徐滨士：信念来源于责任

　　徐滨士：男，1931年生。1954年毕业于哈尔滨工业大学机械制造与焊接专业，1995年当选中国工程院院士。现任装备再制造技术国防科技重点实验室荣誉主任，教授、博士生导师。装备维修工程、表面工程和再制造工程领域著名专家。先后获得国家科技进步一等奖1项、二等奖4项、三等奖1项，国家自然科学二等奖1项，国家技术发明二等奖2项，省部级科技进步一等奖9项、二等奖10项。发表学术论文千余篇，出版著作20余部，获国家发明专利50余项。先后荣获中国机械工程学会科技成就奖、中国工程院“光华科技工程奖”、国际热处理与表面工程联合会“最高学术成就奖”、何梁何利基金技术科学奖、中国焊接学会“终身成就奖”、中国表面工程学会和摩擦学学会“最高成就奖”等荣誉称号。

　　再制造是关系我国国计民生的重要的工业技术和系统工程，已经得到国家和行业的高度重视，本刊有幸采访了这个领域的著名专家徐滨士院士。

　　信念来源于责任

　　在谈到成长经历时，徐院士说：“其实这几十年，我想做的，做到的以及继续要做下去的，只有一件事——强军兴国。我出生在哈尔滨市一个普通家庭里。我在日本人的侵略下生活了14年，经常看到同胞们被日本人欺负蹂躏。在这期间我深深感觉到必须国强才能家旺，没有国就没有家。那时候我就暗暗下决心，一定要让祖国强大。国家的力量来自于强大的军事实力，要想实现强国梦，就必须有一支强大的军队。没有它，想维持国家经济的持续发展是很难的。”

　　而在上世纪50年代徐院士给苏联专家当翻译的时候，一个苏联专家告诉他：“苏联在卫国战争期间，每年制造3万辆新坦克，但是整个战争期间却修理了43万辆次战损坦克，最后打败德国不仅是靠每年3万辆的制造能力，更重要的是靠43万辆的修理能力。”这个事实震撼与激励着徐院士的报国理想，让他从维修开始了自己的科学之路、强军之梦。

　　徐院士告诉我们从维修到表面工程，再到再制造工程，他的整个科研脉络，都是以核心带动整体，以小投入撬动大能力，不断思考着保持装备持续战斗力的更好的方法。为此做过的一些具体事情：在国内率先将等离子喷涂技术用于解决车辆薄壁磨损零件修复的重大难题;研制的电刷镀设备、各种镀液及纳米电刷镀技术，可为现场修复大型设备及关键零件提供先进技术支撑;开发的纳米自修复添加剂新技术，解决了重载荷、极端苛刻环境下的润滑和抗磨等。徐院士说：“这一系列技术的开发和完善，是我对恢复装备性能、保持装备战斗力、提高装备保障能力不断加深的理解。现在这些技术很多还在不断地发展和创新，并且融入到了再制造产业当中去。它们的发展，我感觉必将为军队和祖国的发展做出新的贡献。”

　　步入再制造领域

　　时间进入到20世纪90年代末，在总结、探索、把握表面工程的发展方向和未来时，从多年的维修实践中总结经验，徐院士发现装备的失效往往都是由最薄弱零件的失效所引起，只要使最薄弱的零件延寿，装备的整体性能就能提升。而最薄弱零件或零件最薄弱处的失效，基本都是表面的磨损和腐蚀失效。解决磨损和腐蚀问题，表面工程技术的优势得天独厚。为此，当时进行了大胆设想，如果能以废旧零件为“毛坯”，利用表面工程技术对毛坯的损伤表面进行批量化的修复，进而重新赋予废旧装备的服役能力，那必将产生重大的节能、节材和环保效能。这一过程就是“再制造”，再制造定义为废旧产品高技术修复、改造的产业化。

　　就在这时，一份来自美国的资料进一步坚定了徐院士搞再制造的决心：1996年美国再制造业的产值达到530亿美元，与同年度美国制药业、计算机制造业和钢铁业等支柱产业的产值相当，而就业人数是那些产业的一倍以上;美军那些本应成为“老古董”的B-52轰炸机等武器装备，经过再制造后，不仅服役年限延长了几十年，而且作战性能得以显著提升。

