​高端軸承製造出來到底有多難（nán）？

軸承是機械設備中不（bú）可或缺的核心零（líng）部件，主要功能是（shì）支撐機（jī）械旋轉體，降低摩擦係數並保證回（huí）轉精度。它是數學物理等理論加（jiā）上材（cái）料科學、熱處理技（jì）術、精（jīng）密加工（gōng）和數控技術等多學科的產物。無論飛機、汽車、高鐵（tiě）還（hái）是高精密機床，凡是旋轉的（de）部分，一般都需要軸承（chéng）。

當其他（tā）機件在軸上彼此產生相對運（yùn）動時，用來保持軸的中心位置及控製該運動的機件，稱為軸承。它可用於轉軸的互相滾動，使轉軸轉動時產（chǎn）生的摩擦力減（jiǎn）至最低。

01早（zǎo）期的直線（xiàn）運動（dòng）軸承，是在（zài）撬板（bǎn）下放置一排木杆。這個技術可以追溯到修建卡夫拉金字塔的時候，雖然還沒有（yǒu）明（míng）確的證據。現代直線運動軸承使用的是（shì）同一種（zhǒng）工作原（yuán）理，隻不過是用滾球（qiú）代（dài）替滾子。

從重載車輪（lún）軸和機床主軸到（dào）精密鍾表零件，很多場合都需要旋轉（zhuǎn）軸承（chéng），最簡單的旋轉軸承是軸套軸承（chéng）。這種設計隨後被（bèi）滾動軸承替代，就是用很多圓柱（zhù）形的滾子替代原（yuán）先的襯套。最早投入使用的滾動軸承是鍾表匠（jiàng）約翰（hàn）·哈裏遜於1760年（nián）為製作H3計時（shí）器而發明的。

在意大利奈米湖的一艘古羅馬船隻上，發現了早期的球軸承實例，有個木製球（qiú）軸承用來支撐旋轉桌麵，這艘船建（jiàn）造（zào）於公元前（qián）40年。球軸承的各種不成熟因素（sù）中，有很重要的（de）一點就是球之間會發生碰撞，造成額外的摩擦。

第一個關於（yú）軸承（chéng）球溝道的專利是菲利普·沃恩在1794年獲得的。1883年，弗裏德裏希·費舍爾提出了使（shǐ）用（yòng）合適的生產機（jī）器磨製大小相同、圓度準確的鋼球，這奠定了創建（jiàn）軸承工業的基礎。1907年，SKF球軸承工廠的斯文·溫奎斯特設計了最早的現代自調心球軸承。

按照（zhào）相（xiàng）對運動的接觸（chù）形式軸承分為： 滾珠軸承、滾針軸承、圓錐滾柱軸（zhóu）承、滑（huá）動軸承、撓性軸承、空氣軸承、磁（cí）懸浮軸承、寶石軸承和含油（yóu）軸承等。

02雖然軸承結構簡單（dān），很多小作坊都能做（zuò）出來（lái），但軸承（chéng）具有很高的技術（shù）含量，甚至可作為衡量一個國家（jiā）科技、工業實力的重要標準。當今世界科技工業（yè）強國無一例外都是軸承研發製造強國。

世（shì）界軸承市場70%以上的份額，被十大跨國軸承（chéng）集團公司所占據，其中美國占23%、歐盟占21%、日本占19%。世界軸承（chéng）市場基本是由日本NSK 等（děng）五大公司、瑞典SKF 公司、德國FAG 等兩家公司、美國Timken 等（děng）幾家（jiā）公司所主導。

同時，世界軸承行業的高端市場被上述企業所壟斷，而中低端市場則主要集中於中（zhōng）國。而我國瓦軸等10家最大的軸承（chéng）企業，銷售額僅占全行業的24.7%，前30家（jiā）的生產集中（zhōng）度也（yě）僅為37.4%。

近幾年（nián），我國軸承工業已形成一整套獨立完整的（de）工（gōng）業體係，無論從軸承產量，還（hái）是軸承銷售（shòu）額，我國都已經邁入軸（zhóu）承工業大（dà）國行列，位列世界第三。數據顯示，2017年，我國軸承（chéng）行業規模以上企業主營業務收入1788億元，軸承產（chǎn）量210億套。能夠生產小至內徑（jìng）0.6毫米，大至外徑11米，共計多達9萬（wàn）多個品種規格的軸承。

數據來（lái）源：中國軸承工（gōng）業協會、中商產業研究院整理2006年至2017年，我國軸承出口（kǒu）額增長較穩定，增速高於進口，進（jìn）出口貿易順差呈增（zēng）長趨勢，2017年貿易順差達15.50億美元。且對比進出口軸承單價，近幾年我國進出口軸承價差較大，但價差幅度逐年減小，反映出（chū）我國軸承行業技（jì）術含量雖然與先進水平尚存在一（yī）定差距，但在追趕（gǎn）中。同時反映（yìng）出（chū）我國中低端軸承產能過剩（shèng），高端軸承產能不足（zú）的現狀。

數據來源：中國軸承工業（yè）協會、中商產業（yè）研究院整理當前，國（guó）產軸承的設計和（hé）製造技術基本上是模（mó）仿，產品開發能力低，在某些核心技（jì）術的研發領域甚至還是空白。雖然對國內主機的配套率達（dá）到80%，但（dàn）高（gāo）速鐵路客車（chē）、中高檔轎車、計算機（jī）、空調、高（gāo）水平軋機等重要（yào）主機的配（pèi）套和維修軸承，基本上依靠進口。

