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河北萬轉騰遠|| 為何(hé)高端軸承難以(yǐ)制造？兩大(dà)關

人氣：發表時間：2022-07-05

1/ 軸(zhóu)承(chéng)現(xiàn)狀

世界軸(zhóu)承市場70%以(yǐ)上的(de)份額，被十大跨(kuà)國軸承集團公(gōng)司所(suǒ)占據，其中美(měi)國占23%、歐(ōu)盟占21%、日本占(zhàn)19%。世(shì)界軸(zhóu)承市場基本是(shì)由日(rì)本(běn)nsk公司、瑞(ruì)典skf公(gōng)司、德(dé)國fag、美國timken等幾家公司(sī)所主導(dǎo)。

同時，世界軸承行業的(de)高端市場被上述企業所壟斷(duàn)，而中低檔市場(chǎng)則主要集中于(yú)中國。而我(wǒ)國瓦(wǎ)軸等10家(jiā)最大的(de)軸承企(qǐ)業，銷售額僅占全行業(yè)的24.7%，前30家(jiā)的(de)生(shēng)産(chǎn)集中度(dù)也(yě)僅為(wéi)37.4%。

當前我們(men)的設計和(hé)制(zhì)造技術基本(běn)上是(shì)模仿(páng)，産品(pǐn)開發能力(lì)低，在某些(xiē)核心(xīn)技術(shù)的(de)研發領(lǐng)域甚至還是空白。雖然對國内(nèi)主機的配套率達到80%，但高(gāo)速鐵(tiě)路客(kè)車(chē)、中高檔(dàng)轎車(chē)、計算(suàn)機、空(kōng)調(diào)器(qì)、高水(shuǐ)平軋(zhá)機等(děng)重要主機(jī)的配套和維修(xiū)軸承，基本上依(yī)靠進(jìn)口。

對軸承壽命(mìng)和可靠性(xìng)至關重要的先(xiān)進熱處理工藝(yì)和裝備(bèi)，如控制氣氛保護(hù)加熱(rè)、雙細化、貝氏體淬火(huǒ)等(děng)覆蓋率(lǜ)低，許多技(jì)術難(nán)題攻(gōng)關未能取(qǔ)得突(tū)破。

軸(zhóu)承鋼(gāng)新(xīn)鋼種(zhǒng)的(de)研發(fā)，鋼材質量的提(tí)高，潤(rùn)滑、冷卻、清(qīng)洗和磨料(liào)磨具(jù)等相關技術的(de)研(yán)發，尚不(bú)能适(shì)應軸(zhóu)承産品水(shuǐ)平和質量(liàng)提高(gāo)的要(yào)求(qiú)。

我國軸(zhóu)承工業的(de)制造工藝和裝備技(jì)術發(fā)展緩慢(màn)，車加工(gōng)數(shù)控(kòng)率低(dī)，磨加工(gōng)自(zì)動化水平(píng)低，全國僅(jǐn)有200多條自動生(shēng)産線

2/高(gāo)端(duān)軸承(chéng)制造難點(diǎn)

“高端(duān)軸承依賴(lài)進口(kǒu)，為什(shí)麼(me)我們自(zì)己造不出來？”在(zài)調研了東三省、浙江、山東(dōng)等五(wǔ)六個(gè)省份之後(hòu)，中科院山東技(jì)術轉化(huà)中心常(cháng)務副主任王(wáng)東(dōng)升找到(dào)了(le)答案(àn)：最大(dà)的(de)問題出(chū)在材(cái)質(zhì)上(shàng)，“沒有(yǒu)好鋼，永遠造不(bú)出高(gāo)端軸承”。

作(zuò)為機械設(shè)備中(zhōng)不可或缺(quē)的核(hé)心零部件(jiàn)，軸承(chéng)支撐機械旋轉(zhuǎn)體，降(jiàng)低(dī)其摩擦(cā)系數(shù)，并保證其回轉精度。

毫不(bú)誇張地(dì)說，發動機(jī)中的軸承一(yī)直在“煉獄”中(zhōng)工(gōng)作——它(tā)不僅要以(yǐ)每分(fèn)鐘上萬轉(zhuǎn)的速(sù)度長(zhǎng)時間(jiān)高速運轉，還要(yào)承受着各種形(xíng)式的應力(lì)擠壓(yā)、摩擦(cā)與超(chāo)高溫(wēn)。這對(duì)軸(zhóu)承(chéng)的精(jīng)度、性能、壽命和(hé)可靠性提出了(le)高要(yào)求，而決定這四點的關鍵因素(sù)，在于其材(cái)質。

遺憾(hàn)的是，雖(suī)然我國(guó)的制軸(zhóu)工藝已經接近(jìn)世界頂(dǐng)尖水平(píng)，但材(cái)質——也就是(shì)高端軸承用鋼(gāng)幾乎全部(bù)依賴(lài)進口(kǒu)。

