為何高端軸承難以制造？兩大關(guān)鍵不可忽視，很多國家連邊都摸不到
你知道嗎？中國高鐵雖然橫掃國內(nèi)外市場，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，只要時速超過每小時140公里，用的基本上是進(jìn)口軸承。
中國是軸承大國，為何不是軸承強(qiáng)國？2019年整年中國軸承產(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，我們向來擁有龐大的產(chǎn)能和規(guī)模，但僅有少數(shù)尖端領(lǐng)域突破了國外封鎖，大量的高端產(chǎn)品仍然依賴進(jìn)口。
有人或許會反問，我們的99A坦克座圈，不僅能讓上十噸的炮塔運轉(zhuǎn)自如，還能承受住125毫米滑膛炮的后坐力，而這個坦克座圈就是一個巨大的滾動軸承，目前大多數(shù)國家連這種軸承的邊都摸不到。還有我國衛(wèi)星上的太陽能帆板，依靠固體潤滑劑軸承，可以隨時調(diào)整相對于太陽的角度，并不需要時常去給軸承添加潤滑油，而這類軸承同樣沒有幾個國家能夠染指。
但即使這樣，我們?nèi)灾荒芩闶禽S承大國，而不是軸承強(qiáng)國。不同于其他機(jī)械零件，高端軸承對于材料、加工工藝和經(jīng)驗的要求特別苛刻，因為這些指標(biāo)決定了軸承今后的可靠性和壽命。例如兩個鋼環(huán)間套著鋼珠的軸承——深溝球軸承，國外產(chǎn)品的可靠性在98%以上，實際壽命為計算壽命的8倍到30倍，而國產(chǎn)軸承可靠性僅為96%，實際壽命為計算壽命的3到5倍，這就意味著“能用”和“好用”完全是兩個概念，大飛機(jī)C919、運20和高鐵采用進(jìn)口軸承的原因便是如此。
從2004年開始，我國開始重點發(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)計生產(chǎn)的思路，我國鐵道部從西門子引進(jìn)了時速350公里的高速列車，并且得到了全車制造技術(shù)，中國高鐵開始擁有自己的自主知識產(chǎn)權(quán)，并且不受任何限制對外出口，但這并不意味著高鐵車身所有的零部件都實現(xiàn)了國產(chǎn)化，我們的核心競爭力主要是全車制造、牽引供電系統(tǒng)和運行控制系統(tǒng)等，在市場全球化時代，你不可能要求一家企業(yè)或者一個國家，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小部件，但牽一發(fā)而動全身。軸承主要分為滾動軸承和滑動軸承兩類，而高鐵所用的滾動軸承一般分為P0、P2、P4、P5和P6五個等級，軸承精度隨著等級升高。像高端數(shù)控機(jī)床的主軸采用的是P5、P6等級，而航空、高鐵等高科技領(lǐng)域采用的則是P4等級。在近十年內(nèi)，我國高鐵所用的高端軸承主要是從日本SKF、NTN、德國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，并且躍居為軸承鋼生產(chǎn)大國，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)致國內(nèi)外高鐵軸承在精度、軸承振動、壽命和可靠性上仍存在一定的差距。
10月14日，在河南洛陽舉行的高速鐵路軸承自主化研究會上，根據(jù)媒體報道，中國洛陽LYC軸承公司已經(jīng)研制出時速250公里、350公里的高鐵軸承，而且進(jìn)行了120萬公里耐久性臺架試驗，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)會上的討論分析，如果使用國產(chǎn)高鐵軸承代替國外產(chǎn)品，今后從生產(chǎn)車間中每走出一節(jié)車廂，可以省下3.2萬元。雖然國內(nèi)市場對高鐵軸承的需求不太大，市場的總體銷售額較低，但國產(chǎn)高鐵軸承的突破意義卻十分重大，因為這意味著中國高鐵的國產(chǎn)率再上一層樓，打破了歐洲、日本的軸承壟斷，中國高鐵軸承也不再擔(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)提供一個思路。
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