　　徐院士认为：国外的再制造起步虽早，但其再制造模式是有局限的，不完全适合中国的国情，还有很大的提升空间。国外再制造采取的多是换件修理法和尺寸修理法，前者是将损伤的零件整体更换为新品零件，后者是将失配的零件表面尺寸加工到规定的范围，再配以相应大尺寸的新品零件重新配副。换件修理法更换的失效零件，要么成为垃圾，要么被回炉冶炼，重走一遍熔炼、成形、制造、使用的“耗能、污染”过程;尺寸修理法虽然能恢复零件的出厂性能，但因破坏了互换性而达不到原型机新品的使用寿命。国外的做法虽也有利于节能、节材和环保，但还远远不够，尤其不能满足中国这样一个人均资源贫乏、环境污染较重的国家的迫切需求。只有利用先进的表面工程技术，将每一个磨损或腐蚀失配的关键零件表面都修好并让它们重新服役，才能最大限度地满足节能减排的要求。

　　就这样，在党和国家的大力支持下，中国逐步探索形成了“以高新技术为支撑，以提高旧件利用率为核心，产学研相结合，既循环又经济”的中国自主创新的再制造模式。我国再制造的旧件利用率已达到85%，而国外只有72%。在节能节材方面，中国已走在了世界前列。

　　再制造逐渐被大众所认同，现已被写入代表国家意志的国务院文件及国家法律。

　　再制造产业的特点和对策

　　由于再制造使用的是经过长期服役而报废的各种成形零件，其损伤失效形式复杂多样，残余应力、内部裂纹和疲劳层的存在导致寿命评估与服役周期复杂难测，再制造还要在保持废旧零(部)件材质和形状基本不变的前提下，采用高技术恢复原产品的尺寸标准、达到或超过原产品的性能指标、实现原产品的功能升级，同时采用正规化、规模化的加工手段，因此加工工艺更为复杂。

　　再制造寿命检测的核心是疲劳寿命，质量控制的关键是裂纹控制，其主要损伤形式是表面磨损。根据再制造产品失效特征和质量性能不低于新品的标准要求，我国通过多年研究、实践和不断自主创新，形成中国特色的再制造技术，具体举例如下：

　　(1)自动化纳米颗粒复合电刷镀技术

　　纳米电刷镀技术是自主研发的一项先进的再制造技术。该技术是把纳米颗粒加入电刷镀溶液、并使之和镀液金属离子在电刷镀电场作用下共同沉积在金属表面，形成纳米颗粒复合涂层。通过创造性地解决纳米颗粒的分散和在镀层中沉积难题，所制备的纳米复合电刷镀层中均匀弥散分布大量的硬质纳米颗粒，使得再制造零件表面耐磨性、耐高温性和抗接触疲劳性能显著提高，与不含纳米颗粒的金属刷镀层相比，耐磨性能提高1.5倍、抗温性由200 ℃提高到400 ℃、抗接触疲劳性能由105周次提高到106周次，显著延长零件使用寿命，并成功应用于飞机发动机叶片、汽车发动机连杆、凸轮轴和缸体的再制造。但由于手工纳米电刷镀生产效率低、劳动强度大，针对重载汽车发动机连杆和缸体缸筒再制造难题和产业化生产需求，我国自主研发了发动机连杆自动化纳米电刷镀专用设备和气缸筒自动化纳米电刷镀专用设备，实现了镀液连续供应和循环利用、纳米电刷镀再制造工艺过程综合监控。生产应用表明，生产率提高5～10倍，再制造消耗材料仅为该零件本体重量的1%～2%，费用是新品价格的1/10，实现了废旧零件再制造。并且镀液循环利用，废水集中处理，实现全过程的绿色化要求。

　　(2)自动化高速电弧喷涂技术

　　自主研发了自动化高速电弧喷涂技术，采用机器人或操作机的操作臂夹持喷枪，通过红外温度场监测和编程控制高速电弧喷枪实现各种规划路径，实时反馈调节喷涂工艺参数，实现自动喷涂作业的智能控制。该技术结合新开发的FeAl和FeAlMn系粉芯丝材制备出的喷涂层，结合强度高，硬度高，耐磨损性能好，已成功应用于废旧斯太尔发动机缸体的再制造，已完成再制造量200多台。采用自动化电弧喷涂技术再制造单件发动机缸体时间由手工的1.5 h缩短为20 min，喷涂效率提高3.5倍。

　　(3)激光熔覆成形技术

　　使用4 kW IPG光纤激光器，自主研发了激光熔覆成形系统，采用机器人实现激光的多维度输入，依据红外温度检测精确控制成形过程及瞬时热输入，实现增材再制造过程的精确、可靠。该技术再制造的零件结合强度高、性能优异、能够满足高性能、复杂零件的再制造和制造要求。自主研发了铁基自强化合金，具有良好的成形性和工艺性，激光熔覆层具有较好的抗磨损性能和抗接触疲劳性能，为解决齿类件的再制造难题提供了技术保障。激光立体成形组织致密、无裂纹气孔等冶金缺陷，成形件力学性能较高，能够满足高性能零件再制造的要求。

