河北萬轉騰遠|| 為何(hé)高端軸承難以(yǐ)制造？兩大關(guān)
世界軸(zhóu)承市場70%以上的份額，被十(shí)大跨國軸(zhóu)承集團公司所占據，其(qí)中(zhōng)美國占23%、歐盟占21%、日本(běn)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(gōng)司所主導。
同時(shí)，世界軸(zhóu)承行業的高端市場被上述企業所壟斷，而中低(dī)檔市場則主要集中于中國(guó)。而我(wǒ)國(guó)瓦軸等10家最大的軸承(chéng)企業，銷售額僅占全行業的24.7%，前30家的生産集中度(dù)也僅(jǐn)為37.4%。
當前我們的設計和(hé)制造技術基本上是模(mó)仿，産品開發能力低，在某些核心技(jì)術(shù)的研發領域甚至(zhì)還是空白。雖然對國内主機的配套率達到80%，但高速鐵路客車、中高檔轎車(chē)、計算機(jī)、空調器、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(kào)性至關重要的先進熱(rè)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(jì)術難題(tí)攻關未能取得突(tū)破。軸承(chéng)鋼新鋼種的研發(fā)，鋼材質量(liàng)的提高，潤滑、冷卻(què)、清洗和磨料磨具等相關技術的研(yán)發，尚不能适應軸承産品水平和質量提高的要求。我(wǒ)國軸承工(gōng)業的制造工藝和裝備技(jì)術發展緩慢，車加(jiā)工數控率低，磨加工自動化水平(píng)低，全國(guó)僅(jǐn)有200多條自動生産線“高(gāo)端軸承依賴(lài)進口，為(wéi)什麼我們自己造不出來？”在調研了東三省、浙江(jiāng)、山東等五六個省份之後，中科(kē)院山東技術轉(zhuǎn)化中心常務副主任王東升找到了(le)答案(àn)：最大的問題出在材質上(shàng)，“沒有好鋼，永遠造不(bú)出高端軸承”。作為機械設備(bèi)中不可或缺的核心零部件，軸承支撐機械旋轉體，降低其摩擦系數，并保證其回轉精度。毫不(bú)誇張地說，發動機中的軸承一直在“煉獄”中工作——它不(bú)僅要以每分(fèn)鐘上萬轉的速(sù)度長時間高速運轉，還要承(chéng)受(shòu)着各種形式的應力擠壓、摩擦(cā)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。遺憾的是，雖(suī)然我國的制軸工藝已經(jīng)接近世界(jiè)頂尖水平，但材質——也就是高端(duān)軸承用鋼幾乎(hū)全部依賴進口(kǒu)。
最近，科技日報記(jì)者到華東某(mǒu)大型國有鋼鐵集團采訪，了解到後者的(de)尴尬(gà)。作為“中國企(qǐ)業100強”，這家鋼鐵集(jí)團擁有自(zì)己的精品鋼基(jī)地，但卻做(zuò)不出軸承用高端鋼，隻能(néng)依賴進口，前不久，花了近1億元進口軸承用鋼(gāng)。“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，8個PPM的鋼屬(shǔ)于好鋼；5個(gè)PPM的鋼屬于頂級鋼，正是高端軸承所需要的。高端軸承(chéng)用鋼的研發、制造(zào)與銷(xiāo)售基(jī)本上被世界軸承巨頭美國鐵姆肯、瑞典SKF所壟(lǒng)斷(duàn)。前幾年，他們分别在山東煙台、濟南建立基(jī)地，采購中(zhōng)國的低端材質，運(yùn)用他們的核心技(jì)術做成高端軸承，以十倍的價格賣給中國市場。煉鋼(gāng)過程中加入稀土(tǔ)，就能(néng)使原本優質的鋼變得更加“堅(jiān)強”。但怎麼加，這是世界軸承巨頭們的核(hé)心秘密。每一列從生(shēng)産車間走出來的高鐵，隻要時速超過每(měi)小時140公裡，用的基本上是(shì)進口軸承。2019年整年(nián)中國軸承産量為196億套，經濟規(guī)模位居世(shì)界第三。