外面 處置懲罰 手藝 工藝的成長 進程 及前景闡發(fā)

外觀工程構成 一門自力 的學科固然 只是近20年的事，但其成長 之快、觸及 局限 之廣、對人們生發(fā)生 活影響之年夜 是當初年夜 多半 人所始料未及的。以1983年外觀工程的概念被初次 提出、1986年國際熱處置結合 會改名 為國際熱處置與外觀工程結合 會、1987年中國機械工程學會外觀工程研究所成立、1988年《外觀工程》雜志創(chuàng)刊為標記 ，外觀工程在我國敏捷 成長 。2000年，全國焊接學會將本來 的“堆焊與熱噴涂專業(yè)委員會”正式改名 為“堆焊及外觀工程專業(yè)委員會”。外觀工程已 成長 成為橫跨材料學、磨擦 學、物理學、化學、界面力學和外觀力學、材料掉 效與防護、金屬熱處置學、焊接學、侵蝕 與防護學、光電子學等學科的邊沿 性、綜合性、復合型學科。

外觀工程具有學科的綜合性，手段的多樣性，普遍 的功能性、潛伏 的立異 性、情況 的珍愛 性，很強的適用 性和巨年夜 的增效性，因此 遭到 各行各業(yè)的正視 。其發(fā)生 的經濟效益更是使人 注視 。今朝 ，我國手藝 門類齊備 ，部門外觀手藝 的裝備 、材料和工藝已到達 了國際進步前輩水平。據不完全統計，僅我國自第6個五年企圖以來，經由過程 外觀工程在裝備 維修范疇 和制造范疇 推行 利用，已獲得 了幾百億元的經濟效益。

回首 外觀工程自鼓起 以來的成長過程，年夜 約可以從13個方面來歸納綜合 其軌跡。而外觀工程在21世紀的成長 ，和 它將對 21世紀科學手藝 整體 水安然平靜經濟成長 所起的增進 感化 ，也應當 從這條軌跡向前延長 。

1 外觀工程新手藝 絡續(xù)出現

傳統的外觀手藝 ，跟著 科學手藝 的提高 而絡續(xù)立異 。在電弧噴涂方面，成長 了高速電弧噴涂，使噴涂質量年夜 年夜 提高。在等離子噴涂方面，已研究出射頻感應藕合式等離子噴涂、反映等離子噴涂、用三陰極槍等離子噴槍噴涂及微等離子噴涂。在電刷鍍方面研究出磨擦 電噴鍍及復合電刷鍍手藝 。在涂裝手藝 方面開辟 出了粉末涂料手藝 。在粘結手藝 方面，開辟 了高機能 環(huán)保型粘結手藝 、納米膠粘結手藝 、微膠囊手藝 。在高能束利用方面成長 了激光或電子束外觀熔覆、外觀淬火、外觀合金化、外觀熔凝等手藝 。在離子注入方面，繼強流氮離子注入手藝 以后 ，又研究出強流金屬離子注入手藝 和金屬等離子體淹沒 注入手藝 。在解決產物 外觀工程問題時，新興的外觀手藝 與傳統的外觀手藝 彼此彌補，為外觀工程工作者供應 了寬闊 的選擇余地。

2 研究復合外觀手藝

在單一外觀手藝 成長 的同時，綜合應用 兩種或多種外觀手藝 的復合外觀手藝 （也稱第二代外觀手藝 ）有了敏捷 的成長 。復合外觀手藝 經由過程 量 種工藝或手藝 的協同效應使工件材料外觀系統 在手藝 指標、靠得住 性、壽命、質量和經濟性等方面獲得最好 的結果 ，降服了單一外觀手藝 存在的局限性，解決了一系列工業(yè)關頭手藝 和高新手藝 成長 中特殊的手藝 問題。強調多種外觀工程手藝 的復合，是外觀工程的主要 特點 之一[1]。

