在《机械基础件基础制造工艺和基础材料产业“十二五”发展规划》中,轴承被列为“机械基础件、基础制造工艺和基础材料”之首,这充分彰显了轴承在工业领域的重要地位。自年菲利普·沃恩获得首个关于轴承球沟道的专利以来,轴承的发展历史已有余年。年,弗里德里希·费舍尔提出了使用专用生产机器磨制大小一致、圆度精准的钢球,为轴承工业的建立奠定了坚实基础。到了年,SKF球轴承工厂的斯文·温奎斯特更是设计了首款现代自调心球轴承,进一步推动了轴承技术的发展。
然而,制造高质量轴承并非易事。轴承在高速旋转过程中,各个部位需承受高强度摩擦力、高温、变应力及高频作用,单位面积压力高达每平方毫米N至0N。这些因素极易导致轴承产生应力疲劳和疲劳剥落,从而失去其应有的作用。此外,滚动轴承还需应对离心力、摩擦力、高温及腐蚀等多重挑战。因此,要制造出优质的轴承,必须选用高品质的材料。
轴承钢的质量是制造高质量轴承的关键。它受到钢中夹杂物、碳化物含量及分布、中心疏松缩孔和中心偏析等多个因素的影响。同时,轴承钢产品性能的一致性也是不可或缺的。这些因素共同构成了材料纯净度和均匀性的评价指标。
在炼钢过程中,需要严格控制化学成分的添加时机和数量,这需要深厚的科学理论和丰富的实践经验。而且,“PPM”在炼钢中是氧含量的单位,但在质量管理中,它意味着百万分之一的机会。例如,8个PPM的钢被视为优质钢,而5个PPM的钢则更是顶级钢,专为高端轴承而设计。此外,精密轴承钢的P级也需达到5级以上。
遗憾的是,高端轴承用钢的研发、制造与销售目前仍被世界轴承巨头如美国铁姆肯和瑞典SKF所垄断。Timken公司,作为全球轴承和机械动力传动产品的佼佼者,一直引领着行业的技术潮流。而瑞典的SKF,即SvenskaKullargerfabriken公司,同样在轴承制造领域享有盛誉。谈到精密轴承的制造,其难度不言而喻。这不仅仅体现在几何精度、定位精度和加工精度的稳定性上,更涉及到长期保持精度的问题。要想制造出高质量的精密轴承,精密机床的加工是不可或缺的。没有精密机床,想要生产出精密轴承几乎是不可能的。
此外,热处理工艺和设备对轴承的寿命和可靠性至关重要。由于轴承需要在不同的工作环境下运行,如高速、低温、高温等,因此需要采用不同的热处理工艺来满足这些要求。同时,热处理的稳定性也是一个重要的考量因素。为了确保轴承钢热处理的稳定性,必须依赖先进的热处理设备和技术。
以深沟球轴承为例,国外先进产品的实际寿命远超计算寿命,可靠性也极高。然而,国产轴承在这方面还存在显著差距。这不仅影响了普通运动机械的性能,更在高端领域如航空、高铁、机器人等领域带来了严重挑战。因此,国内市场对这些高端轴承的需求主要依赖进口。
全球范围内,奥地利爱协林、德国易普森、美国应达工业和意大利特诺恩等热处理企业均处于行业领先地位。它们不仅提供各种先进的热处理设备和技术,还在感应技术、烧嘴技术等方面取得了重要突破。这些企业的存在和发展,无疑为全球轴承制造行业注入了强大的动力和活力。ENRX,由原EFDINDUCTION与IPTTECHNOLOGY合并而成,在感应加热、无线感应充电及无接触供电领域独树一帜,稳居行业前列。美国西科沃克(SECOWARWICK)作为全球热处理及冶金解决方案的佼佼者,在真空热处理、气氛热处理等多领域展现出领先技术。中国丰东热公司则集热处理设备制造、加工服务、售后服务及咨询服务为一体,为客户提供全方位的热处理解决方案。
此外,轴承所使用的润滑剂、冷却剂、清洗剂以及磨料磨具等技术的研发,同样对轴承产品的性能、质量和寿命有着至关重要的影响。全球范围内,各大顶级润滑油品牌如荷兰Shell壳牌、美国Mobil美孚、英国Castrol嘉实多等,都在为轴承制造行业提供高品质的润滑油产品和技术支持。美国雪佛龙金富力,隶属于世界知名的美国雪佛龙公司,不仅是全球最大的能源公司之一,还是全球领先的石油公司。在轴承领域,存在一些特殊应用场合,如磁力强、高温、真空、腐蚀严重或维修困难等,这时陶瓷轴承便大显身手。这些场合下,普通轴承往往难以胜任,而陶瓷轴承则能确保设备的稳定运行和轴承的持久寿命。全球范围内,几大顶尖的陶瓷轴承品牌如瑞典的SKF斯凯孚、德国的FAG费舍尔、日本的NSK精工株式会社、NTN恩梯恩公司以及美国的TIMKEN铁姆肯等,都在各自的领域内树立了卓越的口碑。
此外,空气轴承(又称气浮轴承)作为一种以气体为润滑剂的滑动轴承,近年来也备受瞩目。其特殊之处在于,气体润滑剂不仅环保节能,还能在真空环境下或其他润滑油难以发挥作用的场合下发挥出色的性能。值得一提的是,美国TIMKEN铁姆肯公司在气浮直线轴承领域处于世界领先地位。
在全球高端精密轴承市场上,十大跨国轴承集团公司占据着超过70%的份额。其中,美国、欧盟和日本分别占据着23%、2%和9%的市场份额。尽管中国在轴承领域已取得显著进展,尤其是在中低端市场上占据着举足轻重的地位,但高端轴承市场仍面临挑战。目前,中国高铁部分高端轴承仍依赖进口,主要来自瑞典、德国和日本等国的顶级企业。然而,洛阳LYC轴承公司已成功研发出我国首套时速公里的高铁轴承,并正在接受严格测试,预示着中国高铁未来有望实现国产高端轴承的自主供应。
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