製造高端的難點 軸承s

01 在早期的直線運動軸承中，一排木桿被放置在一個滑橇下。 

這種技術可以追溯到建造卡夫拉金字塔的時代，儘管目前還沒有明確的證據。 現代直線運動軸承使用相同的工作原理，但使用滾子代替滾子。

從重型輪軸和機床主軸到精密鐘錶零件，許多應用都需要旋轉軸承。 最簡單的旋轉軸承是套筒軸承。 這種設計後來被滾動軸承所取代，它使用了許多圓柱滾子來代替原來的 襯套s。 最早的滾動軸承是製表師約翰·哈里森在 1760 年發明的，用來製作 H3 計時器。

滾珠軸承的早期例子是在意大利奈米湖的一艘古羅馬船上發現的。 木製滾珠軸承用於支撐旋轉台。 這艘船建於公元前40年。 在球軸承的不成熟因素中，非常重要的是球會發生碰撞，造成額外的摩擦。

1794年菲利普·沃恩（Philip Vaughn）獲得了軸承滾珠通道的第一項專利。 1883年，弗里德里希·費舍爾（Friedrich Fisher）提出使用合適的生產機器磨削相同尺寸和精確圓度的鋼球，為軸承的創造奠定了基礎行業。 1907年，SKF球軸承廠的Sven Winquist設計了最早的現代調心球軸承。

根據相對運動的接觸形式，軸承分為：球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、滑動軸承、柔性軸承、空氣軸承、磁懸浮軸承、寶石軸承和含油軸承。

02雖然軸承結構簡單

很多小作坊都能做出來，但軸承的技術含量很高，甚至可以作為衡量國家科技實力的重要標準。 當今世界科技強國，無一例外都是軸承研發製造大國。

世界軸承市場的70%以上被前十大跨國軸承集團公司佔據，其中美國占23%，歐盟佔21%，日本佔19%。 世界軸承市場基本由日本的NSK等XNUMX家公司、瑞典的SKF、德國的FAG等XNUMX家公司以及美國的鐵姆肯公司等幾家公司主導。

同時，世界軸承行業的高端市場被上述公司壟斷，而低端市場主要集中在中國。 瓦軸等10大軸承企業僅佔行業銷售額的24.7%，前30名生產集中度僅為37.4%。

近年來，我國軸承行業形成了一套獨立完整的產業體系。 無論是軸承產量還是軸承銷量，中國都已進入軸承工業大國行列，位居世界第三。 數據顯示，2017年我國軸承行業規模以上企業主營業務收入178.8億元，軸承產量21億套。 可生產內徑0.6mm至外徑11m的軸承，共90,000萬餘種規格。

2006-2017年，我國軸承出口額增長較為平穩，增速高於進口。 進出口貿易順差呈擴大趨勢。 2017年，貿易順差達到1.55億美元。 與進出口軸承單價相比，近年來我國進出口軸承的價差較大，但價差逐年縮小，反映出雖然我國軸承行業的技術含量仍與先進水平有一定差距，還在追趕中。 同時也反映了我國低端軸承產能過剩、高端軸承不足的現狀。

目前，國產軸承的設計製造技術基本模仿，產品開發能力低，在某些核心技術的研發上甚至是空白。 雖然國產主機配套率已達到80%，但高鐵客車、中高檔車、電腦、空調、高級軋機等重要主機的配套維修軸承基本達到依賴進口。

國內軸承製造技術和工藝裝備技術發展緩慢，車削數控化率低，磨削自動化水平低。 全國僅有200多條自動化生產線。 控制氣氛保護加熱、雙重細化、貝氏體淬火等對軸承壽命和可靠性至關重要的先進熱處理工藝和設備覆蓋率低，許多技術問題沒有攻克。

軸承鋼新牌號的研發、鋼材質量的提高，以及潤滑、冷卻、清潔和磨俱等相關技術的開發，都不能滿足軸承產品水平和質量提升的要求。

以最常見的深溝球軸承為例，國外先進產品的實際壽命一般是計算壽命的8倍以上，最高可達30倍以上，可靠性達98%以上。

國產軸承的壽命一般是計算壽命的3～5倍，可靠性在96%左右。 差距還是非常大的。 對於普通的運動機械來說，問題不是太大。 但在高端領域難以接受，所以國產航空軸承、高鐵軸承、機器人軸承等基本以進口軸承為主。

03高鐵、大飛機、重型武器等高端裝備擁有高端軸承

但要滿足高端軸承在精度、性能、壽命和可靠性方面的要求，軸承材料的質量和可靠性是決定性因素。

由於物體的高速旋轉，軸承的各個部分都受到變應力和高頻的影響。 一般單位面積的壓力高達每平方毫米1500～5000N。 在這些因素下，軸承容易產生應力疲勞，從而引起疲勞剝落，使軸承失去功能，同時滾動軸承還需要承受離心力、摩擦、高溫、腐蝕等因素。 . 這也使得必須使用優質鋼材來製造軸承。

滾動軸承的四大部件中，除保持架外，內、外圈和滾動體（球、滾子或滾針）均由軸承鋼構成，軸承鋼被譽為“鋼中之王”。鋼鐵生產中要求最高的鋼種。

軸承鋼的質量主要取決於以下四個因素：一是鋼中夾雜物的含量、形態、分佈和大小； 二是鋼中碳化物的含量、形態、分佈和大小； 三是鋼孔中心鬆動和中心偏析； 四、軸承鋼產品性能的一致性。 這四個因素可以概括為純度和均勻度的指標。

其中，純度要求材料中的夾雜物盡可能少，純度的好壞直接影響軸承的疲勞壽命； 而均勻性要求材料中的夾雜物和碳化物顆粒細小分散，這會影響軸承製造中熱處理後的變形和組織的均勻性。

我國的軸製造工藝接近世界頂級水平，但材料——高端軸承鋼幾乎全部依賴進口。

“PPM”是煉鋼中氧含量的單位，意思是百萬分之幾或百萬分之幾。 一般來說，在鋼鐵行業，8PPM鋼是好鋼； 5 PPM鋼是高檔鋼材，正是高端軸承所需要的。

高端軸承鋼的研發、製造和銷售基本被世界軸承巨頭美國鐵姆肯公司和瑞典SKF壟斷。 幾年前，他們分別在煙台、山東和濟南設立基地，從中國採購低端材料，利用自己的核心技術製造高端軸承，以十倍的價格銷往中國市場。

在煉鋼過程中加入稀土，可以讓原本的優質鋼材更加“堅固”。 但如何補充，這是世界軸承巨頭的核心秘訣。

近日，中科院金屬研究所材料加工模擬研究組通過對100噸大單鋼錠進行物理解剖計算，發現雜質是成分不均勻的主要來源。 鋼中特殊添加技術突破了稀土在鋼中工業化應用的技術瓶頸，實現了鋼中添加稀土後工藝向前、性能穩定。

以日本NSK軸承為例，從專門從事基礎科學開始，以摩擦學技術、材料技術、機電一體化技術和分析技術為四大核心技術，開始研製和製造軸承。

正是因為這種無與倫比的研發精神，NSK才從一家日本機械加工企業發展成為世界級的軸承巨頭。

我國已經能夠煉出好鋼，接下來要做的就是如何將其應用到軸承上。 高端軸承還涉及材料、設計、高精度加工、軸承製造等技術難點，以及疲勞與損傷、潤滑等一些交叉學科，因此我國與高端軸承還有一定差距技術。

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