【康沃真空網(wǎng)】1/ 軸承現(xiàn)狀
世界軸承市場(chǎng)70%以上的份額，被十大跨國軸承集團(tuán)公司所占據(jù)，其中美國占23%、歐盟占21%、日本占19%。世界軸承市場(chǎng)基本是由日本NSK公司、瑞典SKF公司、德國FAG、美國Timken等幾家公司所主導(dǎo)。
同時(shí)，世界軸承行業(yè)的高端市場(chǎng)被上述企業(yè)所壟斷，而中低檔市場(chǎng)則主要集中于中國。而我國瓦軸等10家最大的軸承企業(yè)，銷售額僅占全行業(yè)的24.7%，前30家的生產(chǎn)集中度也僅為37.4%。
當(dāng)前我們的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)基本上是模仿，產(chǎn)品開發(fā)能力低，在某些核心技術(shù)的研發(fā)領(lǐng)域甚至還是空白。雖然對(duì)國內(nèi)主機(jī)的配套率達(dá)到80%，但高速鐵路客車、中高檔轎車、計(jì)算機(jī)、空調(diào)器、高水平軋機(jī)等重要主機(jī)的配套和維修軸承，基本上依靠進(jìn)口。
對(duì)軸承壽命和可靠性至關(guān)重要的先進(jìn)熱處理工藝和裝備，如控制氣氛保護(hù)加熱、雙細(xì)化、貝氏體淬火等覆蓋率低，許多技術(shù)難題攻關(guān)未能取得突破。
軸承鋼新鋼種的研發(fā)，鋼材質(zhì)量的提高，潤滑、冷卻、清洗和磨料磨具等相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，尚不能適應(yīng)軸承產(chǎn)品水平和質(zhì)量提高的要求。
我國軸承工業(yè)的制造工藝和裝備技術(shù)發(fā)展緩慢，車加工數(shù)控率低，磨加工自動(dòng)化水平低，全國僅有200多條自動(dòng)生產(chǎn)線。
2/高端軸承制造難點(diǎn)
“高端軸承依賴進(jìn)口，為什么我們自己造不出來？”在調(diào)研了東三省、浙江、山東等五六個(gè)省份之后，中科院山東技術(shù)轉(zhuǎn)化中心常務(wù)副主任王東升找到了答案：最大的問題出在材質(zhì)上，“沒有好鋼，永遠(yuǎn)造不出高端軸承”。
作為機(jī)械設(shè)備中不可或缺的核心零部件，軸承支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。
毫不夸張地說，發(fā)動(dòng)機(jī)中的軸承一直在“煉獄”中工作——它不僅要以每分鐘上萬轉(zhuǎn)的速度長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)，還要承受著各種形式的應(yīng)力擠壓、摩擦與超高溫。這對(duì)軸承的精度、性能、壽命和可靠性提出了高要求，而決定這四點(diǎn)的關(guān)鍵因素，在于其材質(zhì)。
遺憾的是，雖然我國的制軸工藝已經(jīng)接近世界頂尖水平，但材質(zhì)——也就是高端軸承用鋼幾乎全部依賴進(jìn)口。
最近，科技日?qǐng)?bào)記者到華東某大型國有鋼鐵集團(tuán)采訪，了解到后者的尷尬。作為“中國企業(yè)100強(qiáng)”，這家鋼鐵集團(tuán)擁有自己的精品鋼基地，但卻做不出軸承用高端鋼，只能依賴進(jìn)口，前不久，花了近1億元進(jìn)口軸承用鋼。
“PPM”在煉鋼中是氧含量的單位，意指百萬分率或百萬分之幾。一般而言，在鋼鐵行業(yè)，8個(gè)PPM的鋼屬于好鋼；5個(gè)PPM的鋼屬于頂級(jí)鋼，正是高端軸承所需要的。高端軸承用鋼的研發(fā)、制造與銷售基本上被世界軸承巨頭美國鐵姆肯、瑞典SKF所壟斷。前幾年，他們分別在山東煙臺(tái)、濟(jì)南建立基地，采購中國的低端材質(zhì)，運(yùn)用他們的核心技術(shù)做成高端軸承，以十倍的價(jià)格賣給中國市場(chǎng)。
煉鋼過程中加入稀土，就能使原本優(yōu)質(zhì)的鋼變得更加“堅(jiān)強(qiáng)”。但怎么加，這是世界軸承巨頭們的核心秘密。
每一列從生產(chǎn)車間走出來的高鐵，只要時(shí)速超過每小時(shí)140公里，用的基本上是進(jìn)口軸承。
中國是軸承大國，為何不是軸承強(qiáng)國？
2019年整年中國軸承產(chǎn)量為196億套，經(jīng)濟(jì)規(guī)模位居世界第三。和機(jī)床行業(yè)一樣，我們向來擁有龐大的產(chǎn)能和規(guī)模，但僅有少數(shù)尖端領(lǐng)域突破了國外封鎖，大量的高端產(chǎn)品仍然依賴進(jìn)口。