和機(jī)床行業一樣，我們向來(lái)擁有(yǒu)龐大的産能和規模，但僅有少數尖端領(lǐng)域突破了國外(wài)封鎖，大(dà)量的高端産品仍然依賴進(jìn)口。有人或許會反問，我們的99A坦(tǎn)克座(zuò)圈，不(bú)僅能讓上十噸的炮塔運轉自如，還能承受住125毫米滑膛炮的後坐力，而這個坦克座圈(quān)就是(shì)一個巨大的滾動軸承(chéng)，目前(qián)大多數國家連這(zhè)種軸承的邊都摸(mō)不到。還(hái)有我國衛星上的太陽能(néng)帆闆，依靠固體潤滑劑軸承，可以随時調整相對于太陽的角度，并不需要時常去給軸承添加潤滑油(yóu)，而這類(lèi)軸承同樣沒有幾(jǐ)個國家(jiā)能夠染指。
但即使這樣，我們(men)仍隻能算是軸承大國，而不是軸承強(qiáng)國。不同于其他機械零件，高端軸(zhóu)承對于材料、加工工藝和經驗的要(yào)求特别苛刻，因為(wéi)這(zhè)些指标決定了軸承今後的可靠性和壽命。例如(rú)兩(liǎng)個鋼環間套着鋼珠的軸承——深溝球(qiú)軸承，國外産品(pǐn)的可靠性在98%以(yǐ)上，實際壽命為計算壽命(mìng)的8倍到30倍，而國(guó)産軸承可靠性僅為96%，實際(jì)壽命為計(jì)算壽命的3到5倍，這就意味着“能(néng)用”和“好用”完全是兩個概念，大飛機C919、運20和(hé)高鐵采用(yòng)進口(kǒu)軸承的原因便是如此。
從2004年(nián)開始，我國開始重點發展高(gāo)速鐵路和機車裝備，采取引進先進(jìn)技術，聯合設計生(shēng)産的思(sī)路，我國鐵(tiě)道部從西門子引進了時速350公裡的高速列車，并且得到了全(quán)車制(zhì)造技術，中國高鐵開始擁有自己的自主知識産權，并且不受任何限制對外(wài)出口，但這(zhè)并不意味(wèi)着高鐵車身所有(yǒu)的零部件都實現了國産化，我們的核(hé)心競争力主要是全車制造、牽引供電系統和運行控制系統等(děng)，在市場全球化時代，你不可能要求一家企業或者一個國家，掌(zhǎng)握高尖端領域的全種類技術。雖然高鐵軸承僅是一個小(xiǎo)部件(jiàn)，但牽一發(fā)而動全(quán)身。軸(zhóu)承主要分為滾動軸承和滑動軸(zhóu)承兩類，而高鐵(tiě)所用的滾動軸承一般分為P0、P2、P4、P5和P6五個等級，軸承精(jīng)度随着等級升高。像高端數控機(jī)床的主(zhǔ)軸采用的是P5、P6等級，而航空、高鐵等高科技(jì)領域采用的則是P4等級。在近十年内，我(wǒ)國(guó)高鐵所用(yòng)的高端軸(zhóu)承主(zhǔ)要是從SKF、德國FAG、美國(guó)TIMKEN等公司引進。在這些公司的高端(duān)軸承(chéng)中，我們可以發現兩(liǎng)個基礎性問題，那就是“高性能的材料”和“高質量的加工”。制作高鐵軸承(chéng)的材料就是素有“鋼中之王”稱(chēng)号的軸承鋼，它是高鐵冶煉中要求(qiú)最嚴格的鋼種之一。而如何鍛造出(chū)“高純(chún)淨度”和“高均勻性”的軸承鋼，将鋼中含氧量控制在最低，一直(zhí)是我(wǒ)國鋼鐵企(qǐ)業面臨的(de)難題。
但經過數(shù)十年的攻關，我們已經攻克生産工藝中的諸多難點，并且躍居為軸承(chéng)鋼生産大國，而(ér)關鍵就在于将稀土加入到冶鋼步驟中(zhōng)，這使得影響鋼材疲勞壽命的(de)大(dà)尺寸夾雜物減少(shǎo)了50%，因此生産出來的軸承鋼也被稱作高(gāo)端稀土軸承鋼。
目前(qián)我們雖然能造(zào)軸承鋼，但主要是電渣軸承鋼，其質量和純度還有待提高，而國外采用的真空脫氣(qì)冶煉技術打造的(de)超高純軸承鋼，是我們下一步的目标。在高性能的材料解決後，剩下就是高質量的加工。高鐵軸承制造涉(shè)及學科門類衆多(duō)，歐美由于掌握超長壽命鋼(gāng)技術、細質化熱處理技術(shù)和先進的密封潤滑技術(shù)等，才得以生産出高質量的軸承，這(zhè)也導緻國(guó)内外高鐵(tiě)軸承在精度、軸承振動、壽命和(hé)可靠性上仍存在一定的差距。
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