​高端軸承製造出來到底有多難（nán）？

軸承是機械設備中不可或缺的核心零部件，主要功能是支撐機械旋轉體，降（jiàng）低摩擦係數並保證回轉精度。它（tā）是數學物理等理論加上材料科學、熱處理技術、精密加工和數控技術等多學科的產物。無論飛機、汽車、高鐵還是高精（jīng）密機床，凡是旋轉（zhuǎn）的部分，一般都需要軸承。

當其他機件在軸上彼此產生相對運動時（shí），用來（lái）保持軸的中心位置及控製該運動（dòng）的機件，稱為軸承。它（tā）可用於轉軸的互相（xiàng）滾動，使轉軸轉動時產生（shēng）的摩擦力減至最低（dī）。

01

早期的（de）直線運動軸（zhóu）承，是在撬板下放置一排木杆。這個技術可以追溯到修建卡夫拉（lā）金字塔的時候，雖然還沒（méi）有明確的證據。現代直線運動軸承使用的是同一種工作原理，隻不（bú）過是用滾球代替滾子。

從重（chóng）載車輪軸和機床主軸到精（jīng）密（mì）鍾表零件，很多場合都需要旋轉軸承，最簡單的旋轉軸承是軸套軸承。這種設計隨後被滾動（dòng）軸承替代，就是用很（hěn）多圓柱形的滾子替代原先的襯套（tào）。最早投入使用的滾動（dòng）軸承是鍾表匠約翰·哈裏遜於1760年為（wéi）製作H3計時器而發明（míng）的。

按照相對（duì）運動的接觸形式軸承分為： 滾珠軸承（chéng）、滾針（zhēn）軸承、圓錐滾（gǔn）柱（zhù）軸承、滑動軸承、撓（náo）性軸（zhóu）承、空氣軸承（chéng）、磁懸浮軸承、寶石（shí）軸承和含油軸承等。

02

雖（suī）然軸承結構簡單（dān），很（hěn）多（duō）小作坊都能（néng）做出來，但軸承具有很高（gāo）的技術含量，甚至可作為衡量（liàng）一個國家科技、工業實（shí）力的重要標準。當今世界科技工業（yè）強國無一例外都是軸（zhóu）承（chéng）研發製造強國。

當前，國產軸承的（de）設計和製（zhì）造技術（shù）基（jī）本上是模仿，產品開發能力低，在某些（xiē）核心技術的（de）研（yán）發領域（yù）甚至還是空白（bái）。雖然對國內主機的配套率達到80%，但（dàn）高速鐵路客車、中（zhōng）高檔轎車、計算機、空調、高水平軋機等（děng）重要主機的配套和維修軸承，基本上依（yī）靠進口。

國產軸承製造工藝和工藝裝備技術發展緩慢，車加工數控率低，磨加（jiā）工自動化水（shuǐ）平低，全國僅有200多條自動生產線。對軸承壽（shòu）命和可靠性至關重要的（de）先進熱處理工藝和裝備，如控製（zhì）氣氛保護加熱、雙細化、貝氏體淬火等覆蓋率低，許多技術難題攻關未能取得突破。

軸承鋼新鋼種的研發，鋼材（cái）質量（liàng）的提高，潤滑、冷卻、清洗和磨料（liào）磨具（jù）等相（xiàng）關技術（shù）的研發，尚（shàng）不（bú）能適應軸承產品水平和質量提高的要求。

以最常見的深溝（gōu）球軸承為例，國（guó）外先進（jìn）產品的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（yǐ）上。

而國產軸承的壽命一般為計算壽命的3~5倍，可靠性為96%左右，差距還是很（hěn）顯著的。這對於普通的運動機械來說，問題不算太大。但是（shì）在高（gāo）端領域就很難接受了，因此國內（nèi）航空軸承、高鐵軸承、機器人軸承等基本以進口軸承為（wéi）主（zhǔ）。

03

高鐵、大飛機、重載型武器等高端裝（zhuāng）備上（shàng）都有高端軸承（chéng）的（de）使用（yòng）需求，而要（yào）滿足（zú）高端軸承在精度、性能、壽命（mìng）和可靠性等方麵的要求，軸承材料的高質量和可靠性是決定性因素。

▲維護（hù）F110發動機風扇軸承

由於物體的高速旋轉，軸（zhóu）承的各個（gè）部位要承受變（biàn）應力、高頻的（de）作用，一般單（dān）位麵積壓力高達（dá）每（měi）平方毫米（mǐ）1500到5000N在這（zhè）些（xiē）因素的作用下，軸承很容（róng）易產生應力疲勞，進而造（zào）成疲勞剝落，使得軸承失去其作用，與此同時滾動軸承還需承受離心力、摩擦力、高溫、腐蝕等因素（sù），這也使得要造好（hǎo）軸承，就得用好鋼。

在（zài）滾動軸承的四大組成（chéng）部分中（zhōng），除保（bǎo）持器外，內、外套圈、滾動體（滾珠、滾柱或滾針（zhēn））都是由軸承鋼組成，而軸承鋼（gāng）素有“鋼中之王”的（de）稱號，是鋼鐵生（shēng）產中要求最嚴的鋼種。

軸（zhóu）承鋼的質量主要取決於以下四個因素：一是鋼中的夾雜（zá）物（wù）含量、形態、分布和（hé）大小；二是鋼中的碳（tàn）化物含量、形態、分布和大小；三是鋼中的（de）中心疏鬆縮孔和（hé）中心偏析；四是軸承（chéng）鋼產品性能的一致性。這四個因素可以歸納為純淨度和均勻性指標。

▲高端軸承鋼中均勻（yún）細小的碳化物組（zǔ）織和熱處理後均勻分布的細小碳（tàn）化物

其中，純淨度要求（qiú）材料中的夾雜物（wù）盡量少，純淨度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（dào）軸承製造（zào）中熱處理後的變形、組織均勻性等。

我們國家製軸工藝已經接近世界頂尖水（shuǐ）平，但材質——也就是高端（duān）軸承用鋼幾乎（hū）全部依賴進口。

“PPM”在煉（liàn）鋼中是氧（yǎng）含量的單位，意指百萬分率（lǜ）或百萬分（fèn）之幾。一般而言，在（zài）鋼鐵行（háng）業，8個PPM的鋼屬於好鋼；5個PPM的鋼（gāng）屬於頂級鋼，正是高端軸承所需要的。

煉（liàn）鋼過程中加入稀土，就（jiù）能（néng）使原本優質的鋼變（biàn）得更加“堅強”。但怎麽加，這是世界軸承巨頭們的核心秘密。