制造业中高端轴承的困难

2020年4月4日

制造高端的难度轴承小号


该轴承是在机械设备中不可缺少的核心组件。它的主要功能是支撑机械旋转体,降低摩擦系数,并确保旋转精度。这是数学物理等理论以及材料科学,热处理技术的产品,精密加工和数控技术。无论飞机,汽车,高铁,高精密机床,所有旋转零件一般需要的轴承。

当其他机械部件移动相对于彼此的中,机械部件用于维持的中心位置和控制运动是所谓的轴承。它可用于旋转的相互旋转当旋转以最小化所产生的摩擦力旋转。


该-难度的制造高端轴承下的中国-PTJ数控机械加工店
制造高端轴承-PTJ面临的困难CNC加工

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在早期的直线运动轴承,木杆的一排置于滑移下。这种技术可以追溯到当卡夫拉金字塔建成时,虽然没有明确的证据呢。现代直线运动轴承用相同的操作原理,但是使用辊来代替辊。

从重型轮轴和机床主轴到精密时钟部件,旋转轴承,需要在许多应用中。最简单的旋转轴承是套筒轴承。这种设计随后被滚动轴承,它使用许多圆柱滚子,以取代原来的替换衬套秒。最早的滚动轴承由钟表匠约翰·哈里森于1760年发明,使H3计时器。

滚珠轴承一个早期的例子,是对湖纳伊米,意大利古罗马船发现。木球轴承被用于支持旋转台。这艘船建造于公元前40年。其中的球轴承不成熟的因素,这些球会发生碰撞,造成额外的摩擦是非常重要的。

是由菲利普Vaughn的在1794年获得在轴承滚道的第一个专利在1883年,弗里德里希费舍尔提出了使用合适的生产机器的研磨相同的尺寸和圆度精确,这对于创作轴承奠定了基础的钢球行业。1907年,SKF球轴承工厂的斯文Winquist设计了最早的现代自调心球轴承。

根据相对运动的接触形式,轴承分为:球轴承,滚针轴承,圆锥滚子轴承,滑动轴承,柔性轴承,空气轴承,磁轴承悬浮液,宝石轴承和含油轴承。

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虽然轴承的结构简单,很多小作坊能做好,但轴承具有较高的技术含量,它甚至可以作为一个重要的标准来衡量国家的科技实力。当今世界科学技术无一例外的权力,是轴承R&d和生产的权力。

超过世界轴承市场的70%是由十大跨国轴承集团公司,其中美国占23%占用,欧盟占21%,日本占19%。世界轴承市场基本上是由五家公司占主导地位,如NSK在日本,两家公司包括瑞典SKF,FAG在德国,一些公司如铁姆肯公司在美国。

与此同时,全球轴承行业的高端市场被上述公司所垄断,而中低端市场主要集中在中国。10家最大的轴承公司在中国,如瓦轴,仅占24.7%,该行业的销售,而排名前30位生产集中度仅为37.4%。

近年来,中国的轴承行业已形成了一套独立完整的工业体系。无论轴承产量或轴承的销售,中国已进入大型轴承工业国家的行列,在世界排名第三。数据显示,在2017年,规模以上企业在中国轴承行业的主营业务收入为178.8十亿人民币,轴承产量为21件十亿套。它可以产生轴承为0.6毫米的内径,外径11米,总的超过90,000规格。

从2006年到2017年,中国轴承出口值的增长相对稳定,增长幅度比进口高出。进出口贸易顺差呈逐年上升的趋势。在2017年,贸易顺差达到1.55十亿美元。与进口和出口轴承单价相比,中国的进口和出口轴承之间的价格差一直比较大,近年来,但价格差异已经逐年减少,反映了尽管中国轴承行业的技术含量仍具有先进水平有一定差距,但仍追赶。与此同时,它反映的低端轴承在中国的不足,高端轴承产能过剩的现状。

目前,国产轴承的设计和制造技术基本上是模仿,产品开发能力低,而且在某些核心技术的研究和开发,甚至空白。虽然国内主机的配套率达到80%,重要的大型机,如高速铁路客车的配套和维修轴承,中至高档轿车,电脑,空调,以及高层次的轧机基本依靠进口。