　　(4)自动化微束等离子熔覆技术

　　自主创新设计了70 kHz高频逆变微束等离子电源，高于目前通常采用的20 kHz逆变频率，从而减少了设备的体积，提高了系统的响应特性，使得微束等离子弧的工作更加稳定。利用该技术对发动机废旧排气门密封锥面进行再制造后的气门变形量小，表面硬度恢复到新品数值，力学性能满足要求，成本仅为新品的1/5。

　　(5)再制造无损检测评估技术及其仪器设备

　　废旧零部件损伤状态无损检测与评估是再制造质量控制体系的重要内容。研究了汽车发动机缸体、曲轴、连杆、气门杆等不同再制造零部件的多种无损检测评估技术(涡流、超声、金属磁记忆、声发射等)，并研制出了高频涡流无损检测仪(适用于气门杆、连杆等，通用性强)、高穿透力超声无损检测仪(适用于曲轴等，通用性强)、缸体涡流/磁记忆综合无损检测评估仪、金属磁记忆寿命评估仪、纳米复合刷镀层无损测厚仪等，实现了发动机气门杆、连杆、曲轴、发动机缸体等重要零部件损伤和无损检测评估，为再制造产品质量不低于新品的质量控制体系提供了有力保障。相关技术和仪器设备已在济南复强动力有限公司再制造生产线上应用，为再制造毛坯质量控制体系提供了技术支撑。

　　机械产品再制造国家工程研究中心

　　装甲兵工程学院联合山东能源机械集团有限公司和北京首科集团公司申报建设的“机械产品再制造国家工程研究中心”，以机械零部件的再制造技术和设备开发为主线，为提高我国机械产品再制造领域的研发水平、制造技术和工程应用水平，提供有效的成果创新和技术服务。

　　工程中心的最大特色与优势是所进行的共性关键技术研发涉及再制造工艺过程的回收、拆解清洗、再制造加工，以及再制造产品性能检测与寿命评估的系列行为，是一项系统工程，所从事的再制造对象涉及汽车、工程机械、矿采机械、机床机械等多个工业领域的量大面广和附加值高的系列机械产品，因此，工程中心可以站在整个机械产品再制造行业的高度，围绕国家对再制造的整体部署，开展系统、全面的研发与工程化和产业化推广业务，从而实现引领再制造行业的长远发展战略。另外，工程中心的研发产品涉及再制造新材料、新设备与新工艺，这些具有自主知识产权的高新技术成果可以从源头上最大限度降低再制造成本。

　　机床再制造

　　徐院士对机床领域的再制造也很关注。目前，中国各类机床设备保有量近700万台，居世界第一，数控化率不到30%，役龄超过10年的传统机床占一半以上，每年都有大量机床面临淘汰。机床再制造作为一种基于废旧机床资源循环利用的机床制造新模式，在我国具有广阔的发展前景，对于实现我国大量面临报废的旧机床资源的循环再利用具有重要意义。特别是2008年以来，随着金融危机的爆发，新机床市场不断萎缩，高效、节约、环保的再制造领域为机床制造企业所重视，一些机床制造企业已经开始悄无声息地把目标转向了再制造领域。

　　机床数控化再制造在我国现阶段也具有非常重要的意义，可以大大节约设备投资，以较小的代价获得性能先进的数控机床，提高加工效率和加工质量;可全面提升企业现有机床性能，有效提高企业加工制造能力。我国数控化率整体呈逐年递增趋势。不过与日本、美国、德国等发达国家60%～70%的产量数控化率和80%～90%的产值数控化率相比，设备产品的数控化率水平还显得太低。此外，从1979年开始，我国许多精密机床及大(重)型机床就开始主要依赖于进口。这些重大机床设备的价格极其昂贵，目前很多已接近报废。面对我国从制造大国转变为制造强国的发展趋势，这些各种形式的报废及老旧机床都将转入机床再制造的行列。

　　从经济性角度来说，机床再制造投入资金少，周期短，节能节材环保等政策优势明显。对于附加价值很高的普通机床或数控机床，通过再制造充分利用机床的原有零部件，节约制造这些零部件的成本，平均可比购置同样性能级别的新机床节约成本60%～80%，且再制造后的机床不低于原有新机床的性能水平。同时，用户可以根据机床的状态及工艺要求来选择数控系统或其他功能，进一步提高机床的数字化程度。

