齒輪減速器再制造工藝技術(shù)

李霞

（江蘇省惠山中等專業(yè)學(xué)校機(jī)電工程系，江蘇無錫 214153）

齒輪減速器再制造工藝技術(shù)

李霞

（江蘇省惠山中等專業(yè)學(xué)校機(jī)電工程系，江蘇無錫 214153）

齒輪減速器應(yīng)用廣泛，社會(huì)保有量大，再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。文章論述了齒輪減速器再制造的意義，再制造工藝流程，重點(diǎn)論述了齒輪減速器關(guān)鍵零件齒輪、軸和箱體的失效形式和再制造工藝方法。齒輪減速器再制造有利于減速器行業(yè)的循環(huán)發(fā)展，延長齒輪減速器循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，對于節(jié)能減排、發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)具有重要的意義。

齒輪減速器；再制造；工藝過程

一、再制造的定義和意義

（一）再制造的定義

再制造是前沿學(xué)科，截至當(dāng)前學(xué)術(shù)界仍未給出權(quán)威性的定義。結(jié)合再制造工藝技術(shù)規(guī)范，Robert等人對再制造做以下定義：經(jīng)由系列工業(yè)制造技術(shù)，通過回收拆卸報(bào)廢產(chǎn)品，運(yùn)用再制造技術(shù)修復(fù)可回收利用但存在失效或部分損傷的零部件，使修復(fù)后零件性能、使用壽命期望值接近甚至超過新產(chǎn)品。

從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度,也可以對再制造下定義：建立在產(chǎn)品全壽命周期指導(dǎo)理論基礎(chǔ)上，以綠色循環(huán)利用廢舊設(shè)備及零部件為主要方法，選擇報(bào)廢產(chǎn)品中可利用再裝配的零部件為毛坯，借助再制造成形技術(shù)，修復(fù)廢舊設(shè)備或零部件工藝參數(shù)指標(biāo)并再裝配，完成再制造產(chǎn)品的系列工藝流程。

再制造產(chǎn)業(yè)的顯著優(yōu)勢表現(xiàn)在低能耗、低排放和高科技含量。再制造產(chǎn)業(yè)在未來相當(dāng)長一段時(shí)期內(nèi)必將擁有廣闊的市場發(fā)展前景，并成為國內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的典型形式[1]。

（二）開展再制造的意義

再制造產(chǎn)業(yè)與低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展、和諧社會(huì)構(gòu)建緊密相關(guān)。相比較傳統(tǒng)制造業(yè)，再制造工藝的使用能夠節(jié)能六成以上，節(jié)材七成以上，節(jié)約制造成本五成左右，碳排放降低八成以上，且?guī)缀鯇?shí)現(xiàn)固體廢物零排放。其產(chǎn)業(yè)發(fā)展有助于“資源—產(chǎn)品—廢舊回收—再制造”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的加快實(shí)現(xiàn)，為資源節(jié)約型社會(huì)發(fā)展提供助力。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，早在2001年，我國年產(chǎn)齒輪減速器就已達(dá)到75萬臺左右，年生產(chǎn)總值25億元。從工程使用的經(jīng)驗(yàn)來看，一般齒輪減速器的使用壽命在10年左右。可見中國齒輪減速器社會(huì)保有量大，再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

二、齒輪減速器再制造工藝流程

（一）結(jié)構(gòu)組成

齒輪減速器主要由齒輪、軸、軸承、箱體及其附件所組成。通常小齒輪與高速軸制成一體，稱為齒輪軸，而其他齒輪則采用軸與齒輪配合的形式。箱體是軸系部件的基座，通常由灰鑄鐵制造而成，且強(qiáng)度、剛度一般達(dá)標(biāo)。為方便零部件裝配拆卸，箱體設(shè)計(jì)多選擇沿軸心線水平剖分式，以螺栓聯(lián)接上、下箱體。齒輪減速器附件主要包括通氣器、軸承蓋、定位銷、油面指示器、放油螺塞、啟箱螺釘、吊環(huán)螺釘?shù)?。這些附件多為標(biāo)準(zhǔn)件，所占成本低，除軸承蓋可考慮回收利用外，其余都可更換新零件。

（二）再制造工藝過程

廢舊齒輪減速器產(chǎn)品再制造工藝包含以下9道基本工序：

1.拆解完全拆解廢舊齒輪減速器產(chǎn)品至單個(gè)零件，以便清洗、檢測和再裝配。

2．分選拆解后獲得的零件應(yīng)當(dāng)分選剔除接近或達(dá)到壽命周期的零件，以及低附加值的易耗損零件，裝配時(shí)直接用新零件替換，如軸承、油封、緊固件等。

