國產(chǎn)軸承與進(jìn)口軸承，為什么一直存在較大差距？

twq19810302 · 發(fā)表于 2023-4-3 13:42:36

本帖最后由 twq19810302 于 2023-4-3 13:44 編輯

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(yīng)用于高精密機(jī)械的主軸承，我國在技術(shù)上仍處于一片空白。

滾動(dòng)軸承的精度一般分為P0、P6、P5、P4和P2五個(gè)等級，用于精密機(jī)床主軸上的軸承精度應(yīng)為P5及以上級。而對于數(shù)控機(jī)床、加工中心等高速、鐵路、航空等高科技領(lǐng)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(shù)性能和可靠性要求很高，國內(nèi)需求的一半以上都依賴進(jìn)口。

而造成國產(chǎn)軸承與進(jìn)口軸承產(chǎn)生較大質(zhì)量差距，主要原因如下：

01

軸承成品質(zhì)量差異

國內(nèi)外大量試驗(yàn)表明：保持架、套圈、鋼球的加工質(zhì)量對軸承振動(dòng)具有不同程度的影響，其中鋼球的加工質(zhì)量對軸承振動(dòng)影響最明顯，其次是套圈的加工質(zhì)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(chǎn)品最突出的問題是振動(dòng)值離散大，表面缺陷嚴(yán)重（單點(diǎn)、群點(diǎn)、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(dòng)值高，甚至產(chǎn)生異音，主要問題是波紋度沒有控制（無標(biāo)準(zhǔn)、無合適測試分析儀器），同時(shí)說明機(jī)床的抗振性差，砂輪、研磨盤、冷卻液、工藝參數(shù)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(jī)性質(zhì)量問題。

對于套圈，影響軸承振動(dòng)最為嚴(yán)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(nèi)外溝道圓度大于2μm時(shí)，將對軸承振動(dòng)產(chǎn)生明顯影響，內(nèi)外溝道波紋度大于0.7μm時(shí)，軸承振動(dòng)值隨波紋度增加而增加，溝道嚴(yán)重磕傷可使振動(dòng)上升4dB以上，甚至出現(xiàn)異音。

02

生產(chǎn)流程、人才等拉開距離

1.工業(yè)技術(shù)的差距。軸承技術(shù)工人，乃至工程師的社會地位得不到應(yīng)有的尊重(近年來這種情況有了很大改觀)。我國教育產(chǎn)業(yè)發(fā)展不均衡，技術(shù)教育沒有得到應(yīng)有的重視，導(dǎo)致年輕人寧做白領(lǐng)無所事事，也不愿意工作在生產(chǎn)一線。同時(shí)也導(dǎo)致了國內(nèi)現(xiàn)今人人創(chuàng)業(yè)，而大多小微軸承工廠、軸承公司沒有高質(zhì)量技術(shù)人員，只能生產(chǎn)一些沒有競爭力的低端軸承產(chǎn)品。

2.材質(zhì)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(chǎn)量，這也是近年來世界經(jīng)濟(jì)下滑，國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能過剩，鋼鐵價(jià)格一直萎靡不振的一個(gè)原因。合金鋼一直就是國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的短板，高端冶金技術(shù)又是發(fā)達(dá)國家對我們嚴(yán)格保密的，加上國內(nèi)鋼企研發(fā)上的不足，造成了我國軸承乃至工業(yè)技術(shù)的先天性的不足。

3.生產(chǎn)工藝的差距。在這里，我只講述一下自己的想法。生產(chǎn)工藝是工業(yè)技術(shù)里最重要的環(huán)節(jié)，是一個(gè)循環(huán)往復(fù)，量變產(chǎn)生質(zhì)變的過程。以機(jī)床為例，軸承對機(jī)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(jī)床主軸軸承。而國產(chǎn)精密軸承的壽命、精度與國外軸承有著巨大的差距。

4.生產(chǎn)設(shè)備差距。軸承廠家與應(yīng)用廠家是魚與水的關(guān)系。沒有好的軸承，生產(chǎn)不出好的設(shè)備，沒有可靠的機(jī)床加工不出高質(zhì)量的軸承。據(jù)我所知大型的機(jī)加工廠家采購的基本都是進(jìn)口機(jī)床。而國內(nèi)一些實(shí)力較小的軸承廠家寧可采購上世紀(jì)的老式機(jī)床改造成軸承加工專用機(jī)床，也不愿采購國內(nèi)知名品牌的機(jī)床。這其中有價(jià)格因素，也有實(shí)用性的因素。

