本帖最后由 twq19810302 于 2023-4-3 13:44 編輯 $ t4 D- D! F |* ]# v. j
. \. Y% V* N4 _. D( D4 j在我們的生活中軸承幾乎無處不在，小到路邊的共享單車、家里的家用電器，大到上天的宇宙飛船，下水的航空母艦，沒有軸承這一切都無法存在。 3 B6 ]2 H2 c v E& Y% p) V
然而應用于高精密機械的主軸承，我國在技術上仍處于一片空白。 9 |: N1 ~' H0 g1 c
![]() 滾動軸承的精度一般分為P0、P6、P5、P4和P2五個等級，用于精密機床主軸上的軸承精度應為P5及以上級。而對于數控機床、加工中心等高速、鐵路、航空等高科技領域，則需選用P4及以上級超精密軸承，P4及以上級超精密軸承對技術性能和可靠性要求很高，國內需求的一半以上都依賴進口。 ' o6 M* o r- F2 H2 {
而造成國產軸承與進口軸承產生較大質量差距，主要原因如下： * T, H5 l P$ ~7 s! {& r
01 軸承成品質量差異 國內外大量試驗表明：保持架、套圈、鋼球的加工質量對軸承振動具有不同程度的影響，其中鋼球的加工質量對軸承振動影響最明顯，其次是套圈的加工質量，最主要影響因素是鋼球和套圈的圓度、波紋度、表面粗糙度、表面磕碰傷等。 我國鋼球產品最突出的問題是振動值離散大，表面缺陷嚴重（單點、群點、凹坑等），盡管表面粗糙度、尺寸、形狀、誤差都不低于圈外水平，但合套后軸承振動值高，甚至產生異音，主要問題是波紋度沒有控制（無標準、無合適測試分析儀器），同時說明機床的抗振性差，砂輪、研磨盤、冷卻液、工藝參數均存在問題；另一方面要提高管理水平，避免磕碰傷、劃傷、燒傷等隨機性質量問題。 對于套圈，影響軸承振動最為嚴重的也是溝道波紋度和表面粗糙度。例如，中小型深溝球軸承內外溝道圓度大于2μm時，將對軸承振動產生明顯影響，內外溝道波紋度大于0.7μm時，軸承振動值隨波紋度增加而增加，溝道嚴重磕傷可使振動上升4dB以上，甚至出現異音。 6 U5 Q0 z: o3 R# L Q# X6 |( l6 z0 Y
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02 生產流程、人才等拉開距離 1.工業技術的差距。軸承技術工人，乃至工程師的社會地位得不到應有的尊重(近年來這種情況有了很大改觀)。我國教育產業發展不均衡，技術教育沒有得到應有的重視，導致年輕人寧做白領無所事事，也不愿意工作在生產一線。同時也導致了國內現今人人創業，而大多小微軸承工廠、軸承公司沒有高質量技術人員，只能生產一些沒有競爭力的低端軸承產品。 2.材質上的差距。世界鋼鐵看中國，中國鋼鐵看河北，但是這僅僅指的是粗鋼產量，這也是近年來世界經濟下滑，國內鋼鐵產能過剩，鋼鐵價格一直萎靡不振的一個原因。合金鋼一直就是國內鋼鐵產業的短板，高端冶金技術又是發達國家對我們嚴格保密的，加上國內鋼企研發上的不足，造成了我國軸承乃至工業技術的先天性的不足。 3.生產工藝的差距。在這里，我只講述一下自己的想法。生產工藝是工業技術里最重要的環節，是一個循環往復，量變產生質變的過程。以機床為例，軸承對機床的精度有巨大的影響，高端精密軸承的大客戶群體就是機床主軸軸承。而國產精密軸承的壽命、精度與國外軸承有著巨大的差距。 4.生產設備差距。軸承廠家與應用廠家是魚與水的關系。沒有好的軸承，生產不出好的設備，沒有可靠的機床加工不出高質量的軸承。據我所知大型的機加工廠家采購的基本都是進口機床。而國內一些實力較小的軸承廠家寧可采購上世紀的老式機床改造成軸承加工專用機床，也不愿采購國內知名品牌的機床。這其中有價格因素，也有實用性的因素。 5.沒有有力的支持者。近年來我國高鐵技術快速發展，但是高速鐵路軸承卻采購自德國舍弗勒集團。究其根本原因，在部分領導的操縱下西北軸承廠舍弗勒開始了合作。但是在幾年的合作過程中，西北軸承廠沒有得到應有的技術支持，還喪失了大量的市場份額，導致今天西北軸承的式微。 % A/ Y$ n' k( R: M
