再制造技术
再制造是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业，它针对的是损坏或将报废的零部件，在性能失效分析、寿命评估等分析的基础上，进行再制造工程设计，采用一系列相关的先进制造技术，使再制造产品质量达到或超过新品。就是通过一系列工业过程,将废旧产品中不能使用的零部件通过再制造技术修复,主要以先进的表面工程技术为修复手段（即在损伤的零件表面制备一薄层耐磨、耐蚀、抗疲劳的表面涂层），使得修复处理后的零部件的性能与寿命期望值达到或高于原零部件的性能与寿命。
再制造的内容有在产品设计阶段，要考虑产品的再制造性设计。在产品的服役至报废阶段，要考虑产品的全寿命周期信息跟踪。 在产品的报废阶段，要考虑产品的非破坏性拆解、低排放式物理清洗。要进行零部件的失效分析及剩余寿命演变规律的探索；要完成零部件失效部位的具有高结合强度和良好摩擦学性能的表面涂层的设计、制备与加工，以及对表面涂层和零部件尺寸超差部位的机械平整加工及质量控制等。再制造的研究内容非常广泛，贯穿产品的全寿命周期，体现着深刻的基础性和科学性。主要以先进的表面工程技术为修复手段。表面工程技术又包括： 喷涂修复技术，电刷镀修复技术，激光修复技术，纳米表面工程技术。主要用于轴类及一些贵重零件修复技术。
需要独立解决的科学和技术问题：
1、加工对象更苛刻主要有：锻焊、热处理、铣磨件尺寸差、残余应力、内部裂纹、表面变形等缺陷；
2、前期处理更繁琐再制造的毛坯必须去除油污、水垢、锈蚀层及硬化层；
3、质量控制更困难再制造毛坯寿命预测和质量控制，因毛坯损伤的复杂性和特殊性而使其非常困难；
4、工艺标准更严格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，必须采用更高技术标准的加工工艺。
表面工程技术：表面工程是一项系统工程:因为表面工程是以表面科学为理论基础，以表面和界面行为为研究对象，首先把互相依存、相互分工的零件基体与零件表面构成一个系统，同时又综合了失效分析、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。表面工程在不同领域的功能：机械类产品：提高零件表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗疲劳等性能。电子电器元件：提高元器件表面的电、磁、声、光等特殊物理性能。生物医学材料：提高人造骨骼等人体植入物的耐磨性、耐蚀性及生物兼容性。工艺品：提高耐蚀性和美观性。
表面工程技术分为：表面改性，表面处理，表面涂覆，复合表面技术，纳米表面工程。
（一）、表面改性：表面改性是指通过改变基质表面的化学成份以达到改善表面结构和性能的目的。例如：化学热处理、离子注入、渗氮、渗碳处理等。表面改性技术有：
1、扩散渗入：非金属元素表面渗扩，金属元素表面渗扩，复合元素表面渗扩；
2、离子注入：非金属离子注入，金属离子注入，复合离子注入；
3、转化膜技术：电化学转换膜，化学转换膜，金属着色技术。
（二）、表面处理：
1、表面淬火处理：感应加热表面淬火，激光加热表面淬火，电子束加热表面淬火；
2、表面变形处理：喷丸，辊压，孔挤；
3、表面纳米加工技术。
（三）、表面涂覆，在基质材料表面制备涂覆层，即表面涂覆是在基质表面上形成一种膜层。涂覆层的化学成分、组织结构可以和基质材料完全不同，它以满足表面性能、涂覆层与基质材料的结合强度能满足工况、经济、环境好为准则。如化学气相沉积（CVD)、物理气相沉积（PVD）热喷涂、堆焊等、电镀、化学镀等。