復合外觀工程手藝 的研究和利用已獲得 了重年夜 進展，如熱噴涂和激光重熔的復合、熱噴涂與刷鍍的復合、化學熱處置與電鍍的復合等。

即便 統一 種外觀手藝 ，在其成長 過程中也一樣 存在著博采眾長與其它手藝 彼此交叉的趨向 。以離子注入為例：

在用于半導體材料摻雜 的離子注入機根本上成長 起來的束線離子注入手藝 可年夜 年夜 改善零件外觀的耐磨性、耐疲憊 性和光、電、磁機能 。為了降服改性層對照 薄的錯誤謬誤，學者們將蒸鍍、濺射鍍膜手藝 與束線離子注入手藝 相連系 成長 了離子輔助鍍膜（IAC）或離子束輔助沉積（IBAD）手藝 ，既降服了一般鍍膜手藝 中膜基連系 不良的錯誤謬誤，又將改性層厚度從本來 的0.2µm提高到了幾微米乃至 幾十微米。因為 束線離子注入存在著固有的視野 限制，沒法 處置外形 復雜或 較為年夜 型的零件，近10年來國表里 鼓起 的等離子體淹沒 離子注入（PIII）手藝 ，將工件淹沒 在等離子體中，能全方位處置外形 復雜的零件，也能利便地處置年夜 和重的工件。該手藝 在材料外觀改性方面獲得 了巨年夜 的成功。而沿著束線離子注入手藝 線路 成長 起來的MeVVA等離子體源，可以向金屬外觀注入金屬離子，并在航空航天零部件的抗高溫侵蝕 方面獲得 了使人 滿足 的結果 。最近，一些研究者又綜合了PIII和MeVVA兩者 的長處 ，實現了金屬等離子體淹沒 離子注入與沉積（MePIIID）。這項手藝 既可進行純金屬等離子沉積，又可進行金屬等離子體注入，還可隨意率性 改變兩者 的比例，為離子注入手藝 在外觀改性方面的利用開辟 了更加 廣漠的空間[2]。

圖為鋁管經由過程 外觀處置工藝后的彩色結果

3 完美 外觀工程手藝 設計系統

外觀工程手藝 設計是針對工程對象的工況前提 和裝備 中零部件等壽命的要求，綜合闡發(fā)可能的掉 效情勢 與外觀工程的進展水平，正確選擇外觀手藝 或多種外觀手藝 的復合，公道 肯定 涂層材料及工藝，展望使用壽命，評估手藝 經濟性，需要 時進行摹擬 實行 ，并編寫外觀工程手藝 設計書和工藝卡片。

今朝 ，外觀工程手藝 設計仍根基 逗留 在經驗設計階段。有些行業(yè)和企業(yè)針對本身 的工程問題開辟 出了外觀工程手藝 設計軟件，但局限性很年夜 。跟著 計較機手藝 、仿真手藝 和虛擬手藝 的成長 ，成立有我國特點 的外觀工程手藝 設計系統 既有前提 又燃眉之急 。

欲成立較為完美 的外觀工程手藝 設計系統 ，當務之急是成立年夜 型的外觀工程數據庫，普遍 匯集 包羅材料成份 與服役機能 的關系，涂層機能 與服役機能 的關系，工況前提 及其變化對外觀層機能 的要求，工藝方式 和 相干 工藝參數，工藝裝備 等一切有關外觀工程的數據，評估現有理論和經驗公式的成熟性，然后經由過程 數學建模并利用計較機手藝 逐漸 成立和完美 外觀工程手藝 設計系統 。要到達 這個目的 ，僅靠某個單元 或小我 的氣力 明顯 是沒法 完成的。必需 薈萃全行業(yè)的氣力 ，經由過程 充實的信息互換，實現資本 同享 、功效 同享 。

4 開辟 多種功能涂層

外觀工程年夜 量的使命是使零件、構件的外觀延緩侵蝕 、削減 磨損、延長疲憊 壽命。跟著 工業(yè)的成長 ，在治理這3種掉 效以外 提出了很多 特殊的外觀功能要求。例如艦船上船面 需要有防滑涂層，現代裝備需要有隱身涂層，戎行 官兵需要防激光致盲的鍍膜眼鏡，太陽能取和暖發(fā)電裝備 中需要高效的吸熱涂層和光電轉換涂層，灌音 機中需要有磁記實鍍膜、不沾鍋中需要有氟樹脂涂層、建筑業(yè)中的玻璃幕墻需要有陽光節(jié)制 膜等等。另外 ，隔熱涂層、導電涂層、減振涂層、降噪涂層、催化涂層、金屬染色手藝 等也有普遍 的用處 。在制備功能涂層方面，外觀工程也可年夜 顯身手，做出本身 的進獻 。