國產軸承製造工藝和工藝裝備技術發展緩慢，車加工數控率（lǜ）低，磨加（jiā）工自（zì）動化水平低，全國（guó）僅有200多條自動（dòng）生產線。對軸承壽命（mìng）和可靠性至（zhì）關（guān）重要的先進熱處理工藝和裝備，如控製氣氛保護加熱、雙細（xì）化（huà）、貝氏體淬（cuì）火等覆（fù）蓋率低，許多技術難題攻關未能取得突破。

軸承鋼新鋼種（zhǒng）的研發，鋼材質量的提高，潤滑、冷卻、清洗和磨料磨具等相（xiàng）關技術（shù）的（de）研發，尚不能適應軸（zhóu）承產品水平和質量提高的要求（qiú）。

以最常見的深溝球軸承為例，國外先進產品的（de）實際壽命一般為計算壽命的8倍以上，最高可達30倍以上，可靠性（xìng）為98%以上。

而國產軸承的壽命（mìng）一般為計算壽命的3~5倍，可靠性（xìng）為96%左右，差距還是很顯著的。這對於普通的運（yùn）動機械來說，問題不算太大（dà）。但是在高端領域就很難（nán）接受了，因此國內航空軸承、高鐵軸承、機器人軸承等基（jī）本以進口軸承為主。03高鐵、大飛機、重載型武器（qì）等高端裝備（bèi）上都有高端軸承的使用需求，而（ér）要滿足高端軸承在精度、性能、壽命和可靠性等方麵的要求，軸承（chéng）材料的高質量和可靠性是決定性（xìng）因素。▲維護F110發（fā）動機（jī）風扇軸（zhóu）承由於物體的高速旋轉，軸承的各個部位要承受變應力、高頻的作用，一般單位麵積壓力高達每平方毫米1500到5000N在這些因素的作用下，軸（zhóu）承很（hěn）容易產生應力疲勞，進而造成疲勞剝落，使得軸承失去其作用，與此（cǐ）同時滾（gǔn）動（dòng）軸承（chéng）還需承受離心力、摩擦力、高溫、腐蝕等因（yīn）素，這也使得要造好軸承，就得用好鋼。

在滾動軸承的四大組成部（bù）分中，除保持器外，內、外套圈（quān）、滾動體（滾珠、滾柱或滾針）都（dōu）是由軸承鋼組（zǔ）成，而軸承鋼素有“鋼中之王”的稱號，是鋼鐵生產中要（yào）求最嚴的鋼種（zhǒng）。

軸（zhóu）承鋼的質量主要取決於以下四個因素（sù）：一（yī）是鋼中的夾雜物含量（liàng）、形態、分布和大小；二是鋼中的碳化（huà）物含量、形態、分布和大小（xiǎo）；三是鋼中的中心疏鬆縮孔和（hé）中心偏析；四是軸承鋼產品性能的一致性（xìng）。這四個（gè）因素可以歸納為純淨度和均勻性指標。

▲高端軸承鋼中（zhōng）均勻細（xì）小的碳化物（wù）組織和熱處（chù）理後均勻分布的細（xì）小碳化物其中，純淨（jìng）度要求材料中（zhōng）的夾（jiá）雜物盡量少，純淨度（dù）的好壞對軸承的疲勞壽命有直接影響；而均勻性則要求材料中的夾雜物和碳化物顆粒細小、彌散，這會影響到軸承製造中熱處理後的變形（xíng）、組織（zhī）均勻性等。

我們國（guó）家製軸工藝（yì）已經接近世界頂尖水平，但材質——也就是高端（duān）軸承（chéng）用鋼幾乎（hū）全部依賴（lài）進口。

“PPM”在煉鋼中是氧含量的單位，意（yì）指百萬（wàn）分率或百萬分之幾。一般而言，在鋼鐵行業，8個PPM的鋼（gāng）屬於好鋼；5個PPM的鋼屬於頂級鋼，正是高端軸承所需要的。

高端軸承用鋼的研發、製造與銷售基本上被世界軸（zhóu）承巨頭美國鐵姆肯（kěn）、瑞典SKF所壟斷。前幾年，他們分別在山東煙台（tái）、濟南建立（lì）基（jī）地，采購中國的低端材質，運用他們（men）的核（hé）心技術做成高端軸（zhóu）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（běn）優質的鋼變得更加“堅強”。但怎麽（me）加，這是世界軸承（chéng）巨（jù）頭們的核心秘（mì）密。

近日，中科院金屬（shǔ）所材料加工模擬研究團隊通過對單重百噸級大（dà）鋼錠的實物解剖和計算，發現雜質是導致成分不均勻的主要根源，據此開發了商用稀土合金的純淨化製備技術和稀土在鋼中特（tè）殊（shū）加入（rù）技術，從而突破（pò）了稀土在鋼中進行工業化應用的技術瓶頸，實現了在鋼中添加稀土後的工藝順行和性能穩定。

以日本NSK軸承為例（lì），它是從專研基礎科學開始研發製造軸承的，以摩擦學技術、材料技術、機電一體化技術和解析技（jì）術為四大核心技術。（華為任正非老先生近期采訪也多（duō）次提到要重視基礎科學）。

正是因為這種無與倫比的研發精神，NSK從一（yī）家日本加工企業演變成了一家世界級的軸承巨頭。

▲NSK技術（shù）發展曆（lì）程（chéng）我們國家已經能造出好（hǎo）鋼，接（jiē）下來要做的就（jiù）是如何將其運用在軸（zhóu）承上，高端軸承（chéng）還涉及材料、設計、高精度加工（gōng）、軸承製造等技（jì）術（shù）難題，還有一些交（jiāo）叉學科如（rú）疲勞與破壞、潤滑學等，因此我國距離高（gāo）端軸承技術（shù）還有一（yī）定差距。