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1/ 轴承当前状态
全球70%以上的轴承市场被北朝前十强轴承回收占据,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北朝日轴承回收、瑞典北朝日轴承回收、德国FAG、美国组成和其他几家公司主导。
同时,全球轴承行业的高端市场被上述企业垄断,而低端市场主要集中在中国。而我国瓦轴等10大轴承企业销售额仅占全行业的24.7%,前30家企业的生产集中度仅为37.4%。
目前,我们的设计制造技术基本上是模仿,产品开发能力低下,甚至在一些核心技术的研发上还存在差距。虽然国产主机配套率已达80%,但高铁客车、中高档轿车、计算机、空调、高档轧机等重要主机配套维修轴承 基本靠进口。
可控气氛保护加热、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装备覆盖率低,许多技术难题尚未突破。
轴承新钢种的研发,钢材质量的提高,润滑、冷却、清洗、磨具等相关技术的研发,不能满足轴承产品水平的要求和质量提升。
我国轴承行业制造工艺和装备技术发展缓慢,车削数控率低,磨削自动化水平低。全国只有200多条自动化生产线。
2/ 制造高端轴承的难点
“高端的轴承要靠进口,为什么我们不能自己生产呢?” 中科院山东省技术转化中心常务副主任王东升在考察了东部三省、浙江、山东等五六个省份后,找到了答案:最大的问题在于材料,“没有好钢,高端轴承永远造不出来”。
轴承作为机械设备中不可或缺的核心部件,支撑着机械旋转体,降低其摩擦系数,保证其旋转精度。
毫不夸张地说,发动机中的轴承一直在“炼狱”中工作——它不仅要长时间以每分钟数万转的速度高速运转,而且还承受各种形式的应力挤压、摩擦和超高温。这对轴承的精度、性能、寿命和可靠性提出了很高的要求,而决定这四点的关键因素在于其材质。
遗憾的是,虽然我国制轴技术接近世界顶尖水平,但材料——也就是高端轴承钢材几乎完全依赖进口。
近日,科技日报记者前往华东某大型国有钢铁集团采访,了解到后者的尴尬。作为“中国企业100强”之一,这家钢铁集团拥有自己的优质钢材基地,但无法生产轴承高端钢材,只能依赖进口。不久前,它花费近亿元进口轴承用钢材。
“PPM”是炼钢中氧含量的单位,意为百万分率或百万分之几。一般来说,在钢铁行业,8PPM的钢是好钢;5 PPM 的钢材是顶级钢材,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和瑞典SKF垄断。几年前,他们分别在山东烟台和济南建立基地,在中国采购低端材料,用他们的核心技术做高端轴承,以十倍的价格卖到中国市场价格。
在炼钢过程中加入稀土元素,可以使原本优质的钢材更加坚固。但如何添加是世界轴承巨头们的核心秘诀。
每一辆从生产车间出来的高铁,只要时速超过140公里,基本上都是进口的轴承。
中国是轴承大国,为什么不是轴承强国?
2019年中国轴承产量196亿套,经济规模位居世界第三。像机床行业,我们一直有巨大的产能和规模,但只有少数前沿领域突破了国外封锁,大量高端产品还依赖进口。
有人会问,我们的99A坦克座圈不仅可以让十吨重的炮塔运转自如,还能承受滑膛炮的后坐力,而且这个坦克座圈是一个巨大的滚动轴承,在目前,大多数国家甚至无法触及这个轴承边缘。我们的卫星上也有太阳能电池板,依靠固体润滑剂轴承,可以随时调整相对于太阳的角度,不需要时不时给轴承加润滑油,而这种轴承能够拿到手的国家也是寥寥无几。
尽管如此,我们仍然是一个轴承大国,而不是一个轴承强国。与其他机械零件不同,高端轴承对材料、加工工艺和经验的要求特别严格,因为这些指标决定了轴承未来的可靠性和寿命。比如轴承深沟球轴承,在两个钢圈之间有钢球,国外产品的可靠性在98%以上,实际寿命是计算寿命的8到30倍skf轴承回收,而国内的轴承可靠性只有96%,实际寿命是计算寿命的3到5倍,也就是说“可用”和“好用”完全是两个概念,大飞机C919,运20和高铁这就是导入轴承的原因。
从2004年开始,我国开始着力发展高铁和机车装备,采取引进先进技术、联合设计生产的思路。我们开始拥有自己的自主知识产权,出口不受任何限制,但这并不意味着高铁车体的所有部件都实现了国产化。我们的核心竞争力主要在整车制造、牵引供电系统和运行控制系统等方面。在市场全球化的时代,你不能要求一个企业或一个国家掌握高科技领域的各种技术。
高铁轴承虽然只是一小部分,但却牵动着全身。轴承主要分为滚动轴承和滑动轴承,而高铁使用的滚动轴承一般分为五个等级:P0、P2、P4、 P5 和 P6。轴承准确度随等级增加。
高端数控机床主轴采用P5、P6材质,航空、高铁等高科技领域采用P4材质。近十年来,我国高铁使用的高端轴承主要从SKF、德国FAG、美国等公司进口。
在这些公司的高端轴承中,我们可以发现两个基本问题,即“高性能材料”和“高质量加工”。用于制造高铁轴承的轴承钢就是被誉为“钢中之王”的轴承钢。是高铁冶炼中要求最严格的钢种之一。如何锻造出“高纯度”、“均匀度高”的轴承钢,并将钢中的氧含量控制在最低水平,一直是困扰我国钢铁企业的难题。
然而,经过几十年的研究skf轴承回收,我们克服了生产过程中的重重困难,成为轴承钢材的主要生产商。关键在于在炼钢过程中添加稀土元素,影响钢材的疲劳寿命。大尺寸夹杂物减少 50%,导致 轴承 钢也称为高端稀土 轴承 钢。
目前虽然能生产轴承钢,但主要是电渣轴承钢,其质量和纯度有待提高,真空脱气冶炼技术生产的超高纯轴承国外采用>钢铁是我们的下一个目标。
解决了高性能材料之后,剩下的就是高质量的加工了。高铁轴承的制造涉及到很多学科。欧美之所以能够生产出优质的轴承,是因为他们掌握了超长寿命钢材技术、细晶粒热处理技术、先进的密封和润滑技术。这也导致轴承国内外高铁在精度、轴承振动、寿命和可靠性等方面仍有一定差距。
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