為何高端軸承難以制造？?jī)纱箨P(guān)鍵不可忽視，很多國(guó)家連邊都摸不到
你知道嗎？中國(guó)高鐵雖然橫掃國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，但核心部件“軸承”仍然依賴進(jìn)口。
每一列從生產(chǎn)車間走出來的高鐵，只要時(shí)速超過每小時(shí)140公里，用的基本上是進(jìn)口軸承。
中國(guó)是軸承大國(guó)，為何不是軸承強(qiáng)國(guó)？2019年整年中國(guó)軸承產(chǎn)量為196億套，經(jīng)濟(jì)規(guī)模位居世界第三。和機(jī)床行業(yè)一樣，我們向來?yè)碛旋嫶蟮漠a(chǎn)能和規(guī)模，但僅有少數(shù)尖端領(lǐng)域突破了國(guó)外封鎖，大量的高端產(chǎn)品仍然依賴進(jìn)口。
有人或許會(huì)反問，我們的99A坦克座圈，不僅能讓上十噸的炮塔運(yùn)轉(zhuǎn)自如，還能承受住125毫米滑膛炮的后坐力，而這個(gè)坦克座圈就是一個(gè)巨大的滾動(dòng)軸承，目前大多數(shù)國(guó)家連這種軸承的邊都摸不到。還有我國(guó)衛(wèi)星上的太陽(yáng)能帆板，依靠固體潤(rùn)滑劑軸承，可以隨時(shí)調(diào)整相對(duì)于太陽(yáng)的角度，并不需要時(shí)常去給軸承添加潤(rùn)滑油，而這類軸承同樣沒有幾個(gè)國(guó)家能夠染指。
但即使這樣，我們?nèi)灾荒芩闶禽S承大國(guó)，而不是軸承強(qiáng)國(guó)。不同于其他機(jī)械零件，高端軸承對(duì)于材料、加工工藝和經(jīng)驗(yàn)的要求特別苛刻，因?yàn)檫@些指標(biāo)決定了軸承今后的可靠性和壽命。例如兩個(gè)鋼環(huán)間套著鋼珠的軸承——深溝球軸承，國(guó)外產(chǎn)品的可靠性在98%以上，實(shí)際壽命為計(jì)算壽命的8倍到30倍，而國(guó)產(chǎn)軸承可靠性僅為96%，實(shí)際壽命為計(jì)算壽命的3到5倍，這就意味著“能用”和“好用”完全是兩個(gè)概念，大飛機(jī)C919、運(yùn)20和高鐵采用進(jìn)口軸承的原因便是如此。
從2004年開始，我國(guó)開始重點(diǎn)發(fā)展高速鐵路和機(jī)車裝備，采取引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的思路，我國(guó)鐵道部從西門子引進(jìn)了時(shí)速350公里的高速列車，并且得到了全車制造技術(shù)，中國(guó)高鐵開始擁有自己的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并且不受任何限制對(duì)外出口，但這并不意味著高鐵車身所有的零部件都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，我們的核心競(jìng)爭(zhēng)力主要是全車制造、牽引供電系統(tǒng)和運(yùn)行控制系統(tǒng)等，在市場(chǎng)全球化時(shí)代，你不可能要求一家企業(yè)或者一個(gè)國(guó)家，掌握高尖端領(lǐng)域的全種類技術(shù)。
雖然高鐵軸承僅是一個(gè)小部件，但牽一發(fā)而動(dòng)全身。軸承主要分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩類，而高鐵所用的滾動(dòng)軸承一般分為P0、P2、P4、P5和P6五個(gè)等級(jí)，軸承精度隨著等級(jí)升高。像高端數(shù)控機(jī)床的主軸采用的是P5、P6等級(jí)，而航空、高鐵等高科技領(lǐng)域采用的則是P4等級(jí)。在近十年內(nèi)，我國(guó)高鐵所用的高端軸承主要是從日本SKF、NTN、德國(guó)FAG等公司引進(jìn)。
在這些公司的高端軸承中，我們可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)基礎(chǔ)性問題，那就是“高性能的材料”和“高質(zhì)量的加工”。制作高鐵軸承的材料就是素有“鋼中之王”稱號(hào)的軸承鋼，它是高鐵冶煉中要求最嚴(yán)格的鋼種之一。而如何鍛造出“高純凈度”和“高均勻性”的軸承鋼，將鋼中含氧量控制在最低，一直是我國(guó)鋼鐵企業(yè)面臨的難題。
但經(jīng)過數(shù)十年的攻關(guān)，我們已經(jīng)攻克生產(chǎn)工藝中的諸多難點(diǎn)，并且躍居為軸承鋼生產(chǎn)大國(guó)，而關(guān)鍵就在于將稀土加入到冶鋼步驟中，這使得影響鋼材疲勞壽命的大尺寸夾雜物減少了50%，因此生產(chǎn)出來的軸承鋼也被稱作高端稀土軸承鋼。目前我們雖然能造軸承鋼，但主要是電渣軸承鋼，其質(zhì)量和純度還有待提高，而國(guó)外采用的真空脫氣冶煉技術(shù)打造的超高純軸承鋼，是我們下一步的目標(biāo)。
在高性能的材料解決后，剩下就是高質(zhì)量的加工。高鐵軸承制造涉及學(xué)科門類眾多，歐美由于掌握超長(zhǎng)壽命鋼技術(shù)、細(xì)質(zhì)化熱處理技術(shù)和先進(jìn)的密封潤(rùn)滑技術(shù)等，才得以生產(chǎn)出高質(zhì)量的軸承，這也導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外高鐵軸承在精度、軸承振動(dòng)、壽命和可靠性上仍存在一定的差距。
10月14日，在河南洛陽(yáng)舉行的高速鐵路軸承自主化研究會(huì)上，根據(jù)媒體報(bào)道，中國(guó)洛陽(yáng)LYC軸承公司已經(jīng)研制出時(shí)速250公里、350公里的高鐵軸承，而且進(jìn)行了120萬(wàn)公里耐久性臺(tái)架試驗(yàn)，產(chǎn)品指標(biāo)基本符合要求，最為重要的是，洛軸的高鐵軸承已經(jīng)符合批量生產(chǎn)的條件。
具體細(xì)節(jié)尚不可知，但根據(jù)會(huì)上的討論分析，如果使用國(guó)產(chǎn)高鐵軸承代替國(guó)外產(chǎn)品，今后從生產(chǎn)車間中每走出一節(jié)車廂，可以省下3.2萬(wàn)元。雖然國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)高鐵軸承的需求不太大，市場(chǎng)的總體銷售額較低，但國(guó)產(chǎn)高鐵軸承的突破意義卻十分重大，因?yàn)檫@意味著中國(guó)高鐵的國(guó)產(chǎn)率再上一層樓，打破了歐洲、日本的軸承壟斷，中國(guó)高鐵軸承也不再擔(dān)心被卡脖子！而在軸承領(lǐng)域中，高鐵軸承的研發(fā)思路將為其他行業(yè)軸承的研發(fā)提供一個(gè)思路。
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