3．清洗拆解、分選后的零件全部進(jìn)行清洗。按零件材質(zhì)、用途等，有針對性地采用各種清洗方法。比如：軸承蓋、端蓋等盤類鑄鐵材質(zhì)零件多采用高溫分解清洗；軸類簡單構(gòu)造零件多選擇高溫高壓清洗或超聲波清洗；箱體零件可采用振動(dòng)研磨、液體或干式噴砂技術(shù)清洗污物；等等。

清洗工序的任務(wù)不僅要求徹底清潔拆解零部件外表黏附的油脂、灰塵、銹蝕等，內(nèi)部積累沉淀的污物也要一一清理干凈。

4.檢查嚴(yán)格檢測清洗干凈的零部件并作細(xì)致分類：完好可直接裝配的零件，如軸承蓋、油標(biāo)、觀察蓋等可直接應(yīng)用；可再制造修復(fù)的失效零部件，如傳動(dòng)軸、齒輪、箱體等應(yīng)進(jìn)行修復(fù)；需用新零件替代的淘汰零件，如附加值低的緊固件、油封、軸承等則棄之。

5.修復(fù)按照篩選后再修復(fù)加工類零件的損壞程度，分別選用電刷鍍、電鍍、噴涂、電弧堆焊等表面工程修復(fù)工藝進(jìn)行修復(fù)處理。

6.加工修復(fù)后的零件，對尺寸精度不達(dá)標(biāo)的，應(yīng)對修復(fù)后零部件部位作進(jìn)一步的精密機(jī)械加工，保證零件規(guī)格滿足新機(jī)裝備的精度標(biāo)準(zhǔn)。因此，加工是確保再制造零件工藝標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到新機(jī)技術(shù)水平的關(guān)鍵工序。加工工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參照新機(jī)精加工要求執(zhí)行，即零部件再制造工藝公差與新產(chǎn)品完全一致，確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)。

拆解獲得的失效零件大多存在配合精度低、表面粗糙度高及殘余應(yīng)力等缺陷，需要通過機(jī)械加工消除缺陷。該項(xiàng)工藝不僅是獲得再制造產(chǎn)品修復(fù)規(guī)格的重要的獨(dú)立工藝手段，可以恢復(fù)零件幾何參數(shù)指標(biāo)，也是其他各類再制造加工工序作業(yè)前以及最終加工不可或缺的一道工序。

7.檢測加強(qiáng)品質(zhì)管理，嚴(yán)格檢測修復(fù)加工后的零部件。要求其精度、性能指標(biāo)等不低于新機(jī)對應(yīng)品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

8．裝配和測試將全部質(zhì)檢達(dá)標(biāo)的零部件以及配套增加的新零件，嚴(yán)格遵循新機(jī)裝配工藝及精度要求裝配成再制造齒輪減速器。裝配后的再制造產(chǎn)品依據(jù)新機(jī)出廠標(biāo)準(zhǔn)接受整機(jī)性能指標(biāo)測試。

9．包裝整機(jī)噴漆、包裝入庫，按照訂單要求配送至客戶指定地點(diǎn)[2]。

齒輪減速器再制造工藝流程見圖1。

三、齒輪減速器關(guān)鍵零件再制造

齒輪、軸和箱體是齒輪減速器的關(guān)鍵零件，這三大件的制造成本占總成本的70%以上。齒輪減速器再制造工藝的核心，就是針對以上關(guān)鍵零件進(jìn)行技術(shù)修復(fù)與性能升級。

（一）軸的再制造

通常軸失效主要有軸變形、軸斷裂及軸表面磨損，其中軸表面磨損占大部分。

1.軸的變形

圖1 齒輪減速器再制造工藝流程

軸變形可分為三類。第一種為彈性變形，其變形公差仍控制在軸允許的技術(shù)范疇以內(nèi)，經(jīng)過校正等處理后可作為再制造的毛坯；第二種為塑性變形，此類變形為外力去掉后不可恢復(fù)的變形，其工作應(yīng)力接近或達(dá)到屈服極限，一般不能再繼續(xù)使用；第三種是高溫蠕變即高溫狀態(tài)下作業(yè)導(dǎo)致的軸變形，即便作業(yè)過程中軸所受應(yīng)力尚未達(dá)到屈服極限，由于工作應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用，也會(huì)發(fā)生緩慢的塑性變形，甚至開裂，所以也不能繼續(xù)使用。

2.軸的斷裂

軸斷裂的發(fā)生機(jī)理復(fù)雜，斷裂發(fā)生的主要原因包括靜載（如拉升、流轉(zhuǎn)等）、超出疲勞極限、沖擊及高溫蠕變等。當(dāng)然，斷裂后的軸也不宜作為再制造的毛坯。