在我們的生活中軸承幾乎無處不在，小到路邊的共享單車、家里的家用電器，大到上天的宇宙飛船，下水的航空母艦，沒有軸承這一切都無法存在。 然而應用于高精密機械的主軸承，我國在技術上仍處于一片空白。 9 P% v z! q3 |! k
滾動軸承的精度一般分為P0、P6、P5、P4和P2五個等級，用于精密機床主軸上的軸承精度應為P5及以上級。而對于數控機床、加工中心等高速、鐵路、航空等高科技領域，則需選用P4及以上級超精密軸承，P4及以上級超精密軸承對技術性能和可靠性要求很高，國內需求的一半以上都依賴進口。
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而造成國產軸承與進口軸承產生較大質量差距，主要原因如下：
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01 軸承成品質量差異 國內外大量試驗表明：保持架、套圈、鋼球的加工質量對軸承振動具有不同程度的影響，其中鋼球的加工質量對軸承振動影響最明顯，其次是套圈的加工質量，最主要影響因素是鋼球和套圈的圓度、波紋度、表面粗糙度、表面磕碰傷等。 我國鋼球產品最突出的問題是振動值離散大，表面缺陷嚴重（單點、群點、凹坑等），盡管表面粗糙度、尺寸、形狀、誤差都不低于圈外水平，但合套后軸承振動值高，甚至產生異音，主要問題是波紋度沒有控制（無標準、無合適測試分析儀器），同時說明機床的抗振性差，砂輪、研磨盤、冷卻液、工藝參數均存在問題；另一方面要提高管理水平，避免磕碰傷、劃傷、燒傷等隨機性質量問題。 對于套圈，影響軸承振動最為嚴重的也是溝道波紋度和表面粗糙度。例如，中小型深溝球軸承內外溝道圓度大于2μm時，將對軸承振動產生明顯影響，內外溝道波紋度大于0.7μm時，軸承振動值隨波紋度增加而增加，溝道嚴重磕傷可使振動上升4dB以上，甚至出現異音。 , E2 d; _2 \9 X% `! ~/ }) H
02 生產流程、人才等拉開距離 1.工業技術的差距。軸承技術工人，乃至工程師的社會地位得不到應有的尊重(近年來這種情況有了很大改觀)。我國教育產業發展不均衡，技術教育沒有得到應有的重視，導致年輕人寧做白領無所事事，也不愿意工作在生產一線。同時也導致了國內現今人人創業，而大多小微軸承工廠、軸承公司沒有高質量技術人員，只能生產一些沒有競爭力的低端軸承產品。 2.材質上的差距。世界鋼鐵看中國，中國鋼鐵看河北，但是這僅僅指的是粗鋼產量，這也是近年來世界經濟下滑，國內鋼鐵產能過剩，鋼鐵價格一直萎靡不振的一個原因。合金鋼一直就是國內鋼鐵產業的短板，高端冶金技術又是發達國家對我們嚴格保密的，加上國內鋼企研發上的不足，造成了我國軸承乃至工業技術的先天性的不足。 3.生產工藝的差距。在這里，我只講述一下自己的想法。生產工藝是工業技術里最重要的環節，是一個循環往復，量變產生質變的過程。以機床為例，軸承對機床的精度有巨大的影響，高端精密軸承的大客戶群體就是機床主軸軸承。而國產精密軸承的壽命、精度與國外軸承有著巨大的差距。 4.生產設備差距。軸承廠家與應用廠家是魚與水的關系。