废旧电路板物理拆解方法及其试验验证

在废旧电路板的资源化途径中,物理拆解方法正日益受到重视.在对废旧电子电器产品的典型电路板的组装与结构特点进行分析的基础上,对废旧电路板拆解分离的加热解焊方法和施力方法进行定性比较和分析,分别针对典型电子产品电路板和典型电器产品电路板提出两种不同的物理拆解分离工艺,并依据这两种工艺研制两种不同的拆解原型装备.分别以废旧计算机主板和废旧电视机主板为拆解对象,在这两种拆解原型装备上进行拆解试验.结果表明,采用上述物理拆解分离工艺,在适当的拆解工艺控制参数下,对于废旧电子产品电路板,插装元器件、体积较大的贴片元器件和体积微小的片式元件的拆解分离率分别达到91.6%、100%和99.1%,对于废旧电器产品电路板,电路板上的插装元器件引脚焊点去除率达到94.9%,有效实现元器件的拆解和焊料的分离,这对研发具有实际应用价值的废旧电路板拆解工艺和装备具有重要指导意义.     

废旧电路板钎料吹扫去除试验研究

废旧电路板拆解不但是旧元器件重用的必要步骤,而且有利于废旧电路板上不同材料物质的分类收集.现有废旧电路板拆解工艺和拆解设备难以有效拆卸插装元器件,为了实现废旧电路板的自动化拆解,提出一种基于钎料吹扫去除的废旧电路板拆解工艺,并研制了相应的钎料吹扫去除试验设备,用于辅助拆解以插装电子元器件为主的电路板.为了提高钎料去除率和焊点脱钎率,以废旧电视机主板为例,在钎料吹扫去除试验设备上进行钎料去除的正交试验,并在试验条件下确定最优的预热功率、喷嘴缝宽、压缩热气体吹扫角度和电路板运行速度等工艺参数.试验结果表明,基于钎料吹扫去除的拆解工艺能有效拆解插装元器件,焊点脱钎率可达98.1%;试验结果还表明,在采用基于钎料吹扫去除的拆解工艺中,电路板运行速度是影响钎料去除效果的最重要因素,应该适当取值以优化拆解工艺.     

印刷线路板振动拆解模型及其拆解过程分析

废弃印刷线路板(Printed circuit boards,PCB)上的元器件具有较高的重用价值,而元器件的重用是基于合理的线路板拆解工艺的。目前相关研究多关注拆解力的分析和计算,然而由于拆解时元器件与线路板间存在熔融状态的焊料,即便提供足够大的拆解力也难以保证元器件被拆解。在基于已建立的拆解力模型,提出综合考虑拆解力和元器件分离位移的拆解能作为拆解准则,并基于这一准则研究了垂直振动激励下元器件的拆解分离过程,分析了废弃线路板在对边简支对边自由的边界条件下强迫振动的模态,基于薄板振动理论建立PCB的运动微分方程,获得PCB的加速度及位移响应;分析了垂直振动拆解中贴片元器件和插装元器件的不同分离过程,并且采用拆解能模型对不同拆解激振频率、位于线路板不同位置、具有不同最小拆解加速度的元器件进行拆解分析;提出以拆解能图来比较元器件实际获得的拆解能与所需的最小拆解能,为拆解工艺参数的确定提供依据。最后在试验中验证拆解能模型的正确性。     

去肉机刀辊螺旋角大小的研究

刀辊是去肉机上重要的工作部件,它的结构参数直接影响去肉质量,功率消耗和刀片的使用寿命。而刀辊结构参数主要是刀片螺旋导角α。α值的选取从目前国内外的现状看,一般都是相互类比,有很大的盲目性,缺乏理论根据。因此对刀辊螺旋导角以及去肉原理,有必要进行理论上的探讨。     

面向元器件重用的印制电路板拆解试验

研究面向元器件重用的废旧印制电路板拆解工艺和拆解设备,需要分析评价不同拆解参数对印制电路板元器件拆解效率和已拆解元器件的重用性的影响。以废旧计算机主板为例,进行三种拆解施力方法和四种不同加热参数下的印制电路板拆解试验,在自制的印制电路板拆解试验样机及试验设备上测试并分析了印制电路板上元器件的分离率和已拆解元器件的可重用合格率。试验表明,采用接触式冲击、非接触式冲击和振动三种拆解施力方式对于贴片元器件和直引脚插装元器件均有良好的拆解效果;为了提高废旧印制电路板元器件的分离率,应重点提高接插件的分离率;为了提高元器件的可重用合格率,应主要考虑提高100脚以上贴片元器件的可重用合格率;在试验条件下以元器件分离率为试验指标时,得到了拆解元器件加热参数最佳水平的分布范围。试验还表明,较小的冲击势能有利于保证元器件较高的可重用合格率。以上试验结果为确定面向元器件重用的印制电路板拆解工艺提供了依据,也为研制废旧印制电路板拆解设备奠定了试验基础。     