5 研究開辟 新型涂層材料

外觀涂層材料是外觀手藝 解決工程問題的主要 物資 根本。當前成長 的涂層新材料，有些是零丁 配制或熔煉而成的，有些則是在外觀手藝 的加工進程 中構成 的，后一類涂層材料的降生 ，進一步顯示了外觀工程的特殊功能。

轎車涂裝手藝 中新成長 的第五代陰極電泳涂料（ED5），其泳透力比前幾代進一步提高，有機溶劑、顏料含量下降 ，且不含有害金屬鉛，代表了陰極電泳涂料的成長 趨向 [3]。

以聚氯乙烯樹脂為主要基料與增塑劑配成的無溶劑涂料，組成 了現代汽車涂裝中所用的抗石擊涂料和焊縫密封膠，有用 地避免 了車身底板和焊縫泛起 過早侵蝕 ，并包管 了車身的密封性。

粘結固體潤滑涂層材料，在解決航空航天等軍工高科技范疇 特殊工況前提 下的機械磨損、潤滑、粘著冷焊等磨擦 學問題中施展 了主要 感化 ，并在平易近 用真空機械、低溫裝備 上有廣漠的用處 [4]。

等離子噴涂 B4C涂層，具有很高的硬度和優(yōu)良 的抗輻射機能 ，是抱負的核反映堆壁面材料[5]。

Fe3Al是一種抗高溫沖蝕的好材料，并且 本錢 較低，被譽為“貧民用的不銹鋼”。然則 曩昔 只能用鑄造的方式 來獲得 。最近采取 高速電弧噴涂的方式 制備出了Fe3Al基涂層，沖破 了Fe3Al沒法 利用于零件外觀的難題。以Fe3Al為根本再與多種硬質粉末相復合，可以制備出抗高溫氧化、硫化及抗沖蝕磨損的涂層，在軍用裝備和電站汽鍋 管道上有廣漠的利用前景[6]。

在絡續(xù)研發(fā)新的噴涂材料的同時，對傳統材料的從新 認識和潛力發(fā)掘 工作也在進行。例如在電弧噴涂耐海水侵蝕 涂層時經常 被保舉 選用鋅鋁合金（85/15）和鋁鎂合金（AlMg5）。據認為這兩種具有更好的耐侵蝕 機能 ，但價錢 比純鋅和純鋁高很多 。很多 專家呼吁，從機能 價錢 比的角度應當 回歸到傳統的電弧噴涂防腐材料純鋅和純鋁，并且 僅僅從機能 來講 也缺少 足夠的證據證實 85/15和AlMg5比純鋅和純鋁好[7]。

6 成長 高能束堆焊手藝

堆焊作為一種經濟有用 的外觀改性方式 是現代材料加工與制造業(yè)不成缺少的工藝手段。為了最年夜 限度地施展 堆焊手藝 的優(yōu)勝 性，優(yōu)良 、高效、低稀釋率歷來是國表里 堆焊手藝 的主要 研究偏向 。

傳統的電弧粉末堆焊手藝 因為 受電弧吹力的影響難以同時到達 高效和低稀釋率的目的 。為了提高堆焊效力 必定 致使 熱輸入的增添 ，基材的熔深增年夜 ，堆焊層機能 下降。最近幾年來，基于等離子弧等高能密度熱源的粉末堆焊手藝 研究在國外十分活躍。等離子弧堆焊可以獲得較低的稀釋率（5－10％），然則 其堆焊效力 也是各類 堆焊方式 中較低的。