（四）、复合表面工程技术，复合表面工程技术是对上述三类表面工程技术的综合运用。复合表面工程技术是在一种基质材料表面上采用了两种或多种表面工程技术，用以克服单一表面工程技术的局限性，发挥多种表面工程技术间的协同效应，从而使基质材料的表面性能、质量、经济性达到优化。
（五）、纳米表面工程技术，纳米表面工程技术是充分利用纳米材料、纳米结构的优异性能，将纳米材料、纳米技术与表面工程技术交叉、复合、综合，在基质材料表面制备出含纳米颗粒的复合涂层或具有纳米结构的表层。纳米表面工程技术能赋予表面新的服役性能，使零件设计时的选材发生重要变化，并为表面工程技术的复合开辟了新的途径。
在进行再制造时要对机械进行评估：
1、机械零件的检测和寿命评估技术：无损检测手段包括超声波检测、相控阵超声波检测、涡流检测、X射线检测、磁粉检测等。综合分析影响检测结果的各项技术参数，系统优化无损检测技术组合，保障零部件表面及内部的缺陷检出率和检测速度。
2、选择合适的理论和技术，建立寿命评估分析模型，评估零部件的剩余寿命。
常用的再制造技术有：激光修复技术，电刷镀修复技术，喷涂修复技术。
激光修复技术：
激光是由受激辐射引起的并通过谐振“放大”了的光。实用激光器有红宝石激光器、钕玻璃激光器、二氧化碳气体激光器。
产生原理：在电管中以光或电流的能量来撞击某些晶体或原子易受激发的物质，使其原子的电子达到受激发的高能量状态，当这些电子要回复到平静的低能量状态时，原子就会射出光子，以放出多余的能量；而接着，这些被放出的光子又会撞击其它原子，激发更多的原子产生光子，引发一连串的「连锁反应」，并且都朝同一个方前进，形成强烈而且集中朝向某个方向的光。
激光表面处理：采用激光表面处理可以解决某些其他表面处理方法难以实现的技术目标。例如细长钢管内壁表面硬化，成型精密刀具刃部超高硬化，模具合缝线强化，缸体和缸套内壁表面硬化等等。 采用激光热处理的经济效益显著优于传统热处理，例如汽车转向器壳体激光淬火（相变硬化）和锯齿激光淬火等。激光表面处理技术在汽车行业应用极为广泛，在许多汽车关键件上，如：缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、派启发、阀座、摇臂、铝活塞环槽等几乎都可以采用激光热处理。• 例如：美国通用汽车公司用十几台千瓦级CO2激光器，对换向器壳内壁局部硬化，日产3万套，提高工效四倍。• 我国采用大功率CO2激光器对汽车发动机进行缸孔强化处理，可延长发动机大修里程到15万公里以上，一台汽缸等于三台不经处理的汽缸。
激光修复技术分为：激光相变硬化（淬火）和退火，激光熔凝，激光熔覆和合金化，激光冲击硬化等。 激光淬火/覆照相变硬化-原理：激光覆照相变硬化也叫激光表面淬火。 它以高能密度的激光束快速照射材料表面，使其需要硬化的部位瞬间吸收光能并立即转化为热能，使激光作用区的温度急剧上升到相变温度以上，形成奥氏体。 此时工件基体仍处于冷态并与加热区之间的温度梯度极高。因此，一旦停止激光照射，加热区因急冷而实现工件的自冷淬火。从而提高材料表面的硬度和耐磨性。表面淬火的优点自冷淬火，不需水或油等淬火介质，避免了环境污染。加工柔性高，对工件的许多特殊部位，例如槽壁、槽底、小孔、盲孔、深孔以及腔筒内壁等，只要能将激光照射到位，均可实现激光淬火。工艺过程容易实现生产自动化。激光表面合金化是在高能束激光的作用下，将一种或多种合金元素快速熔入基体表面，使母材与合金材料同时熔化，形成表面合金层，从而使基体表层具有特定 的合金成分的技术。换句话讲，它是一种利用激光改变金属或合金表面化学成分的技术。优点，可以节约大量具有战略价值贵重元素、形成具有特殊性能的非平衡相或非晶态、晶粒细化、提高合金元素的固熔度和改善铸造零件的成分偏析。激光熔覆－ 原理：激光熔覆与激光合金化的原理一致，它是利用激光在基体表面覆盖一层具有特定性能的涂覆材料。