5.沒有有力的支持者。近年來我國高鐵技術(shù)快速發(fā)展，但是高速鐵路軸承卻采購自德國舍弗勒集團(tuán)。究其根本原因，在部分領(lǐng)導(dǎo)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(yīng)有的技術(shù)支持，還喪失了大量的市場份額，導(dǎo)致今天西北軸承的式微。

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(yīng)用于高精密機(jī)械的主軸承，我國在技術(shù)上仍處于一片空白。

滾動(dòng)軸承的精度一般分為P0、P6、P5、P4和P2五個(gè)等級，用于精密機(jī)床主軸上的軸承精度應(yīng)為P5及以上級。而對于數(shù)控機(jī)床、加工中心等高速、鐵路、航空等高科技領(lǐng)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(shù)性能和可靠性要求很高，國內(nèi)需求的一半以上都依賴進(jìn)口。

而造成國產(chǎn)軸承與進(jìn)口軸承產(chǎn)生較大質(zhì)量差距，主要原因如下：

01

軸承成品質(zhì)量差異

國內(nèi)外大量試驗(yàn)表明：保持架、套圈、鋼球的加工質(zhì)量對軸承振動(dòng)具有不同程度的影響，其中鋼球的加工質(zhì)量對軸承振動(dòng)影響最明顯，其次是套圈的加工質(zhì)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(chǎn)品最突出的問題是振動(dòng)值離散大，表面缺陷嚴(yán)重（單點(diǎn)、群點(diǎn)、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(dòng)值高，甚至產(chǎn)生異音，主要問題是波紋度沒有控制（無標(biāo)準(zhǔn)、無合適測試分析儀器），同時(shí)說明機(jī)床的抗振性差，砂輪、研磨盤、冷卻液、工藝參數(shù)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(jī)性質(zhì)量問題。

對于套圈，影響軸承振動(dòng)最為嚴(yán)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(nèi)外溝道圓度大于2μm時(shí)，將對軸承振動(dòng)產(chǎn)生明顯影響，內(nèi)外溝道波紋度大于0.7μm時(shí)，軸承振動(dòng)值隨波紋度增加而增加，溝道嚴(yán)重磕傷可使振動(dòng)上升4dB以上，甚至出現(xiàn)異音。

02

生產(chǎn)流程、人才等拉開距離

1.工業(yè)技術(shù)的差距。軸承技術(shù)工人，乃至工程師的社會地位得不到應(yīng)有的尊重(近年來這種情況有了很大改觀)。我國教育產(chǎn)業(yè)發(fā)展不均衡，技術(shù)教育沒有得到應(yīng)有的重視，導(dǎo)致年輕人寧做白領(lǐng)無所事事，也不愿意工作在生產(chǎn)一線。同時(shí)也導(dǎo)致了國內(nèi)現(xiàn)今人人創(chuàng)業(yè)，而大多小微軸承工廠、軸承公司沒有高質(zhì)量技術(shù)人員，只能生產(chǎn)一些沒有競爭力的低端軸承產(chǎn)品。

2.材質(zhì)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(chǎn)量，這也是近年來世界經(jīng)濟(jì)下滑，國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能過剩，鋼鐵價(jià)格一直萎靡不振的一個(gè)原因。合金鋼一直就是國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的短板，高端冶金技術(shù)又是發(fā)達(dá)國家對我們嚴(yán)格保密的，加上國內(nèi)鋼企研發(fā)上的不足，造成了我國軸承乃至工業(yè)技術(shù)的先天性的不足。

3.生產(chǎn)工藝的差距。在這里，我只講述一下自己的想法。生產(chǎn)工藝是工業(yè)技術(shù)里最重要的環(huán)節(jié)，是一個(gè)循環(huán)往復(fù)，量變產(chǎn)生質(zhì)變的過程。以機(jī)床為例，軸承對機(jī)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(jī)床主軸軸承。而國產(chǎn)精密軸承的壽命、精度與國外軸承有著巨大的差距。