以激光堆焊為代表的高能束堆焊手藝 的特點是可以實現熱輸入的精確節(jié)制 ，涂層厚度年夜 、熱畸變小、成份 和稀釋率可控性好，可以獲得組織致密、機能 優(yōu)勝 的堆焊層，因此 成為國表里 學者的研究熱門 ，近十幾年來獲得 了敏捷 成長 。例如電子束堆焊，其能源行使 率很高，可達30％以上?；牡募訜岵皇芙饘僬魵獾挠绊?，熔敷金屬冷卻速度快，熔敷層的耐磨性常常 成十倍地提高。但激光裝備 、電子整裝 備 一次性投資昂貴，運行費用高。是以 ，國表里 對低本錢 、高效力 的高能束堆焊手藝 的研究開辟 十分正視 。

聚焦光束外觀堆焊是最近幾年來成長 起來的新型外觀堆焊手藝 。聚焦光束加熱的特點是金屬材料對它的接收 率高，能源行使 率到達 20％以上；聚焦光束單道處置寬度年夜 ，裝備 造價僅為同功率激光的三分之一，工藝本錢 低。曩昔 ，實現聚焦光束堆焊的手藝 線路 年夜 多采取 一級反光鏡聚焦，功率密度約為103Ｗ／cm2，堆焊在可控氛圍 工作艙中進行，堆焊效力 低。因為 采取 了簡單的聚焦模式，限制了聚焦光束的能量密度，增添 了聚焦光束堆焊的工藝復雜性，阻礙了聚焦光束堆焊手藝 的成長 和利用。清華年夜 學最近開辟 了采取 二次聚焦方式的光束加熱裝備 ，功率密度到達 104Ｗ／cm2以上。在低碳鋼外觀長進 行的手涂預置鎳基合金和鐵基合金粉末的聚焦光束堆焊研究評釋，選用適合 的合金材料和工藝，可以獲得優(yōu)秀的單道單層、單道多層及多道單層年夜 面積堆焊層。堆焊層的宏觀硬度高于采取 同種材料獲得的熱噴涂層的宏觀硬度。然則 ，手涂預置粉末方式易泛起 基材融化 不足、不克不及 多道連氣兒堆焊等錯誤謬誤。是以 ，聚焦光束自動送粉堆焊手藝 的研究是高能束粉末堆焊手藝 的主要 成長 偏向 之一。

7 深化外觀工程根本理論和測試方式 研究

磨擦 學是外觀工程的主要 根本理論之一近10年來，針對具體的工程問題，磨擦 學工作者作出了超卓 的功效 ，在磨擦 副掉 效點剖斷 、磨損掉 效的主要模式、磨損掉 效緣由 闡發(fā)及對策等方面積聚 了厚實的經驗，并在重年夜 工程問題上作出了主要 進獻 。當前研究磨擦 學問題的手段愈來愈 齊備 、進步前輩，可以摹擬 各類 前提 進行實驗 研究，這些實驗 手段和已積聚 的研究方式 、評估尺度 ，有力地支持了外觀工程的成長 。

國外年夜 量實踐證實 ，工程磨擦 學問題的投入與節(jié)約的結果 比擬 約是1∶50的關系，誰正視 工程中磨擦 學問題的投入，誰就可以 獲得高額回報。

在侵蝕 學研究方面，針對年夜 氣侵蝕 、海洋情況 侵蝕 、化工儲罐侵蝕 、高溫情況 侵蝕 、地下長輸管線侵蝕 、熱互換裝備 侵蝕 、建筑物中的鋼筋水泥侵蝕 等，利用各類 現代材料進行了侵蝕 機理和防護結果 研究，提出了從布局到材料到保護 一整套防腐治理辦法 。這些研究功效 ，對外觀工程手藝 設計有很年夜 的參考價值。

不管 用甚么 外觀手藝 在零件外觀上制備涂覆層，必需 把握 涂覆層與基體的連系 強度、涂覆層的內應力等力學機能 。這是外觀工程手藝 設計的焦點 參數之一，也是研究和改善 外觀手藝 的主要 根據 。

對 涂覆層厚度年夜 于0.15 mm的膜層（如熱噴涂涂層），尚可用傳統的機械方式 進行測試，然則 對 涂覆層厚度小于0.15 mm的膜層（如氣相沉積幾個微米的膜層）傳統的機械方式 已力所不及 。而氣相沉積手藝 又成長 的很快，利用面愈來愈 廣，這就使研究新的測試方式 加倍 緊急 。

