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再制造工程中的热喷涂技术

再制造工程是以产品全寿命周期理论为指导,以废旧产品实现跨越式发展为目标,以优质、高效、节能、节材、环保为准则,以先进技术和产业化生产为手段,来修复、改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。装备再制造工程的研究对象——“产品”是广义的。它既可以是设备、系统、设施,也可以是其零部件;既包括硬件,也包括软件。简言之,再制造工程是废旧产品高技术维修的产业化。

    产品从论证、设计、制造、使用、维修,直至报废所花费的全部费用称为全寿命周期费用。传统观念往往注重对占全寿命周期费用20%-30%的产品前半生(论证、设计、制造阶段)的投入,而却忽视了对占全寿命周期费用70%-80%的产品后半生(使用、维修、报废阶段)的投入。再制造工程就是以产品后半生为研究对象,提升、改造废旧产品的性能,使废旧产品重获生命力。

    再制造的重要特征是再制造产品质量和性能达到或超过新品,成本却只是新品的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。

    再制造既不同于装备维修,又不同于装备再循环(回收利用)。维修是在产品的使用阶段为了使其保持良好状况而采取的技术措施,常具有随机性、原位性、应急性。而再制造是将大量废旧产品拆卸后,按零部件的类型进行检测,以有再制造价值的零部件为毛坯,利用先进表面技术及其它高新技术对其进行批量化修复、性能升级,所获得的再制造产品在技术性能上能达到甚至超过新品。

    再循环(回收利用)是通过回炉冶炼等加工方式,得到低品位的原材料,而且回收中要消耗较多的能源,对环境有较大的影响。再制造是以废旧成型零部件为资源,通过高新技术加工获得高品质、高附加值的产品,消耗的能源少,最大限度地找回了废旧零部件中蕴含的附加值,其生产成本要远远低于新品。

    2热喷涂技术在再制造工程中的应用

    再制造工程需要有具体的关键技术作为支撑。先进的表面工程,以及纳米表面工程技术是再制造工程最重要的关键技术之一。热喷涂技术是(纳米)表面工程的重要组成技术。它的实质是将待喷材料加热至熔融或半熔化状态,然后在高速压力气体作用下快速喷射冲向基体,最后经碰撞变形而堆积成形。热喷涂方法有多种,其中高速电弧喷涂和超音速等离子喷涂应用较广。利用超音速等离子喷涂方法可以制备出纳米结构涂层。

    2.1高速电弧喷涂金属间化合物涂层耐高温腐蚀、冲蚀研究

    大型电站锅炉水冷壁管道的工作环境非常恶劣,热腐蚀非常严重。锅炉的燃料为煤,煤中含有S、K、Na、V等杂质,在燃烧时形成SO2、SO3、H2S、V2O5等,与空气中的O2、NaCl等反应在管道表面形成沉积熔盐,从而加速材料的腐蚀破坏。

    通过对管道壁喷涂高Ni-Cr合金涂层可有效防止热腐蚀,但该方法成本较高,不易推广。Fe-Al金属间化合物结构涂层以其优良的抗氧化和抗硫化性能、多种介质中的抗腐蚀性能、较高的高温强度、低密度、尤其是低成本等特点,可广泛用于减轻热腐蚀破坏。

 

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