沒有好的軸承，生產不出好的設備，沒有可靠的機床加工不出高質量的軸承。據我所知大型的機加工廠家采購的基本都是進口機床。而國內一些實力較小的軸承廠家寧可采購上世紀的老式機床改造成軸承加工專用機床，也不愿采購國內知名品牌的機床。這其中有價格因素，也有實用性的因素。 5.沒有有力的支持者。近年來我國高鐵技術快速發展，但是高速鐵路軸承卻采購自德國舍弗勒集團。究其根本原因，在部分領導的操縱下西北軸承廠舍弗勒開始了合作。但是在幾年的合作過程中，西北軸承廠沒有得到應有的技術支持，還喪失了大量的市場份額，導致今天西北軸承的式微。 * F6 U3 J' h4 n) \1 f( c, j
03 高端軸承應用的空白 與國外相比，國產軸承在高端和大型軸承方面存在較大差距，主要行業為： 01 航空方面 作為航空發動機的關鍵基礎零部件，國外正在研發推力比為15-20的第2代航空發動機軸承，準備在2020年前后裝配到第5代戰機中。近10年來，美國研發了第2代航空發動機用軸承鋼，其代表性鋼種為耐500℃的高強耐蝕軸承鋼CSS-42L和耐350℃高氮不銹軸承鋼X30（Cronidur30），中國則在進行第2代航空發動機用軸承的研發。 02 汽車方面 對于汽車輪轂軸承，中國目前廣泛應用的是第1代和第2代輪轂軸承（球軸承），而歐洲已廣泛采用第3代輪轂軸承。第3代輪轂軸承的主要優點是可靠、有效載荷間距短、易安裝、無需調整、結構緊湊等。目前，中國引進車型大多采用這種輕量化和一體化結構輪轂軸承。 03 鐵路車輛方面 目前，中國鐵路重載列車用軸承采用國產電渣重熔G20CrNi2MoA滲碳鋼制造，而國外已經將超高純軸承鋼（EP鋼）的真空脫氣冶煉技術、夾雜物均勻化技術（IQ鋼）、超長壽命鋼技術（TF鋼）、細質化熱處理技術、表面超硬化處理技術和先進的密封潤滑技術等應用到軸承的生產和制造，從而大幅度提升了軸承的壽命與可靠性。中國電渣軸承鋼不僅質量低，而且成本比真空脫氣鋼高出2000-3000元/噸，未來中國需要開發超高純、細質化、均勻化與質量穩定的真空脫氣軸承鋼取代目前采用的電渣軸承鋼。 04 風電能源方面 對于風電軸承，目前中國還無法生產技術含量較高的主軸軸承和增速器軸承，基本依靠進口，3MW以上風電機組配套軸承的國產化問題還沒有解決。國外為了提高風電軸承的強度、韌性和使用壽命，采用了新型特殊熱處理鋼SHX（40CrSiMo），對于偏航和變漿軸承，通過表面感應淬火熱處理控制淬硬層深度、表面硬度、軟帶寬度和表面裂紋。對于增速器軸承和主軸軸承采用碳氮共滲，使零件表面得到較多穩定殘余奧氏體體積分數（30%-35%）和大量細小碳化物、碳氮化物，提高了軸承在污染潤滑工況下的使用壽命。
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04 未來國產軸承改善方向
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主要體現在四個方面改善： 01. 軸承鋼潔凈度 在考慮經濟性的前提下，進一步提高鋼的潔凈度，降低鋼中的氧和鈦含量，達到軸承鋼中的氧與鈦的質量分數分別小于6×10-6和15×10-6的水平，減小鋼中夾雜物的含量與尺寸，提高分布均勻性。 02 組織細化與均衡化 通過合金化設計與控軋控冷工藝的應用，進一步提高夾雜物與碳化物的均勻性，降低和消除網狀和帶狀碳化物，降低平均尺寸與最大顆粒尺寸，達到碳化物的平均尺寸小于1μ m的目標；進一步提高基體組織的晶粒度，使軸承鋼的晶粒尺寸進一步細化。 03 減少低倍組織缺陷 進一步降低軸承鋼中的中心疏松、中心縮孔與中心成分偏析，提高低倍組織的均勻性。 04. 軸承鋼的韌性 通過新型合金化、熱軋工藝優化與熱處理工藝研究，提高軸承鋼的韌性。 與國外相比，國產軸承在高端和大型軸承方面存在較大差距，主要行業為： 7 H! n0 H" \4 [. x# J