近10年，一些學者用劃痕法、 X射線衍射法、納米壓入法、基片曲折 法等思緒 和手段對薄膜的力學行動 進行了深切 研究，獲得 了長足的提高 ，但要到達 構成 相對周密 自成系統 的評價方式 和手藝 指標另有 較年夜 差距。

8 擴大 外觀工程的利用范疇

外觀工程已 在機械產物 、信息產物 、家電產物 和建筑裝潢 中獲得富有成效的利用。然則 其深度廣度仍很不敷 ，不認識 和不該 用外觀工程的單元 和產物 仍很普遍。外觀工程的優(yōu)勝 性和潛伏 效益仍未很好施展 ，需要做年夜 量的宣揚 推行 工作。我國面對 到場 世貿組織，經由過程 推行 利用外觀工程提高產物 的質量，下降 出產本錢 ，改善 產物 包裝，加強 市場競爭力，也應是主要的行動 之一。

外觀工程在生物工程中的延長 已引發(fā) 了人們的留意 ，前景十分廣漠。如髖關節(jié)的外觀修補，最經常使用 的復合材料是在超高密度高份子 聚乙烯上再鍍鈷鉻合金，使用壽命可達15～25年，近年 又成長 了羥基磷灰石（簡稱HAP）材料，它是一種主要 的生物活性材料，與骨骼、牙齒的無機成份 極其 類似 ，具有優(yōu)秀的生物相容性，埋入人體后易與新生骨連系 。然則 HAP材料脆性年夜 ，有的學者就用外觀工程手藝 使HAP粒子與金屬Ni共沉積在不銹鋼基體上，實現了牢凝結 合。

跟著 專業(yè)化出產方式的變化和人們環(huán)保意識的加強 ，目下當今呼吁外觀處置向原材料制造業(yè)轉移，這也是一個主要 動向。

倍受家用電器廠家接待的是預涂型彩色鋼板，它是在金屬材料外觀涂上一層有機材料的新品種，具有有機材料的耐侵蝕 、色采 艷麗 等特點，同時又具有金屬材料的強度高、可成型等特點，只須對其作恰當 的剪切、曲折 、沖壓和毗鄰 便可 制成多種產物 外殼，不但 簡化了加工工序，也削減 了家用電器廠家加工裝備 的投資，成為建造 家用電器外殼的極佳材料。

汽車制造業(yè)的外觀加工使命很重，呼吁外觀工程由目下當今汽車制造廠家處置，變成 在原材料制造時就同時進行的出廠前自動 處置。這類 變化不是外觀處置使命的簡單轉移，更主要 的是一種節(jié)能、節(jié)材、有益 環(huán)保的行動 。它可以簡化除油、除銹工序，還可以行使 軋鋼后的余熱，下降 能耗。在西歐一些國度 的鋼廠中，就對半制品 進行外觀處置，如熱處置、熱浸鍍、磷化、鈍化等。

9 積極其 國度 重年夜 工程扶植 辦事

在新型軍用飛機的研制進程 中，進步前輩的膠粘手藝 、特種熱處置手藝 、外觀改性手藝 、薄膜手藝 和 涂層手藝 都施展 了主要 感化 。吸波材料的研制成功為裝備隱形供應 了主要 的物資 根本。

離子注入、離子刻蝕和電子暴光 手藝 的連系 ，構成 了集成電路微細加工手藝 ，成為建造 超年夜 范圍 集成電路的主要 手藝 根本。

長江三峽工程，與其說是土木匠 程，不如說是鋼鐵工程，在年夜 壩全長2309.47m中鋼鐵布局閘門就占全長的72%。在三峽工程中，所有機械裝備 、金屬布局、水工閘門和 隧洞、橋梁、公路、船埠 、儲運裝備 都離不開外觀工程。在國度 科技攻關項目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻關項目的放置 上和 三峽工程從新 論證和設計審查中，外觀工程的利用始終是一項研究和會商的主要 課題之一。從外觀手藝 和涂覆材料的選擇、噴涂工藝的擬定到外觀電化學珍愛 等，都在三峽重年夜 裝備研制項目中據有 主要 地位。筆者曾于1999年8月到三峽工地進行了調研，向三峽施工批示 部和中國工程院提出了推行 高速電弧噴涂手藝 并將有污染的噴鋅手藝 換為既無污染又能下降 本錢 的噴鋁及鋁稀土合金手藝 的建議，遭到 了有關方面的正視 [9]。