最近，科技(jì)日報(bào)記者(zhě)到華東某大型國有鋼鐵集團(tuán)采訪(fǎng)，了解到後者的尴尬。作(zuò)為(wéi)“中國企業(yè)100強(qiáng)”，這家鋼(gāng)鐵集團(tuán)擁有自(zì)己的精品鋼基(jī)地，但(dàn)卻做(zuò)不出(chū)軸承用高(gāo)端鋼(gāng)，隻能依(yī)賴(lài)進口(kǒu)，前不久(jiǔ)，花了近(jìn)1億元進(jìn)口(kǒu)軸承(chéng)用鋼。

“ppm”在煉鋼中(zhōng)是氧含量的單位，意指(zhǐ)百萬分(fèn)率或百萬分之(zhī)幾(jǐ)。一般而言，在(zài)鋼鐵(tiě)行業(yè)，8個ppm的鋼屬于好鋼；5個ppm的鋼屬于頂級(jí)鋼，正是高端軸(zhóu)承所需要(yào)的。高(gāo)端軸承(chéng)用鋼的(de)研發、制造與銷(xiāo)售基本(běn)上被世(shì)界軸(zhóu)承(chéng)巨(jù)頭美國鐵(tiě)姆肯、瑞典(diǎn)skf所壟斷。前幾(jǐ)年，他們分别在山(shān)東煙台、濟南建(jiàn)立基(jī)地，采購中(zhōng)國的低端(duān)材質(zhì)，運用(yòng)他們的核心技術做(zuò)成高端軸承，以(yǐ)十倍(bèi)的價(jià)格(gé)賣(mài)給中國市(shì)場。

煉(liàn)鋼過(guò)程中加入(rù)稀土，就能(néng)使原(yuán)本優(yōu)質的鋼變(biàn)得更(gèng)加“堅(jiān)強”。但怎麼(me)加，這(zhè)是世(shì)界軸承巨頭(tóu)們的核(hé)心秘密。

每一列從生(shēng)産車間走出來的高(gāo)鐵，隻要時速超過每(měi)小時(shí)140公裡，用的(de)基本上是進口(kǒu)軸承。

中國是軸(zhóu)承大(dà)國，為何不(bú)是軸(zhóu)承強(qiáng)國？

2019年(nián)整年中國軸承(chéng)産量為196億套，經(jīng)濟規模位居世(shì)界第三。和(hé)機床(chuáng)行業(yè)一樣，我們(men)向來擁(yōng)有龐大(dà)的産能和(hé)規模(mó)，但僅有少數尖端領域突破了(le)國外封鎖，大量(liàng)的高(gāo)端産品仍然依(yī)賴進(jìn)口。

有(yǒu)人或許會反問，我們的99a坦(tǎn)克座(zuò)圈，不僅能(néng)讓上(shàng)十噸的炮(pào)塔運轉自(zì)如，還(hái)能承(chéng)受住125毫米滑膛(táng)炮的(de)後坐力，而(ér)這(zhè)個坦克(kè)座圈就是一個(gè)巨大(dà)的滾動軸(zhóu)承，目(mù)前大(dà)多數國家連這種軸承的(de)邊都(dōu)摸不到。還(hái)有我國(guó)衛(wèi)星上(shàng)的太陽能帆闆，依靠固(gù)體潤滑(huá)劑軸承，可以随(suí)時調整相對于(yú)太陽(yáng)的角度，并(bìng)不需要時(shí)常去給軸(zhóu)承添加潤(rùn)滑油，而(ér)這類軸承同樣沒有幾(jǐ)個國家能夠染(rǎn)指。

但即使這樣(yàng)，我們(men)仍隻能算是軸(zhóu)承(chéng)大國，而(ér)不是軸承(chéng)強國(guó)。不同于其他機(jī)械零件，高(gāo)端軸(zhóu)承對于(yú)材料、加(jiā)工工藝和經驗(yàn)的(de)要求特别苛(kē)刻，因為(wéi)這(zhè)些(xiē)指标決(jué)定了(le)軸承(chéng)今後的(de)可(kě)靠性(xìng)和壽命(mìng)。例如兩個鋼環間(jiān)套着(zhe)鋼珠(zhū)的軸承(chéng)——深(shēn)溝球軸承(chéng)，國外(wài)産品的可靠性(xìng)在98%以上，實際壽命為計算壽命(mìng)的8倍到30倍，而國産軸承可靠性(xìng)僅為96%，實際壽命(mìng)為計算壽命的(de)3到5倍，這(zhè)就(jiù)意味(wèi)着“能用”和“好用(yòng)”完全(quán)是兩(liǎng)個概念，大飛機c919、運20和(hé)高鐵(tiě)采用進口(kǒu)軸承的原因便(biàn)是如(rú)此。

