工程机械结构损伤的胶粘修复技术

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摘要：随着我国各种土建工程项目越来越多，施工建设过程中施工单位因操作不当或保养维护不当，导致很多工程机械出现结构性损伤；利用再制造胶粘修复技术对其进行修复再制造，能减少相关企业在工程机械方面的成本，从而提高经营效益。但目前，我国再制造技术方面研究较多，而对于再制造胶粘修复技术研究较少。基于此，着重探究工程机械结构损伤再制造胶粘修复技术，以供相关企业参考。

关键词：工程机械结构损伤修复

1再制造技术简介

再制造技术就是对处于寿命周期内的旧机械结构进行分解或清洗，将其中损伤部件进行修复或重新装配，然后通过合理、有效的试验手段进行验证，最后通过这种手段再次制造机械，在结构性能与可靠性方面达到或者接近原制造精度。相较于新品制造，再制造产品能够节省一半以上成本，同时还能减少60%能源消耗和70%原材料消耗，而且几乎不产生固体废物，所以再制造产业发展前景十分广阔。工程机械是一种使用在土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程所必需的机械装备。从其工作内容来看，工程机械工作环境十分复杂，其金属结构承受着复杂的交变载荷，这很容易导致工程机械在全寿命周期内发生疲劳性损伤，导致出现结构损伤，在其表面或内部出现裂纹。这些含有疲劳性裂纹的损伤结构，会成为该工程机械薄弱环节，如果不对其进行再制造修复，就会出现生产事故；而通过再制造胶粘修复，借助特殊胶层中胶粘界面，将工程机械结构损伤部位所承受载荷传递给补片，能有效应对施工中应力集中现象，从而延缓该工程机械结构损伤生长，提升其整体结构强度与承载能力，进而延长工作寿命周期。

2工程机械结构损伤的再制造的意义分析

指出人与自然是生命共同体，而我国要建成人与自然和谐共生的社会主义现代化。为此，提出了绿色发展理念。在新时期新时代下，既引导社会经济健康发展，又兼顾生态环境保护，实现经济与环境和谐发展，实现产业绿色发展就成为我国各行各业共同的发展目标。在上文已经说过，对工程机械进行再制造，能节省50%的成本，同时还能减少60%的能源消耗和70%的原材料消耗，而且几乎不产生固体废物。因此，工程机械结构损伤再制造就具有如下几点重要意义。

2.1节能环保

工程机械大都是重型装备，构件结构比较复杂，成本较高，如果购买新的会造成企业成本增高，而采用再制造技术不仅会节约大量成本，还能提高资源利用率。以汽车再制造为例，根据相关部门统计数据显示，制造一辆新车在能耗方面几乎超过再制造的10倍以上，而通过再制造能将汽车原本发动机价值提升80%以上。同时，再制造几乎不产生固体废物，对环境污染程度会降低30%以上。因此，对工程机械进行再制造具有节能环保的显著特点。

2.2增加效益

我国自2005年应用再制造技术以来，经过十多年探索，在再制造方面已经取得了巨大成就，如工程机械再制造成本不到新品制造一半，且有巨大提升空间。此外，在能源消耗和原材料消耗上也能节约一半以上，有效提高相关企业经济效益。

3工程机械结构损伤分析

工程机械金属结构出现损伤，主要包括变形、裂纹、磨损、腐蚀以及连接失效。本文所研究的主要是裂纹类结构损伤，这种结构损伤一般分为轧制裂纹、焊接裂纹与疲劳裂纹。在实际工程作业中，因金属结构裂纹导致工程机械金属结构断裂而造成的事故具有极大危害性。例如起重机械的主受力构件一旦出现裂纹，并逐渐扩展，就会造成起重机械承载能力不断下降，并造成局部失稳，严重时甚至会出现整机倾覆现象，造成重大安全生产事故。

