我們的高階軸承與進口的差別打嗎

1、在軸承的精度方面:國產的軸承的尺寸偏差和旋轉精度雖然和進口軸承已經非常的接近。但是與德國進口軸承在離散度上存在一定的差距。國外早已開始研究和應用“不可重複跳動”這樣精細的旋轉精度指標,而我們在此方面的研究還是空白。

2、在振動、噪聲與異音方面:日本已推出靜音及超靜音軸承,而國內軸承的振動極值水平與日本軸承相比,一般要相差10dB以上。

3、在壽命與可靠性方面:以深溝球軸承為例,國外名牌產品的壽命一般為計算壽命的8倍以上(最高可達30倍以上),可靠性為98%以上(或追求與主機等壽命),而我們軸承的壽命一般僅為計算壽命的3至5倍,可靠性為96%左右。

4、在高速效能方面:國外名牌產品的DmN值達4乘106毫米 r/min,而國內軸承僅為2乘106毫米 r/min。(軸承DmN值 = 軸承節圓直徑(mm)(即軸承內徑和外徑的平均值)×旋轉速度(rpm) 常被軸承製造商用作軸承轉速的度量標準,是主軸的高速化指標。我國的軸承工業從產業經濟規模上已居全球軸承總量的第三位,但在產品精度、技術水平等方面與世界先進水平還有一定的差距。主要表現在:

首先,是軸承行業生產集中度低:在全球軸承大約400億美元的銷售額中,世界八大跨國公司佔比75%~80%。德國兩大公司佔其全國總量的90%,日本5家佔其全國總量的90%,美國1家佔其全國總量的56%。而我們瓦軸等7家年銷售額10億元以上的軸承企業,銷售額僅佔全行業的28。3%。

其次,是軸承行業研發和創新能力低:大多數企業在創新體系的建設和執行、研發和創新的資金投入、人才開發等方面仍處於低水平。全行業“兩弱兩少”突出,即基礎理論研究弱,參與國際標準制定力度弱,少原創技術,少專利產品。尤其是設計和製造技術基本上是模擬,幾十年一貫制。產品開發能力低。儘管國內主機的配套率達到80%,但高速鐵路客車、中高檔轎車、計算機、空調器、高水平軋機等重要主機的配套和維修軸承,之前幾乎靠進口。

再次,是軸承行業製造技術水平相對低:軸承工業製造工藝和工藝裝備技術發展緩慢,車加工數控率低,磨加工自動化水平低,全國僅有200多條自動生產線。大多數企業,特別是老企業中作為生產主力的仍是傳統裝置。對軸承壽命和可靠性至關重要的先進熱處理工藝和裝備,比如控制氣氛保護加熱、雙細化、貝氏體淬火等覆蓋率低,許多技術難題攻關未能取得突破。軸承鋼新鋼種的研發,鋼材質量的提高,潤滑、冷卻、清洗和磨料磨具等相關技術的研發,尚不能適應軸承產品水平和質量提高的要求。因而,造成工序能力指數低,一致性差,產品加工尺寸離散度大,產品內在質量不穩定而影響軸承的精度、效能、壽命和可靠性。

近幾年,中國軸承發展不斷快速進步,並逐漸形成產業化,世界軸承市場上,我們大約百分之十左右,銷量佔據世界第三。但與世界軸承工業強國相比,我們軸承還存在一定差距。主要表現在高技術、高精度、高附加值的產品比例低,產品的穩定性需要進一步提高與改進。

比如日本軸承巨頭NSK,總部竟有1800個研發人員,這全世界軸承同行中也是不敢想象的。在很多外行人看來,軸承是種結構簡單的零部件,有必要配備那麼多研發人員嗎?事實上,在日常生活中看到的軸承都是技術含量較低的低端軸承,而高階軸承技術複雜程度是低端軸承根本無法相比的。

中國工程院院士盧秉恆曾經認為,高階軸承研發涉及材料、油脂及潤滑、製造、設計、軸承製造裝備、檢測與試驗等一系列技術難題,還涉及接觸力學、潤滑理論、摩擦學、疲勞與破壞、熱處理與材料組織等基礎研究和交叉學科。

盧院士的講話突顯了高階軸承技術的極端複雜性,其難度十分大。同時也說明為軸承專門設定一個工科專業是十分必要的。高階軸承的短板,並不僅僅存在於航空發動機領域,在高精密機床裝置、高速鐵路、儀器儀表等領域,這種短板依然存在,只有加大在高階軸承研製上在人力、財力、物力方面的投入,中國才能實現由軸承大國到軸承強國的根本性轉變。

不同於其他機械零件,高階軸承對於材料、加工工藝和經驗的要求十分苛刻,因為這些指標決定了軸承今後的可靠性和壽命。比如兩個鋼環間套著鋼珠的軸承——深溝球軸承,國外產品的可靠性在98%以上,實際壽命為計算壽命的8倍到30倍,而國產軸承可靠性僅為96%,實際壽命為計算壽命的3到5倍,這就意味著“能用”和“好用”完全是不同的概念。

雖然高鐵軸承僅是一個小部件,但牽一髮而動全身。軸承主要分為滾動軸承和滑動軸承兩類,而高鐵所用的滾動軸承一般分為P0、P2、P4、P5和P6五個等級,軸承精度隨著等級升高。像高階數控機床的主軸採用的是P5、P6等級,而航空、高鐵等高科技領域採用的則是P4等級。在近十年內,我國高鐵所用的高階軸承主要是從SKF、NTN、德國FAG等公司引進。

透過高階軸承分析中,可以發現兩個基礎性問題,就是“高效能的材料”和“高質量的加工”。製作高鐵軸承的材料歷來素有“鋼中之王”稱號的軸承鋼,它是高鐵冶煉中要求最嚴格的鋼種之一。那麼如何鍛造出“高純淨度”和“高均勻性”的軸承鋼,將鋼中含氧量控制在最低,一直是鋼鐵企業面臨的難題。

可喜的是,經數十年攻關,中國已經攻克生產工藝中的諸多難點,並躍居為軸承鋼生產大國,最關鍵一步就在於將稀土加入到冶鋼步驟中,使得影響鋼材疲勞壽命的大尺寸夾雜物減少了50%,因此生產出來的軸承鋼也被稱作高階稀土軸承鋼。我們儘管能造軸承鋼,但主要是電渣軸承鋼,其質量和純度還有待進一步提高,而國外採用的真空脫氣冶煉技術打造的超高純軸承鋼,是下一步攻克的目標。

在高效能的材料攻克解決之後,接下來就是高質量的加工。高鐵軸承製造涉及學科門類眾多。由於歐美掌握超長壽命鋼技術、細質化熱處理技術和先進的密封潤滑技術等,最終才能夠生產出高質量的軸承,導致國內外高鐵軸承在精度、軸承振動、壽命和可靠性上仍存在一定的差距。

據媒體報道,中國洛陽LYC軸承公司已經研製出時速250公里、350公里的高鐵軸承,且進行了120萬公里耐久性臺架試驗,產品指標基本符合要求,最為重要的是,洛軸的高鐵軸承已經符合批次生產的條件。