再制造起源于20世纪70年代欧洲和美国军民用航空发动机关键件修复和强化技术研究,是在对环境污染最小、投入费用最少和资源利用率最高的前提下实现废品再用、旧品新用、低寿长用,具有低能耗、低污染、低排放、对环境的不良影响降至最低的特征。
航空发动机关键件再制造不同于维修。维修对象是故障零件或到了规定工作时限的零件,再制造对象是超出发动机修理手册损伤、报废或停修的零件;维修是按照发动机修理手册规定的技术标准进行修理,再制造是超出发动机修理手册规定的技术标准的修理;维修后的零件在质量和性能上难以达到新品水平,再制造后的零件在质量和性能上达到甚至超过新品水平,同时解决原结构设计制造存在的缺陷。
再制造技术已发展成为多学科、多领域的高、精、尖技术交叉集成的高新技术。再制造理论还在不断发展完善,尚未形成一套完整成熟科学的理论体系。航空发动机关键件再制造有以前处理、表面完整性修复、性能及形变恢复、寿命预测评价及考核验证和在役再制造为核心的关键技术群:①前处理技术。采用水基清洗、化学酸洗、氟离子清洗、高压水射流等前处理技术对零件表面氧化、腐蚀等污染层和原始涂层进行清理。②表面完整性修复技术。采用焊接、高能束增材、真空钎焊、热喷涂等技术恢复零部件表面完整性。③性能及形变恢复技术。采用恢复热处理、热等静压、热校形等使零件的组织性能、外形尺寸和表面状态符合要求。④寿命预测评估及考核验证技术。评估再制造零部件的剩余工作寿命和考核验证再制造技术的可靠性。⑤在役再制造技术。包括健康能效监测、损伤虚拟仿真、基于大数据与云计算的状态监控、复杂工况自适应等关键技术。
航空发动机关键件再制造一般包括再制造性评估、再制造设计、再制造技术验证、再制造生产和再制造产品交付五个阶段。再制造性评估是对具有再制造价值的关键件,通过故障分析和无损探伤确定其故障情况后,从技术、经济、资源和环境等方面进行评估。经过再制造性评估后,根据零部件结构、功能、寿命、材料、工况等信息,设计再制造范围、工艺技术以及应达到的标准、风险分析及质量控制措施。对再制造后的零件,在真实或模拟工况环境下考核再制造零部件的耐久性和功效性,包括材料级、试样级、样件级和整机级四个层次。
随着科技发展,航空发动机将采用新结构、新材料、新技术和新工艺,航空发动机关键件再制造的未来发展方向有:①绿色。遵循“绿色化、减量化、再循环、再利用”的原则,研发应用绿色技术;②智能。研究应用智能再制造技术,提高生产率、提升产品质量和降低能源消耗;③精益。以精益思想为指导,综合运用各种再制造技术,发现和消除再制造中的浪费,创造更多的再制造价值;④高效。在物联网、云计算和大数据环境下,提供快速高效再制造方案,实现产品效益最大化。