国内轴承的制造技术和工艺设备技术的发展是缓慢的,转动的数控率低,和研磨自动化水平是低的。目前在全国只有200多条自动生产线。先进的热处理工艺和设备对轴承寿命和可靠性至关重要,如控制气氛保护加热,双细化,贝氏体淬火,具有覆盖率低,许多技术难题尚未克服。

在研究和开发新的轴承钢种的开发,钢材质量的提高,以及相关的技术,如润滑,冷却,清洗和磨料工具的开发一直无法满足轴承产品水平和质量提高的要求。

以最常用的深沟球轴承作为一个例子,国外先进产品的实际寿命通常比计算寿命的8倍,最多不超过30倍以上是,可靠性是98%以上。

的国产轴承寿命一般为所计算出的生命3〜5倍,并且可靠性是约96%。差距还是非常显著。对于普通的体育机器,问题不是太大。但是,它是很难在高端领域接受,所以国内航空轴承,高速铁路轴承,机器人轴承等基本上都是主要靠进口轴承。

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高速铁路,大飞机,重型武器和其他高端设备有高端的轴承,但要满足的精度,性能,寿命和可靠性,质量和可靠性方面的高端轴承的要求轴承材料是决定性的因素。

由于对象的高速旋转时,轴承的各个部分都受到可变应力和高频。一般地,每单位面积的压力是高达1500至每平方毫米5000N。在这些因素中,轴承很容易出现应力疲劳,这可能会导致疲劳剥离的轴承失去其功能,并在同一时间,滚动轴承也需要承受因素,例如离心力,摩擦力,耐高温,耐腐蚀等这也使我们有必要利用好钢使轴承。

间滚动轴承,除了保持器,所述内,外环,和滚动元件(滚珠,滚子或针状)的四个主要部件由轴承钢,轴承钢是被称为“钢铁王”是最苛刻的钢种在钢铁生产。

轴承钢的质量主要取决于以下四个因素:一个是在钢中夹杂物的含量,形态,分布和尺寸;第二个是在钢中的碳化物的含量,形态,分布和尺寸;第三个是在钢中孔和中心偏析的中心疏松;第四,轴承钢产品性能的一致性。这四个因素可以概括为纯度和均匀性的指标。

其中,纯度要求在材料中的夹杂物是尽量少,纯度的质量对轴承的疲劳寿命有直接的影响;而均匀性要求在材料中的夹杂物和碳化物颗粒为细和分散,这将影响热处理后的轴承变形和结构的均匀制造。

我国的轴制造工艺已接近世界顶级水平,但材料,也就是说,高端轴承钢几乎全部依靠进口。

“PPM”为在炼钢氧含量的单元,这意味着每百万份每一百万份或部分。一般而言,在钢铁行业,8个PPM钢是好钢;5个PPM钢是高档钢材,这是什么高端轴承需要。

在R&d,制造,销售于一体的高端轴承钢基本上都是由世界轴承巨头铁姆肯美国和瑞典SKF垄断。几年前,他们在烟台,山东济南分别建立基地,从中国购买低端的材料,使用自己的核心技术,使高端轴承,并把它们卖给了中国市场在价格的十倍。

稀土在炼钢过程中加入可以使原有的高品质钢更“强势”。但如何添加,这是世界轴承巨头的核心秘密。

近日,中国中科院金属研究所的材料加工模拟研究小组已经发现,杂质成分不均匀的通过大100吨的单钢锭的物理解剖和计算的主要来源。特殊的除了技术,以钢突破钢铁工业应用稀土的技术瓶颈,实现了加入稀土钢后向前的过程中,性能稳定。

以日本NSK轴承为例,它开始发展,并从专门从事基础科学,具有摩擦技术,材料技术,机电一体化技术和分析技术四大核心技术制造的轴承。

正是由于这个无与伦比的R&d的精神,NSK已经从日本加工企业发展成为世界一流的轴承巨头精确。

我国已经能够让好钢,接下来要做的就是如何将其应用到轴承。高端轴承还包括在材料,设计,加工精度高,轴承制造,以及一些交叉学科,如疲劳和损坏,润滑等的技术困难,因此仍有中国和高端轴承之间的一定的间隙技术。


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