西陵長江年夜 橋和汕頭海灣年夜 橋都是懸索式布局，這類 懸索橋的特點是在橋的兩頭 劃分建起兩個約100米高的橋墩，在橋墩頂上放置兩塊平面鋼板稱為鞍座底板，鞍座底板上放置兩排懸索鞍座，再把兩條主纜劃分架在兩排懸索鞍座上，然后在兩條主纜上懸掛 橋梁板。在建橋的進程 中，為了力的均衡 ，需要屢次 在高空縱向推移懸索鞍座，因為 整橋上萬噸重量全數加在懸索鞍座上，使懸索鞍座對底座構成 了很年夜 的正壓力，這就給高空縱向推移帶來了很年夜 的難題 ，為了削減 縱向推移力，獨一 的門徑就是下降 懸索鞍座與鞍座底板磨擦 副的磨擦 因數。國外的門徑是在磨擦 副間加上幾千枚滾針，把滑動磨擦 改成 轉動 磨擦 ，如許 可以有用 減小縱向推移力。然則 ，這類 門徑給制造工藝增添 了難度，起首 要對每件幾十噸重的懸索鞍座和鞍座底板進行熱處置，包管 磨擦 副外觀的機械機能 。其次，要對磨擦 副外觀和滾針進行正確 加工。我國今朝 的加工能力和和水平很難包管 磨擦 副外觀及數千枚滾針的尺寸精度和幾何外形 精度。向國外訂購整件或拜托 加工，價錢 都十分昂貴。在這類 情況下，全戎服備維修外觀工程研究中間 成功地采取 了外觀工程手藝 在懸索鞍座和鞍座底板上制備出復合減摩外觀涂層，以削減 磨擦 副的磨擦 因數，從而顯著削減 縱向推力的方案。這類 方案是外觀工程在橋梁扶植 上的一次立異 利用，在國表里 建橋史上均為初次 。它不但 有用 削減 了磨擦 副的磨擦 因數，并且 下降 了對年夜 型懸索鞍座及鞍座底板的制造工藝手藝 要求，還節(jié)約了年夜 批經費，包管 了年夜 橋順遂 建成通車。

10 納米外觀工程手藝 正在構成

最近幾年來納米材料手藝 正在以使人 受驚 的速度迅猛成長 。迄今的研究以納米粉末的建造 為主，然則 愈來愈 倍受存眷 的是納米材料的布局化問題。盡人皆知 ，特殊的外觀機能 是納米材料的主要 奇特 機能 之一。外觀工程不管 在工藝方式 和利用范疇 方面都與納米材料手藝 有著不成份 割的親昵聯系。

在傳統的電刷鍍溶液中，到場 納米粉體材料?？梢灾苽涑鰴C能 優(yōu)良 的納米復合鍍層[10]。在傳統的機油添加劑中，到場 納米粉體材料，可以提高減摩機能 并具有優(yōu)秀的自修復機能 。

計較機家當 需要速度更高的芯片，而刻蝕手藝 受分辯 率的限制很難對再芯片做出革命性的進獻 。速度更高的芯片除 向面積更年夜 成長 以外 ，極有可能向三維挺進，泛起 像多層印刷線路板那樣的多層芯片。CVD、PVD等方式 是獲得納米布局材料的典型方式 ，在芯片多層化方面是今朝 最有可能獲得成功的手藝 方案。

熱噴涂手藝 是建造 納米布局材料的另外一 種極有競爭力的方式 。與其它手藝 比擬 ，它有很多 優(yōu)勝 性：工藝簡單，涂層和基體選擇局限 廣，涂層厚度變化局限 年夜 ，沉積速度 高，和 輕易 構成 復合涂層等等。利用液料熱噴涂法經由過程 液料與熱源的交互感化 不但 可以獲得納米布局涂層，還可以或許 建造 納米粉。實行 室中，已 成功地制成具有納米布局的羥基磷灰石（HAP）涂層，而HAP是提高人工關節(jié)外觀生物兼容性的關頭物資 [11]。