插斜齿轮内孔键槽的对刀装置

许多斜齿轮件的内孔键槽相对于齿形有一定的角度要求,在B5020插床上插键槽,我们制作了对刀装置来保证角度。现介绍一种对刀装置的设计。所加工的斜齿轮如图1所示,齿轮参数：齿数为20,法向模数为2.54mm,法向压力角为20°,螺旋角为17°45′10″,导程P=523.41mm。此零件中要求保证键槽中心与齿的中心夹角为54°51′39″±20′,键槽相对于基准A、B的位置度公差0.076mm,设计的对刀装置须保证以上两项要求。     

动态数据流驱动的再制造拆解工艺知识图谱构建方法

高效稳定的再制造拆解是实施规模化再制造的重要前提。然而,废旧零部件的内部结构、损伤特征等存在较大差异,需要对拆解工艺进行频繁调整,从而造成再制造拆解效率低、质量稳定性差,严重制约了再制造规模化效益。为此,提出一种从动态数据流中提取个性化拆解工艺知识的知识图谱构建方法,利用知识的高效更新与重用提升再制造拆解效率与质量。首先,分析再制造拆解工艺数据的动态时序性特点,以拆解工位为数据分析节点,建立动态数据流模型。其次,基于工位数据对拆解工艺知识进行分类,构建包含拆解过程知识、资源知识和特征知识的本体模型,并利用命名实体识别模型(ALBERT-BiLSTM-CRF)和自然语言处理方法自动抽取拆解工艺知识。进而,提出一种动态数据流驱动的图谱更新机制,实现知识图谱对拆解工艺调整的快速响应。最后,以某型号废旧动力电池包拆解为例,验证所提方法的有效性。     

基于改进人工蜂群算法的废旧产品拆卸规划

废旧产品的拆解回收和再利用对节能减排和资源再生具有重要意义。针对选择性拆解规划（Selective Disassembly Planning,SDP）问题,提出考虑碳排放的废旧产品拆卸规划。构建以回收利润、拆卸时间和减少碳排放为优化目标的SDP模型,采用改进多目标人工蜂群算法（Improved Artificial Multi-objective Bee Colony Algorithm,IMOABC）对该模型进行求解,通过某废旧双离合变速箱的案例验证方法的有效性。     

废弃电路板插装件的自适应磨削拆解方法

将废弃印制电路板(Printed circuit board,PCB)上的元器件拆解之后再分类,能有效提高后续材料分选和回收的效率。PCB上的插装式元器件由于引脚弯曲等原因,所需拆解力很大,常用的方法难以做到有效拆解。为解决这一困难,提出自适应磨削拆解方法,利用弹簧的自适应调节能力,在处理挠曲不平的PCB时提供较为平稳的法向磨削力。对自适应磨削系统的力学特性进行分析,结论显示在采用合理的磨削参数时,能够快速去除引脚并且不会过多地降低基板的刚度,证明了自适应磨削拆解方法的可行性。基于此自适应磨削系统的原理研制废弃PCB插装式元器件的引脚磨削拆解原型设备,并进行验证试验研究。试验结果表明此方法能够在轻微磨削基板的条件下高效地去除引脚,磨削后元器件的自动脱落率达到90%以上,并且未脱落的元器件与基板的连接强度大幅降低。     

基于零件回收综合评价的废旧产品拆解序列与拆解深度集成决策研究

产品更新换代的速度不断加快导致生活中废旧产品的数量与日俱增,对废旧产品进行合理拆解并回收再利用已成为发展可持续制造的重要途经。论文针对废旧产品拆解规划问题,将零件回收评价融入拆解序列和拆解深度的决策过程。综合考虑影响废旧产品内部零件回收效益的多项评价指标/准则以及这些评价指标/准则间的相互作用关系,构建零件回收综合评价模型,并基于零件回收综合评价模型提出拆解序列与拆解深度集成决策方法,利用零件回收效益评价值快速确定可行且高质量的拆解序列和拆解深度,以最大化废旧产品的回收效益。最后以动力电池和随机生成的不同规模废旧产品为拆解对象,验证论文构建的模型和提出的方法的可行性与有效性,计算结果表明零件回收综合评价模型和拆解序列与拆解深度集成决策方法在计算效率上的优势会随着废旧产品规模的扩大而增加。