高技術(shù)化的道路，建立嚴(yán)格的管理檢測機(jī)制，確保再制造產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，才能使再制造工程得到健康的發(fā)展，并發(fā)揮良好的作用，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境資源效益。