經由過程 節(jié)制 非晶物資 的再結晶，可以制成納米塊材。在熱噴涂進程 中，高速航行的粒子撞擊冷基體，冷卻速度極高，可以或許 制備出非晶態(tài)涂層。節(jié)制 隨后的再結晶溫度和時候 ，可以獲得 納米布局涂層。用這類 方式 已 獲得 了WC–Co和NiCrBSi自熔劑合金的納米涂層[12]。

是以 可以說外觀工程是增進 納米手藝 ，特殊是納米材料布局化成長 的主力軍之一。

因為 外觀工程對納米材料的成功利用，和 用外觀工程手藝 制備納米布局涂層的成長 ，正在構成 納米外觀工程手藝 新范疇 。

11 增進 再制造工程的成長

20世紀全球經濟高速成長 ，與此同時，對天然 資本 的隨意率性 開辟 和對情況 的無償行使 造玉成 球的生態(tài)損壞 、資本 華侈和欠缺 、情況 污染等重年夜 問題。個中 電機 產物 制造業(yè)是最年夜 的資本 使用者，也是最年夜 的情況 污染源之一。為解決這一時期 課題，再制造工程應運而生。

再制造工程手藝 屬綠色進步前輩制造手藝 ，是對進步前輩制造手藝 的彌補和成長 。報廢產物 的再制造是其產物 全壽命周期辦理的延長 和立異 ，是實現可延續(xù) 成長 的主要 手藝 路子 ，再制造家當 是可帶來新的經濟增加點的新興家當 [13]。

外觀工程是再制造的關頭之一，起著根本性的感化 ?？梢哉f沒有外觀工程，實現不了再制造。

機械裝備 經持久使用泛起 功耗增年夜 、振動加重 、嚴重泄露 、維修費用太高 ，一般應當 列為報廢。這些現象的發(fā)生都是零件磨損、侵蝕 、變形、老化，乃至 泛起 裂紋這些掉 效的成效所釀成的 。磨損在零件外觀發(fā)生，侵蝕 從零件外觀最先 ，疲憊 裂紋由外觀向內延長 ，老化是零件外觀與介質反映的成效，即便 變形，也體現為外觀相對位置的錯移。所以“關鍵 ”都是外觀問題。對這些問題，外觀工程可以年夜 顯身手。

箱體零件是裝備 的根本件，常見的毀傷 是軸承座孔磨損和 變形。變形造成軸承座孔中間 線的相對位移和連系 面的撓曲。不管 是鋁、鋼、鑄鐵的箱體，對這類毀傷 當裝備 再制造時，外觀工程中的電刷鍍手藝 是主要手段。

軸類零件上的軸承合營 面(不管 是靜合營 面或動合營 面)，如發(fā)生磨損超標，視磨損量，可選用電刷鍍、熱噴涂、堆焊、粘涂等多種方式 來修復，經由過程 選擇材料的工藝可到達 需要的耐磨性。軸上的花鍵，可視情選用電刷、微弧等離子堆焊、微脈沖焊等門徑恢復機能 。

滲碳齒輪齒面的修復曾是修復中的難題，筆者10年前就進行了研究，主要采取 堆焊和真空熔結方式 修復，成功研制出了專用堆焊焊條、熔解粉末和配套的電解成型加工手藝 。

飛機發(fā)念頭 渦輪葉片和導向器片是航空發(fā)念頭 的焦點 部件，工作在高溫燃氣氛圍 中，承受復雜多變的熱應力和機械應力，工作前提 十分卑劣 ，并且 布局和外形 十分復雜，然則 不管 是防護涂層脫落，還裂紋、燒損、侵蝕 、振動磨損，國外都有專門的廠家從事再制造，其復合外觀手藝 據有 主要 地位。