從(cóng)2004年開(kāi)始，我國開始重點發展(zhǎn)高速鐵路和(hé)機車裝備(bèi)，采取引進先進(jìn)技術，聯合設計(jì)生産的思(sī)路，我(wǒ)國鐵(tiě)道部(bù)從西門子(zǐ)引(yǐn)進了時速350公裡的高速(sù)列車，并且(qiě)得到(dào)了全車制(zhì)造技術，中國高(gāo)鐵開(kāi)始擁(yōng)有自己的(de)自主知識産權，并且不受任何(hé)限制對外(wài)出口(kǒu)，但這(zhè)并不意味(wèi)着高鐵車身所(suǒ)有的零部件都(dōu)實現(xiàn)了(le)國(guó)産化(huà)，我們(men)的核心競(jìng)争力主要(yào)是全(quán)車制造、牽引供(gòng)電系(xì)統和(hé)運行控制系統等，在(zài)市場全球(qiú)化時(shí)代，你不可能要求一(yī)家企業或(huò)者一個(gè)國家，掌(zhǎng)握高(gāo)尖端領域的全(quán)種類(lèi)技術。

雖然高鐵軸承僅是一個小部(bù)件，但牽一(yī)發而(ér)動全(quán)身。軸承主(zhǔ)要分為(wéi)滾動軸承和滑動軸承(chéng)兩類，而高鐵所(suǒ)用的(de)滾動軸承(chéng)一般分(fèn)為p0、p2、p4、p5和p6五個等級，軸(zhóu)承精(jīng)度随着等級升(shēng)高。

像(xiàng)高(gāo)端數控機床的主軸采(cǎi)用的是p5、p6等級，而(ér)航空(kōng)、高鐵(tiě)等高(gāo)科技(jì)領域采用(yòng)的則(zé)是p4等級。在(zài)近十年内，我國(guó)高鐵所(suǒ)用(yòng)的(de)高端軸(zhóu)承主(zhǔ)要是(shì)從skf、德國(guó)fag、美國timken等(děng)公司(sī)引進。

在這(zhè)些(xiē)公(gōng)司(sī)的高端軸承中，我們可(kě)以發現(xiàn)兩個基礎性(xìng)問(wèn)題，那就(jiù)是“高性能(néng)的材(cái)料”和“高質量的(de)加工”。制(zhì)作(zuò)高鐵(tiě)軸承(chéng)的材料就(jiù)是素有“鋼(gāng)中之(zhī)王”稱号的軸承(chéng)鋼，它是高鐵冶(yě)煉中要求最嚴(yán)格的鋼種(zhǒng)之一(yī)。而如(rú)何鍛造出(chū)“高純(chún)淨度”和“高均(jun1)勻性”的軸承(chéng)鋼，将鋼中含氧(yǎng)量控制在(zài)最低，一直是(shì)我(wǒ)國鋼(gāng)鐵企(qǐ)業面臨的(de)難題。

但經過數十年的攻(gōng)關(guān)，我(wǒ)們已經攻(gōng)克生産工藝(yì)中的諸(zhū)多難(nán)點，并且躍居為軸承鋼生(shēng)産大(dà)國，而關鍵(jiàn)就在(zài)于将稀土(tǔ)加入到(dào)冶(yě)鋼步驟中(zhōng)，這(zhè)使(shǐ)得影(yǐng)響(xiǎng)鋼材(cái)疲(pí)勞壽(shòu)命的(de)大尺寸夾(jiá)雜物減少了50%，因(yīn)此生産出(chū)來的(de)軸承鋼(gāng)也被稱(chēng)作高端(duān)稀土軸(zhóu)承鋼。

目前我(wǒ)們(men)雖然(rán)能造軸承(chéng)鋼，但主要是電(diàn)渣軸(zhóu)承鋼，其質(zhì)量和純度(dù)還有(yǒu)待提高(gāo)，而(ér)國外(wài)采用的真空脫(tuō)氣冶(yě)煉技(jì)術打(dǎ)造的超(chāo)高(gāo)純軸(zhóu)承(chéng)鋼(gāng)，是我們下(xià)一步的目(mù)标。

在(zài)高性能的(de)材料(liào)解決後，剩下就(jiù)是高質量的加(jiā)工。高鐵軸承制(zhì)造涉及(jí)學科門類衆多，歐美由于掌握超(chāo)長壽(shòu)命鋼(gāng)技術(shù)、細質化熱處理技術(shù)和先進的(de)密封潤滑技術等，才(cái)得以生(shēng)産出高(gāo)質量(liàng)的(de)軸承，這(zhè)也導緻國(guó)内外高鐵(tiě)軸承在精度、軸承(chéng)振(zhèn)動、壽(shòu)命和可(kě)靠性上(shàng)仍存(cún)在一(yī)定的差距(jù)。

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