4.生產(chǎn)設(shè)備差距。軸承廠家與應(yīng)用廠家是魚與水的關(guān)系。沒有好的軸承，生產(chǎn)不出好的設(shè)備，沒有可靠的機(jī)床加工不出高質(zhì)量的軸承。據(jù)我所知大型的機(jī)加工廠家采購的基本都是進(jìn)口機(jī)床。而國內(nèi)一些實(shí)力較小的軸承廠家寧可采購上世紀(jì)的老式機(jī)床改造成軸承加工專用機(jī)床，也不愿采購國內(nèi)知名品牌的機(jī)床。這其中有價(jià)格因素，也有實(shí)用性的因素。

5.沒有有力的支持者。近年來我國高鐵技術(shù)快速發(fā)展，但是高速鐵路軸承卻采購自德國舍弗勒集團(tuán)。究其根本原因，在部分領(lǐng)導(dǎo)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(yīng)有的技術(shù)支持，還喪失了大量的市場份額，導(dǎo)致今天西北軸承的式微。

03

高端軸承應(yīng)用的空白

與國外相比，國產(chǎn)軸承在高端和大型軸承方面存在較大差距，主要行業(yè)為：

01

航空方面

作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件，國外正在研發(fā)推力比為15-20的第2代航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承，準(zhǔn)備在2020年前后裝配到第5代戰(zhàn)機(jī)中。近10年來，美國研發(fā)了第2代航空發(fā)動(dòng)機(jī)用軸承鋼，其代表性鋼種為耐500℃的高強(qiáng)耐蝕軸承鋼CSS-42L和耐350℃高氮不銹軸承鋼X30（Cronidur30），中國則在進(jìn)行第2代航空發(fā)動(dòng)機(jī)用軸承的研發(fā)。

02

汽車方面

對于汽車輪轂軸承，中國目前廣泛應(yīng)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(yōu)點(diǎn)是可靠、有效載荷間距短、易安裝、無需調(diào)整、結(jié)構(gòu)緊湊等。目前，中國引進(jìn)車型大多采用這種輕量化和一體化結(jié)構(gòu)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(chǎn)電渣重熔G20CrNi2MoA滲碳鋼制造，而國外已經(jīng)將超高純軸承鋼（EP鋼）的真空脫氣冶煉技術(shù)、夾雜物均勻化技術(shù)（IQ鋼）、超長壽命鋼技術(shù)（TF鋼）、細(xì)質(zhì)化熱處理技術(shù)、表面超硬化處理技術(shù)和先進(jìn)的密封潤滑技術(shù)等應(yīng)用到軸承的生產(chǎn)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(zhì)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(fā)超高純、細(xì)質(zhì)化、均勻化與質(zhì)量穩(wěn)定的真空脫氣軸承鋼取代目前采用的電渣軸承鋼。

04

風(fēng)電能源方面

對于風(fēng)電軸承，目前中國還無法生產(chǎn)技術(shù)含量較高的主軸軸承和增速器軸承，基本依靠進(jìn)口，3MW以上風(fēng)電機(jī)組配套軸承的國產(chǎn)化問題還沒有解決。國外為了提高風(fēng)電軸承的強(qiáng)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(yīng)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(wěn)定殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)（30%-35%）和大量細(xì)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。

04

未來國產(chǎn)軸承改善方向

主要體現(xiàn)在四個(gè)方面改善：

01. 軸承鋼潔凈度

在考慮經(jīng)濟(jì)性的前提下，進(jìn)一步提高鋼的潔凈度，降低鋼中的氧和鈦含量，達(dá)到軸承鋼中的氧與鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(xì)化與均衡化

通過合金化設(shè)計(jì)與控軋控冷工藝的應(yīng)用，進(jìn)一步提高夾雜物與碳化物的均勻性，降低和消除網(wǎng)狀和帶狀碳化物，降低平均尺寸與最大顆粒尺寸，達(dá)到碳化物的平均尺寸小于1μ m的目標(biāo)；進(jìn)一步提高基體組織的晶粒度，使軸承鋼的晶粒尺寸進(jìn)一步細(xì)化。

03 減少低倍組織缺陷

進(jìn)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(yōu)化與熱處理工藝研究，提高軸承鋼的韌性。