筆者還對軍艦船體鋼布局年夜 面積防侵蝕 用高速電弧噴涂手藝 ，選用專門研制的鋁稀土絲材進行治理，使耐侵蝕 壽命由本來 的5年延長至15年以上[6]。

重載車輛行星框架的毛坯是鑄造 件，鍛前坯料重71.3 kg，顛末開坯、模鍛等十幾道工序的加工，零件構成 的重量只有19.5 kg。新品件的使用壽命一般不跨越 6 000 km。損壞的部位只是φ175 mm內圓密封環(huán)合營 面。若是磨損超差后替換 新品，則需要71.3kg的38CrSi鋼，需經費1200元。采取 等離子噴涂修復，只需3道工序僅用了0.25 kg的鐵基合金粉末，而相對耐磨性是新品的2.25倍，使用壽命年夜 于1 2000 km以上，補綴 費用只是新品的十分之一，節(jié)材率為99.65 %。這個例子說清楚明了 裝備再制造在提高產物 機能 、節(jié)約 鋼材、電力及情況 珍愛 方面具有主要 的意義

首都鋼鐵公司曾由比利時購置 一套報廢的2m連鑄裝備 ，個中 有300多個年夜 件，如軸承座、軋輥等。裝甲軍工 程學院的工程手藝 人員與首鋼維修人員一路 ，用電刷鍍等多種外觀工程手藝 ，施工了30天，使該連鑄機“起死復生 ”，各項手藝 指標均到達 新裝備 的水平，這是應用 外觀工程手藝 對整套報廢裝備 進行再制造的典型事例。

再制造工程的研究利用已承受 到了我國當局 有關部門的正視 ，并將其列入“十五”進步前輩制造手藝 成長 前瞻和國度 天然 科學基金機械學科的優(yōu)先成長 范疇 。國度 天然 科學基金會機械學科已將再制造設計和成形手藝 根本列為“十五”重點幫助 范疇 。國度 級再制造工程手藝 重點實行 室行將 成立，再制造工程在我國的研究利用尚處于起步階段，然則 ，有國度 可延續(xù) 成長 計謀 的指點 ，有外觀工程等一系列進步前輩手藝 的支持 ，再制造工程勢必 在我國敏捷 掘起。

12 向自動化、智能化的偏向 邁進

在外觀處置時，自動化水平 最高的是汽車行業(yè)和微電子行業(yè)。以神龍汽車公司的車身涂裝線為例，涂裝工藝采取 三涂層系統 （3C3B），即電泳低漆涂層、中央 涂層、面漆涂層，涂層總厚度為110～130 µ m，涂裝廠房為三層，一層為輔助裝備 層，二層為工藝層，三層為空調機組層，廠房是全關閉 式，經由過程 空調系統調理 工藝層內的溫度和濕度，并始終連結 室內對情況 的微正壓，連結 室內潔凈 度，各工序間自動節(jié)制 ，流水功課 ，確保涂裝高質量。

跟著 機械 人和自動節(jié)制 手藝 的成長 ，在其他外觀手藝 的施工中（如熱噴涂）實現自動化和智能化已指日可待 。

13 下降 對環(huán)保的負面效應

從宏觀上講，外觀工程對節(jié)能、節(jié)材、情況 珍愛 有重年夜 效能，然則 對具體的外觀手藝 ，如涂裝、電鍍、熱處置等均有“三廢”的排放問題，仍會造成必然 水平 的污染。目下當今，有氰電鍍已 根基 上被無氰電鍍所取代 ，一些有益 于環(huán)保的鍍液接踵 被研制出來。當前，在外觀工程范疇 ，提出了關閉 輪回 ，到達 零排放，實現“三廢”綜合行使 的目的 。陰極電泳后的清洗，國際進步前輩的做法是采取 超濾系統（UF）與反滲入滲出 系統（RO）結合 的全關閉 清洗，為零排放奠基 了根本。但國內使用這些裝備 的廠家尚少。磷化處置中的廢渣，可以壓濾成渣塊，但還不克不及 逆向處置為有用之物，只能填埋。至于一些中小企業(yè)，距上述奮斗目的 相距很遠?？偟膩砜矗庥^工程工作者鄙人 降 對環(huán)保負面效應方面，還是 任重而艱難 。

總結：扼要 回首 了外觀工程的成長 過程，重點從13個方面總結了外觀工程最近的研究功效 和利用情況，論述 了21世紀初外觀工程的成長 動向，展望納米外觀工程及再制造工程將會敏捷 成長 。