这类涂覆材料可以是金属和合金，也可以是非金属，还可以是化合物及其混合物。在涂覆过程中，涂覆层与基体表面通过熔合结合在一起，激光熔覆的方式与激光合金化相似。获得的涂层可以提高材料表面的耐蚀、耐磨、耐热、减磨以及其他特性。激光冲击强化－ 原理：工件表面涂上一层不透光材料（涂层），再覆盖一层透光材料（约束层），高功率密度短脉冲（纳秒级）强激光透过约束层照射金属材料表面。涂层在极短时间内产汽化电离成高温高压的等离子体；由于约束层存在，等离子体的膨胀受限，产生向金属内部传播的强冲击波，使金属材料表层发生塑性变形，形成激光冲击强化区；从而改善金属材料的机械性能。
电刷镀修复技术。
电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。电刷镀溶液制备是电刷镀的关键技术之一目前商品化的电刷镀液达130余种： 合金电刷镀液：
二元合金 Ni-P Ni-W Ni-Co Co-Mo Co-W 三元合金 Ni-W-Co Ni-W-P Ni-Fe-W Ni-Fe-Co 非晶态电刷镀液：
主要集中于Ni基含P、W、Co的镀层，其中的硬质性颗 粒具有弥散增强作用。
电刷镀原理：采用专用的直流电源设备，电源的正极接镀笔，负极接工件，镀笔通常采用高纯石墨块作阳极材料，外包棉花或涤棉套，基本变化过程金属离子在液相中传质，到达阴极表面边界层金属离子穿过阴极表面边界层完成表面转化与阴极的电子交换，金属原子被还原成吸附态金属原子后续表面转化，金属原子结晶。
电刷镀镀液的分类：预处理液：去除被镀金属表面油污、锈蚀、氧化层和各种杂质包括电净液、活化液。电沉积金属镀液：单金属镀液，合金镀液，退镀镀液从工件表面腐蚀去除金属或多余镀层的溶液。钝化和阳极化镀液：在工件表面生成致密氧化膜。特殊用途的镀液： 在工件表面获得各种特殊功能的表面层，如抛光、染色发黑、防变色等。
喷涂修复技术。
热喷涂及其分类：1）电弧喷涂、2）火焰喷涂、3）等离子喷涂和 4）特种喷涂。热喷涂： 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，以提高工件的性能的表面技术。热源：气体、液体燃料，电弧、等离子、激光等。材料：金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料等。性能：耐磨、耐热、耐蚀、抗氧化、隔热、导电、绝缘、密封等。涂层厚度：5 mm — 5 mm.。
热喷涂的一般原理实际上就是用一种热源，如电弧、离子弧或燃气燃烧的火焰等将粉状或丝状的固体材料加热熔融或软化，并用热源自身的动力或外加高速气流雾化,使喷涂材料的熔滴以一定的速度喷向经过预处理干净的工件表面。热喷涂过程中，喷涂材料大致经过以下过程：
1、表面净化。
2、表面预加工。
3、表面粗化。
4、预热。
5、喷涂底层。
6、喷涂工作层。
7、喷后处理。
电弧喷涂：以电弧为热源，将金属丝熔化并用高速气流雾化，使熔融粒子高速喷到工件表面形成涂层。电源：V = 40V，I = 100-400A的伏安特性。电弧喷涂枪，送丝装置，气体压缩机。电弧喷涂丝材主要有Al, Zn, Cu, Ni, Mo等及其合金，以及碳钢、不锈钢等。
火焰喷涂：以气体燃烧热为热源，将金属丝或粉末熔化并雾化而进行的喷涂。1.线材火焰喷涂。2.粉末火焰喷涂。
在理论基础方面，完善了涂层残余应力的计算方法，探索并初步建立了寿命预测评估模型。研究并初步提出了再制造零部件涂层中残余应力的计算方法；以废旧柴油机曲轴为对象，研究了非线性动力学分析模型，探讨了废旧零部件疲劳试验数据与模型分析数据的映射关系，初步建立了剩余寿命预测模型。