　　对未来机床再制造发展的方向，徐院士认为主要是注意两个方面：

　　(1)要以一系列先进技术作为机床再制造业的实现方法，不能再重复制造业发展中低水平、低质量、低效益的老路。

　　再制造的首要标准就是质量不低于新品，同时要具有节能减排，绿色环保等一系列社会效益。因此，不能走先污染再治理这一老路，不能使用低水平的老办法，不能以子孙后代的健康为代价。现阶段，我国再制造技术已经走在了世界的前沿，针对性、可操作性、环保性都很强。这些发展再制造的企业，必须吸收消化我国的先进技术，同时不断提高管理质量。只有这样，才能真正的做到节能、环保;也只有这样，才是徐院士提出“再制造”的真正本意。

　　(2)机床再制造产业的发展，要做到不急不躁，稳步前进，与政府向导，与社会需求相统一。

　　作为再制造领域的一个重要方向，机床再制造具有可观的发展前景以及巨大的环境收益。然而作为一个新兴产业，其产业化体系尚处于初级阶段，市场不完善，发展过程将会遇到技术能力与人才质量、质量体系建设与盈利能力培养等等一系列矛盾问题。机床再制造产业将不断成熟，标准化、规范化以及蕴含世界领先技术能力，将形成基于废旧机床资源重用与再制造的新兴机床制造业、机床维修与升级服务业、机床以旧换新综合产业、各机床制造厂家的集成特约维修部、各生产企业的设备维修车间等形式的新型产业化模式。

　　在产业化发展过程中，由于机床制造商是废旧机床的原始生产者，具有技术、人才、品牌、信息等各方面的优势，将在机床再制造产业化，特别是基于废旧机床再制造的新兴机床制造业、机床以旧换新、机床维修升级服务发展过程中发挥重要的作用。机床维改服务商将可能发展成为机床制造商与机床用户的第三方机床再制造商。

　　徐院士在表面工程和再制造领域所作的工作对笔者产生了极大的影响，笔者认为我们都应该在各自的工作领域承担责任，坚持努力，为祖国的发展做出自己的贡献。

　　附：再制造在我国发展的主要节点：

　　1999年6月，徐院士在中国西安召开的“先进制造技术国际会议”上作了《表面工程与再制造技术》的特邀报告，在中国率先提出“再制造”的概念。2000年3月，在瑞典哥德堡召开的第15届欧洲维修国际会议上，发表了题为“面向21世纪的再制造工程”的会议论文，这是我国学者在国际维修学术会议上首次发表“再制造”论文。2000年12月，“再制造工程技术及理论研究”被国家自然科学基金委机械学科列为“十五”优先发展领域，标志着再制造的基础研究已经得到了国家的重视和认可;

　　2005年，“资源循环型制造与再制造”又被国家自然科学基金委机械学科列为“十一五”优先发展领域，再制造的学术地位得到进一步巩固。2005年6月国务院连续颁发的第21、22号文件中均指出：国家将“支持废旧机电产品再制造”，并把“绿色再制造技术”列为“国务院有关部门和地方各级人民政府要加大经费支持力度的关键、共性项目之一”;

　　2009年1月颁布生效的《中华人民共和国循环经济促进法》在第2、第40和第56条中六次阐述再制造，明确表示国家大力支持再制造。2009年4月，徐滨士院士受邀向中共中央政治局常委、国务院副总理李克强汇报再制造产业的发展现状与对策建议，受到李克强副总理的高度重视，并以超过预定汇报时间数倍的时间深刻讨论再制造。2009年12月，中国工程院徐匡迪院长与徐滨士院士联名起草的中国工程院建议《我国再制造产业发展现状与对策建议的报告》得到温家宝总理的高度评价，并做出重要批示“再制造产业非常重要。它不仅关系循环经济的发展，而且关系扩大内需(如家电、汽车以旧换新)和环境保护。再制造产业链条长，涉及政策、法规、标准、技术和组织，是一项比较复杂的系统工程。”

　　2010年5月，国家发改委、科技部、工信部、公安部、财政部、商务部等11个部委联合下发《关于推进再制造产业发展的意见》，指导全国加快再制造的产业发展，并将再制造产业作为国家新的经济增长点予以培育。2010年10月，国务院32号文件《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》正式颁布了包括“节能环保产业”在内的七大战略性新兴产业，再制造成为节能环保产业中的重要组成部分。

　　2011年3月，国家发布了《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，多次强调再制造，其中第23章明确提出：“加快完善再制造旧件回收体系，推进再制造产业发展;开发应用再制造等关键技术，推广循环经济典型模式。”