3.軸的磨損

軸類零件失效通常因零件磨損引起。作業(yè)過程中，因零件與軸套、軸承間的高速接觸，相對滑動(dòng)或滾動(dòng)時(shí)彼此間會(huì)發(fā)生劇烈摩擦，進(jìn)而引起摩擦損失。異物顆粒侵入軸承接觸面時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致軸的顆粒磨損[3]。

噴涂技術(shù)再制造工藝是解決軸表面磨損的主要方法，具有高效、低耗等優(yōu)點(diǎn)；電刷鍍技術(shù)也是可供采用的一種成熟工藝，比如采用電刷鍍修復(fù)磨損的齒輪軸，就具有加工量小、工藝簡單等特點(diǎn)，且鍍層與基體的貼合度高；激光技術(shù)，不僅可以精準(zhǔn)修復(fù)零件規(guī)格尺寸，還能夠提高再制造效率和成品率，并提升零件表面性能[4]。

（二）齒輪的再制造

齒輪常見的失效形式有：斷齒、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合及塑性變形等。斷齒、嚴(yán)重塑性變形的齒輪不易修復(fù)或修復(fù)成本過高，不宜作為再制造的毛坯；齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損及齒面膠合的齒輪，經(jīng)過處理后可采用激光熔覆再制造技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。

激光熔覆指通過改變添料方式，在被涂敷基體表面有選擇地放置涂層材料，在激光輻照作用下使涂層與基體表面薄層共同熔化、凝固，進(jìn)而快速獲得新的低稀釋度、與基體呈冶金結(jié)合的涂層，進(jìn)而恢復(fù)或提升原基體表層抗氧化、抗蝕、抗耐磨等材料特性的工藝手段。激光熔覆具有效率高、成品率高的優(yōu)點(diǎn)，再制造后的齒輪性能優(yōu)異，是一種經(jīng)濟(jì)效益較高的表面修復(fù)技術(shù)[5]。

（三）箱體的再制造

箱體一般用灰鑄鐵制造，由于存在鑄造缺陷等問題，有的箱體會(huì)出現(xiàn)裂紋，類似問題可通過電弧冷焊工藝加以解決。由于鑄鐵材質(zhì)強(qiáng)度低、塑性差等特性，加之焊接工序中存在的加熱不均勻、冷卻速度快等問題，很容易導(dǎo)致熔合區(qū)熔敷金屬向中心收縮，并在應(yīng)力作用下出現(xiàn)剝離性裂紋。為避免表面出現(xiàn)裂紋，箱體再制造應(yīng)恰當(dāng)應(yīng)用焊接工藝及材料，使熔敷金屬擁有較強(qiáng)塑性以松弛焊接應(yīng)力。箱體軸承座孔也是容易磨損的部位，一般可采用電刷鍍技術(shù)、熱噴涂技術(shù)修復(fù)。

[1]陳海威.再制造產(chǎn)業(yè)：概念、問題與發(fā)展對策[J].經(jīng)濟(jì)理論與經(jīng)濟(jì)管理,2007（6）：57-60.

[2]陳森昌,黃志勇.自動(dòng)變速器的再制造工藝及特點(diǎn)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2011（3）：179-181.

[3]戴娟,夏尊鳳,汪大鵬.軸類零件的失效分析[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2004（3）：85-87.

[4]劉俊英,張國勝,蔣伯平.工程機(jī)械軸類零件的再制造概述[J].工程機(jī)械,2008（1）：58-60.

[5]朱勝,姚巨坤.激光再制造工藝與技術(shù)[J].新技術(shù)新工藝,2009（8）：1-3.

（編輯：林鋼）

Gear Reducer Reproducing Technique

LI Xia
(Department of Mechanical and Electrical Engineering,Jiangsu Hiushan Secondary Vocational College,Wuxi, 214153,China)

Gear reducers are widely used and kept in large quantities,and the reproducing industry entails tremendous potential.This paper discusses the significance of gear reducer remanufacturing and the technical process involved,with an emphasis laid on the failure forms and remanufacturing processes of such key parts as gear,shaft,gear reducer casing.Remanufacturing gear reducer is beneficial to the cyclic development of reducer industry and the extension of the circular economic industrial chain.Itis also of great importance to energy conservation,emissions reduction and the development of green economy.

Gear Reducer；Reproduction；technical process

TG 457.2+3

A

1671-4806（2016）06-0096-03

2016-08-15

李霞（1989—），女，江蘇無錫人，助理講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械電子工程與職業(yè)教育。