制造高端的难点 轴承s

01 在早期的直线运动轴承中，一排木杆被放置在一个滑橇下。 

这种技术可以追溯到建造卡夫拉金字塔的时代，尽管目前还没有明确的证据。 现代直线运动轴承使用相同的工作原理，但使用滚子代替滚子。

从重型轮轴和机床主轴到精密钟表零件，许多应用都需要旋转轴承。 最简单的旋转轴承是套筒轴承。 这种设计后来被滚动轴承所取代，它使用了许多圆柱滚子来代替原来的 衬套s。 最早的滚动轴承是制表师约翰·哈里森在 1760 年发明的，用来制作 H3 计时器。

滚珠轴承的早期例子是在意大利奈米湖的一艘古罗马船上发现的。 木制滚珠轴承用于支撑旋转台。 这艘船建于公元前40年。 在球轴承的不成熟因素中，非常重要的是球会发生碰撞，造成额外的摩擦。

1794年菲利普·沃恩（Philip Vaughn）获得了轴承滚珠通道的第一项专利。 1883年，弗里德里希·费舍尔（Friedrich Fisher）提出使用合适的生产机器磨削相同尺寸和精确圆度的钢球，为轴承的创造奠定了基础行业。 1907年，SKF球轴承厂的Sven Winquist设计了最早的现代调心球轴承。

根据相对运动的接触形式，轴承分为：球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴承、柔性轴承、空气轴承、磁悬浮轴承、宝石轴承和含油轴承。

02虽然轴承结构简单

很多小作坊都能做出来，但轴承的技术含量很高，甚至可以作为衡量国家科技实力的重要标准。 当今世界科技强国，无一例外都是轴承研发制造大国。

世界轴承市场的70%以上被前十大跨国轴承集团公司占据，其中美国占23%，欧盟占21%，日本占19%。 世界轴承市场基本由日本的NSK等XNUMX家公司、瑞典的SKF、德国的FAG等XNUMX家公司以及美国的铁姆肯公司等几家公司主导。

同时，世界轴承行业的高端市场被上述公司垄断，而低端市场主要集中在中国。 瓦轴等10大轴承企业仅占行业销售额的24.7%，前30名生产集中度仅为37.4%。

近年来，我国轴承行业形成了一套独立完整的产业体系。 无论是轴承产量还是轴承销量，中国都已进入轴承工业大国行列，位居世界第三。 数据显示，2017年我国轴承行业规模以上企业主营业务收入178.8亿元，轴承产量21亿套。 可生产内径0.6mm至外径11m的轴承，共90,000万余种规格。

2006-2017年，我国轴承出口额增长较为平稳，增速高于进口。 进出口贸易顺差呈扩大趋势。 2017年，贸易顺差达到1.55亿美元。 与进出口轴承单价相比，近年来我国进出口轴承的价差较大，但价差逐年缩小，反映出虽然我国轴承行业的技术含量仍与先进水平有一定差距，还在追赶中。 同时也反映了我国低端轴承产能过剩、高端轴承不足的现状。

目前，国产轴承的设计制造技术基本模仿，产品开发能力低，在某些核心技术的研发上甚至是空白。 虽然国产主机配套率已达到80%，但高铁客车、中高档车、电脑、空调、高级轧机等重要主机的配套维修轴承基本达到依赖进口。

国内轴承制造技术和工艺装备技术发展缓慢，车削数控化率低，磨削自动化水平低。 全国仅有200多条自动化生产线。 控制气氛保护加热、双重细化、贝氏体淬火等对轴承寿命和可靠性至关重要的先进热处理工艺和设备覆盖率低，许多技术问题没有攻克。

轴承钢新牌号的研发、钢材质量的提高，以及润滑、冷却、清洗、磨具等相关技术的开发，都不能满足轴承产品水平和质量提升的要求。

以最常见的深沟球轴承为例，国外先进产品的实际寿命一般是计算寿命的8倍以上，最高可达30倍以上，可靠性达98%以上。

国产轴承的寿命一般是计算寿命的3～5倍，可靠性在96%左右。 差距还是非常大的。 对于普通的运动机械来说，问题不是太大。 但在高端领域难以接受，所以国产航空轴承、高铁轴承、机器人轴承等基本以进口轴承为主。

03高铁、大飞机、重型武器等高端装备拥有高端轴承

但要满足高端轴承在精度、性能、寿命和可靠性方面的要求，轴承材料的质量和可靠性是决定性因素。

由于物体的高速旋转，轴承的各个部分都受到变应力和高频的影响。 一般单位面积的压力高达每平方毫米1500～5000N。 在这些因素下，轴承容易产生应力疲劳，从而引起疲劳剥落，使轴承失去功能，同时滚动轴承还需要承受离心力、摩擦、高温、腐蚀等因素。 . 这也使得必须使用优质钢材来制造轴承。

滚动轴承的四大部件中，除保持架外，内、外圈和滚动体（球、滚子或滚针）均由轴承钢构成，轴承钢被誉为“钢中之王”。钢铁生产中要求最高的钢种。

轴承钢的质量主要取决于以下四个因素：一是钢中夹杂物的含量、形态、分布和大小； 二是钢中碳化物的含量、形态、分布和大小； 三是钢孔中心松动和中心偏析； 四、轴承钢产品性能的一致性。 这四个因素可以概括为纯度和均匀度的指标。

其中，纯度要求材料中的夹杂物尽可能少，纯度的好坏直接影响轴承的疲劳寿命； 而均匀性要求材料中的夹杂物和碳化物颗粒细小分散，这会影响轴承制造中热处理后的变形和组织的均匀性。

我国的轴制造工艺接近世界顶级水平，但材料——高端轴承钢几乎全部依赖进口。

“PPM”是炼钢中氧含量的单位，意思是百万分之几或百万分之几。 一般来说，在钢铁行业，8PPM钢是好钢； 5 PPM钢是高档钢材，正是高端轴承所需要的。

高端轴承钢的研发、制造和销售基本被世界轴承巨头美国铁姆肯公司和瑞典SKF垄断。 几年前，他们分别在烟台、山东和济南设立基地，从中国采购低端材料，用自己的核心技术制造高端轴承，以十倍的价格销往中国市场。

在炼钢过程中加入稀土，可以让原本的优质钢材更加“坚固”。 但如何补充，这是世界轴承巨头的核心秘诀。

近日，中科院金属研究所材料加工模拟研究组通过对100吨大单钢锭的物理解剖和计算，发现杂质是成分不均匀的主要来源。 钢中特殊添加技术突破了稀土在钢中工业化应用的技术瓶颈，实现了钢中添加稀土后工艺向前、性能稳定。

以日本NSK轴承为例，从专门从事基础科学开始，以摩擦学技术、材料技术、机电一体化技术和分析技术为四大核心技术，开始研制和制造轴承。

正是因为这种无与伦比的研发精神，NSK才从一家日本机械加工企业发展成为世界级的轴承巨头。

我国已经能够炼出好钢，接下来要做的就是如何将其应用到轴承上。 高端轴承还涉及材料、设计、高精度加工、轴承制造等技术难点，以及疲劳与损伤、润滑等一些交叉学科，因此我国与高端轴承还有一定差距技术。

本文链接： 制造高端轴承的难点

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