【康沃真空網(wǎng)】1/ 軸承現(xiàn)狀
世界軸承市場70%以上的份額，被十大跨國軸承集團公司所占據(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。
同時，世界軸承行業(yè)的高端市場被上述企業(yè)所壟斷，而中低檔市場則主要集中于中國。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%。
當前我們的設計和制造技術基本上是模仿，產(chǎn)品開發(fā)能力低，在某些核心技術的研發(fā)領域甚至還是空白。雖然對國內(nèi)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(diào)器、高水平軋機等重要主機的配套和維修軸承，基本上依靠進口。
對軸承壽命和可靠性至關重要的先進熱處理工藝和裝備，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(fā)，鋼材質(zhì)量的提高，潤滑、冷卻、清洗和磨料磨具等相關技術的研發(fā)，尚不能適應軸承產(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發(fā)展緩慢，車加工數(shù)控率低，磨加工自動化水平低，全國僅有200多條自動生產(chǎn)線。
2/高端軸承制造難點
“高端軸承依賴進口，為什么我們自己造不出來？”在調(diào)研了東三省、浙江、山東等五六個省份之后，中科院山東技術轉(zhuǎn)化中心常務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，永遠造不出高端軸承”。
作為機械設備中不可或缺的核心零部件，軸承支撐機械旋轉(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)動機中的軸承一直在“煉獄”中工作——它不僅要以每分鐘上萬轉(zhuǎn)的速度長時間高速運轉(zhuǎn)，還要承受著各種形式的應力擠壓、摩擦與超高溫。這對軸承的精度、性能、壽命和可靠性提出了高要求，而決定這四點的關鍵因素，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口。
最近，科技日報記者到華東某大型國有鋼鐵集團采訪，了解到后者的尷尬。作為“中國企業(yè)100強”，這家鋼鐵集團擁有自己的精品鋼基地，但卻做不出軸承用高端鋼，只能依賴進口，前不久，花了近1億元進口軸承用鋼。
“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PPM的鋼屬于好鋼；5個PPM的鋼屬于頂級鋼，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、濟南建立基地，采購中國的低端材質(zhì)，運用他們的核心技術做成高端軸承，以十倍的價格賣給中國市場。
煉鋼過程中加入稀土，就能使原本優(yōu)質(zhì)的鋼變得更加“堅強”。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，只要時速超過每小時140公里，用的基本上是進口軸承。
中國是軸承大國，為何不是軸承強國？
2019年整年中國軸承產(chǎn)量為196億套，經(jīng)濟規(guī)模位居世界第三。和機床行業(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)尖端領域突破了國外封鎖，大量的高端產(chǎn)品仍然依賴進口。
有人或許會反問，我們的99A坦克座圈，不僅能讓上十噸的炮塔運轉(zhuǎn)自如，還能承受住125毫米滑膛炮的后坐力，而這個坦克座圈就是一個巨大的滾動軸承，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，可以隨時調(diào)整相對于太陽的角度，并不需要時常去給軸承添加潤滑油，而這類軸承同樣沒有幾個國家能夠染指。
但即使這樣，我們?nèi)灾荒芩闶禽S承大國，而不是軸承強國。不同于其他機械零件，高端軸承對于材料、加工工藝和經(jīng)驗的要求特別苛刻，因為這些指標決定了軸承今后的可靠性和壽命。例如兩個鋼環(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，實際壽命為計算壽命的8倍到30倍，而國產(chǎn)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”完全是兩個概念，大飛機C919、運20和高鐵采用進口軸承的原因便是如此。
從2004年開始，我國開始重點發(fā)展高速鐵路和機車裝備，采取引進先進技術，聯(lián)合設計生產(chǎn)的思路，我國鐵道部從西門子引進了時速350公里的高速列車，并且得到了全車制造技術，中國高鐵開始擁有自己的自主知識產(chǎn)權(quán)，并且不受任何限制對外出口，但這并不意味著高鐵車身所有的零部件都實現(xiàn)了國產(chǎn)化，我們的核心競爭力主要是全車制造、牽引供電系統(tǒng)和運行控制系統(tǒng)等，在市場全球化時代，你不可能要求一家企業(yè)或者一個國家，掌握高尖端領域的全種類技術。
雖然高鐵軸承僅是一個小部件，但牽一發(fā)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。
像高端數(shù)控機床的主軸采用的是P5、P6等級，而航空、高鐵等高科技領域采用的則是P4等級。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。
在這些公司的高端軸承中，我們可以發(fā)現(xiàn)兩個基礎性問題，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”稱號的軸承鋼，它是高鐵冶煉中要求最嚴格的鋼種之一。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，我們已經(jīng)攻克生產(chǎn)工藝中的諸多難點，并且躍居為軸承鋼生產(chǎn)大國，而關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打造的超高純軸承鋼，是我們下一步的目標。
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科門類眾多，歐美由于掌握超長壽命鋼技術、細質(zhì)化熱處理技術和先進的密封潤滑技術等，才得以生產(chǎn)出高質(zhì)量的軸承，這也導致國內(nèi)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。