4工程机械结构损伤再制造胶粘修复技术分析

当前，在工程机械结构损伤再制造胶粘修复技术中，主要由两种形式构成：第一，复合材料制成的补片；第二，胶粘剂。针对不同类型、不同几何形态的裂纹，修复作业人员应采用不同的复合材料补片以及胶粘剂。目前，在工程机械结构损伤再制造胶粘修复中，使用的复合材料补片主要有硼/环氧树脂、碳/环氧树脂和玻璃纤维材料，其中，硼/环氧树脂补片对于工程机械表面裂纹修复的效果最优越，比碳/环氧树脂及玻璃纤维分别高出3%～5%左右；而且，硼的预浸料是单向的，带有一层纤细的聚酯纤维织品材料，能强化补片材料强度。例如，硼纤—环氧树脂和硼纤维—铝这两种复合材料，在飞机及航天航空中因具有良好的力学性能、弹性模量与剪切模量，能承受更多胶层传递载荷而得到广泛应用。在工程机械结构损伤再制造胶粘修复中，使用硼/环氧树脂材料补片能有效提高结构损伤部位力学性能，从而延长工程机械工作寿命周期。

5再制造胶粘技术的优势分析

在工程机械再制造中，传统方法一般是采用螺接、铆接或焊接手段，但这几种手段较胶粘修复技术而言，都存在或多或少不足。接下来，本文就详细分析胶粘修复技术较上述三种传统再制造手段的显著优势。

5.1修复作业周期更短

对工程机械进行再制造胶粘修复，作业人员只需要根据施工企业提供的结构损伤裂纹参数、载荷类型与实际工况设计修复方案，然后选择相应参数与力学性能补片与胶粘剂即可。而且，补片和胶粘剂都便于携带，到了施工现场，修复作业人员只需要采用微波固化工艺就可以对工程机械结构损伤部位进行修复，所使用时间很短，所以再制造胶粘修复技术较传统三种修复技术作业周期更短。

5.2修复作业效果更好

因为补片材料与胶粘剂都属于柔性材料，对工程机械受损伤部位进行二次共固化，能在很大程度上调整补片形状，使其从容应对工程机械损伤结构表面复杂曲面；而且这种复合材料制作补片，具有极强的力学性能，在抗拉和抗剪切强度方面具有良好性能，借助相应胶粘剂将其与损伤结构粘和在一起，能提高结构损伤部位承载能力。另外，借助胶粘修复技术，不需要像传统修复工艺对工程机械进行打眼螺接、铆接或焊接，所以不会形成新的应力集中现象，这样就极大地提高了工程机械损伤结构抗疲劳性，延长了该工程机械工作寿命。此外，符合材料补片密度较小，具有较高的强度和刚度，同时还具有耐酸碱、抗油与抗水的显著特点，能有效抵御复杂工况下施工环境对机械的腐蚀。

5.3对再制造修复结构进行智能监测

当前，在对工程机械损伤结构进行再制造胶粘修复时，修复作业人员在复合材料制成的补片中添加了碳纳米管，这样一来，补片就具有了更好的导电性与导热性；将其粘合在工程机械损伤结构部位，当产生破损时，其中添加的碳纳米管会随之产生一定破损，工作人员只需要观察补片导电率信号变化情况，就可以监测到补片完整性及发生破损位置；然后提取该位置应力变化信息，就可对其进行相应处理，从而提高工程机械结构安全性。

6结语

随着我国城市化建设进程加快，各种土建工程不断开工建设，使得我国工程机械保有量不断上涨，但其中很大一部分工程机械都或多或少存在着一定结构损伤，影响到了这些机械正常使用。采用再制造胶粘修复技术对其进行修复处理，能有效提高工程机械结构损伤部位承载能力及抗疲劳性，从而延长工程机械工作寿命。本文系统阐述了再制造胶粘修复技术在工程机械结构损伤方面的应用和作用，仅为笔者个人浅见，希望能对相关企业工程机械再制造胶粘修复工作提供参考。

参考文献

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作者：冯国平 单位：浙江铭仕兴新暖通科技有限公司