有人或許會(huì)反問，我們的99A坦克座圈，不僅能讓上十噸的炮塔運(yùn)轉(zhuǎn)自如，還能承受住125毫米滑膛炮的后坐力，而這個(gè)坦克座圈就是一個(gè)巨大的滾動(dòng)軸承，目前大多數(shù)國家連這種軸承的邊都摸不到。還有我國衛(wèi)星上的太陽能帆板，依靠固體潤滑劑軸承，可以隨時(shí)調(diào)整相對(duì)于太陽的角度，并不需要時(shí)常去給軸承添加潤滑油，而這類軸承同樣沒有幾個(gè)國家能夠染指。
但即使這樣，我們?nèi)灾荒芩闶禽S承大國，而不是軸承強(qiáng)國。不同于其他機(jī)械零件，高端軸承對(duì)于材料、加工工藝和經(jīng)驗(yàn)的要求特別苛刻，因?yàn)檫@些指標(biāo)決定了軸承今后的可靠性和壽命。例如兩個(gè)鋼環(huán)間套著鋼珠的軸承——深溝球軸承，國外產(chǎn)品的可靠性在98%以上，實(shí)際壽命為計(jì)算壽命的8倍到30倍，而國產(chǎn)軸承可靠性僅為96%，實(shí)際壽命為計(jì)算壽命的3到5倍，這就意味著“能用”和“好用”完全是兩個(gè)概念，大飛機(jī)C919、運(yùn)20和高鐵采用進(jìn)口軸承的原因便是如此。
從2004年開始，我國開始重點(diǎn)發(fā)展高速鐵路和機(jī)車裝備，采取引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的思路，我國鐵道部從西門子引進(jìn)了時(shí)速350公里的高速列車，并且得到了全車制造技術(shù)，中國高鐵開始擁有自己的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并且不受任何限制對(duì)外出口，但這并不意味著高鐵車身所有的零部件都實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，我們的核心競(jìng)爭(zhēng)力主要是全車制造、牽引供電系統(tǒng)和運(yùn)行控制系統(tǒng)等，在市場(chǎng)全球化時(shí)代，你不可能要求一家企業(yè)或者一個(gè)國家，掌握高尖端領(lǐng)域的全種類技術(shù)。
雖然高鐵軸承僅是一個(gè)小部件，但牽一發(fā)而動(dòng)全身。軸承主要分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩類，而高鐵所用的滾動(dòng)軸承一般分為P0、P2、P4、P5和P6五個(gè)等級(jí)，軸承精度隨著等級(jí)升高。
像高端數(shù)控機(jī)床的主軸采用的是P5、P6等級(jí)，而航空、高鐵等高科技領(lǐng)域采用的則是P4等級(jí)。在近十年內(nèi)，我國高鐵所用的高端軸承主要是從SKF、德國FAG、美國TIMKEN等公司引進(jìn)。
在這些公司的高端軸承中，我們可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)基礎(chǔ)性問題，那就是“高性能的材料”和“高質(zhì)量的加工”。制作高鐵軸承的材料就是素有“鋼中之王”稱號(hào)的軸承鋼，它是高鐵冶煉中要求最嚴(yán)格的鋼種之一。而如何鍛造出“高純凈度”和“高均勻性”的軸承鋼，將鋼中含氧量控制在最低，一直是我國鋼鐵企業(yè)面臨的難題。
但經(jīng)過數(shù)十年的攻關(guān)，我們已經(jīng)攻克生產(chǎn)工藝中的諸多難點(diǎn)，并且躍居為軸承鋼生產(chǎn)大國，而關(guān)鍵就在于將稀土加入到冶鋼步驟中，這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(chǎn)出來的軸承鋼也被稱作高端稀土軸承鋼。
目前我們雖然能造軸承鋼，但主要是電渣軸承鋼，其質(zhì)量和純度還有待提高，而國外采用的真空脫氣冶煉技術(shù)打造的超高純軸承鋼，是我們下一步的目標(biāo)。
在高性能的材料解決后，剩下就是高質(zhì)量的加工。高鐵軸承制造涉及學(xué)科門類眾多，歐美由于掌握超長(zhǎng)壽命鋼技術(shù)、細(xì)質(zhì)化熱處理技術(shù)和先進(jìn)的密封潤滑技術(shù)等，才得以生產(chǎn)出高質(zhì)量的軸承，這也導(dǎo)致國內(nèi)外高鐵軸承在精度、軸承振動(dòng)、壽命和可靠性上仍存在一定的差距。