01 航空方面 作為航空發動機的關鍵基礎零部件，國外正在研發推力比為15-20的第2代航空發動機軸承，準備在2020年前后裝配到第5代戰機中。近10年來，美國研發了第2代航空發動機用軸承鋼，其代表性鋼種為耐500℃的高強耐蝕軸承鋼CSS-42L和耐350℃高氮不銹軸承鋼X30（Cronidur30），中國則在進行第2代航空發動機用軸承的研發。 " G" U( d/ K1 m& x
02 汽車方面 對于汽車輪轂軸承，中國目前廣泛應用的是第1代和第2代輪轂軸承（球軸承），而歐洲已廣泛采用第3代輪轂軸承。第3代輪轂軸承的主要優點是可靠、有效載荷間距短、易安裝、無需調整、結構緊湊等。目前，中國引進車型大多采用這種輕量化和一體化結構輪轂軸承。 1 b# f; d2 I5 ^5 K
03 鐵路車輛方面 目前，中國鐵路重載列車用軸承采用國產電渣重熔G20CrNi2MoA滲碳鋼制造，而國外已經將超高純軸承鋼（EP鋼）的真空脫氣冶煉技術、夾雜物均勻化技術（IQ鋼）、超長壽命鋼技術（TF鋼）、細質化熱處理技術、表面超硬化處理技術和先進的密封潤滑技術等應用到軸承的生產和制造，從而大幅度提升了軸承的壽命與可靠性。中國電渣軸承鋼不僅質量低，而且成本比真空脫氣鋼高出2000-3000元/噸，未來中國需要開發超高純、細質化、均勻化與質量穩定的真空脫氣軸承鋼取代目前采用的電渣軸承鋼。 4 M% S" g- v* `4 R# ?; j
04 風電能源方面 對于風電軸承，目前中國還無法生產技術含量較高的主軸軸承和增速器軸承，基本依靠進口，3MW以上風電機組配套軸承的國產化問題還沒有解決。國外為了提高風電軸承的強度、韌性和使用壽命，采用了新型特殊熱處理鋼SHX（40CrSiMo），對于偏航和變漿軸承，通過表面感應淬火熱處理控制淬硬層深度、表面硬度、軟帶寬度和表面裂紋。對于增速器軸承和主軸軸承采用碳氮共滲，使零件表面得到較多穩定殘余奧氏體體積分數（30%-35%）和大量細小碳化物、碳氮化物，提高了軸承在污染潤滑工況下的使用壽命。 * f5 w& m$ w" |; t3 U4 O
04 未來國產軸承改善方向 ' S. m! l; F/ r9 t: e9 X9 Z' `
主要體現在四個方面改善： 01. 軸承鋼潔凈度 在考慮經濟性的前提下，進一步提高鋼的潔凈度，降低鋼中的氧和鈦含量，達到軸承鋼中的氧與鈦的質量分數分別小于6×10-6和15×10-6的水平，減小鋼中夾雜物的含量與尺寸，提高分布均勻性。 02 組織細化與均衡化 通過合金化設計與控軋控冷工藝的應用，進一步提高夾雜物與碳化物的均勻性，降低和消除網狀和帶狀碳化物，降低平均尺寸與最大顆粒尺寸，達到碳化物的平均尺寸小于1μ m的目標；進一步提高基體組織的晶粒度，使軸承鋼的晶粒尺寸進一步細化。 03 減少低倍組織缺陷 進一步降低軸承鋼中的中心疏松、中心縮孔與中心成分偏析，提高低倍組織的均勻性。 04. 軸承鋼的韌性 通過新型合金化、熱軋工藝優化與熱處理工藝研究，提高軸承鋼的韌性。
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發表于 2023-4-3 13:42:36
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