​高端軸承製造（zào）出來到底有多難？

軸（zhóu）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，降低摩擦係數並保（bǎo）證回轉精度。它是（shì）數學物理（lǐ）等理論加上材料科學、熱處理技術、精密加工和數控技（jì）術等多學科的產物。無論飛機、汽車、高鐵還是高精密機床，凡是旋（xuán）轉的部分，一般都需要軸承。

當其（qí）他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（jí）控製（zhì）該運動的機件，稱為軸承。它可（kě）用於轉軸的互相滾動，使（shǐ）轉（zhuǎn）軸轉動時產生的摩擦力減至最低。

01

早期的直線運動（dòng）軸承，是在撬板下放置一排木杆。這個技術可以（yǐ）追溯到修建卡夫（fū）拉金（jīn）字塔的時候，雖然（rán）還沒有明確的證據。現代直線運（yùn）動軸承使（shǐ）用（yòng）的是同（tóng）一種工作原理，隻不過是用（yòng）滾球代替滾（gǔn）子。

從重載車（chē）輪軸和機床主軸到精密鍾（zhōng）表零件，很多場合都需要旋轉軸承，最簡單的旋轉軸承是軸（zhóu）套軸承。這（zhè）種設計隨（suí）後（hòu）被滾動軸承替代，就是用很多圓柱形的滾子替代原先（xiān）的襯套。最早投入使用的滾動軸承是鍾表匠約翰·哈裏遜於1760年為製作H3計時器而發明的。

按照相對運動的接觸形式軸承分（fèn）為： 滾珠軸承、滾針軸承、圓錐滾柱（zhù）軸承、滑動軸承、撓性軸承、空氣軸承、磁懸（xuán）浮軸承、寶石軸承和（hé）含油軸承等。

02

雖然軸承結構簡單（dān），很多小作坊都能做出（chū）來，但軸承具有很高的技（jì）術含量，甚至可作為衡量一個國家科技、工業實力的重要標準（zhǔn）。當今世界科技工業強國無一例外都是軸（zhóu）承研發製造強國。

當前，國產軸承的設計和製造技術基本上是模仿，產品開發能力低，在某些（xiē）核心技術的研發領域甚至還是空白。雖然對（duì）國內主機的配套率達到80%，但高速鐵路（lù）客車、中高檔轎（jiào）車、計算機、空調、高水平（píng）軋（zhá）機（jī）等重要主機的配套和維修軸承，基本上依靠進口。

國產軸承製造工藝和（hé）工藝裝備技（jì）術發展緩慢，車加工數控率低，磨加工自動化水（shuǐ）平低，全國僅有200多條自動生產線。對軸承壽命和可靠性至關重要的先進熱處理工藝和裝備，如控製氣（qì）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（yán）發，鋼材質量的提（tí）高，潤滑、冷卻、清洗（xǐ）和磨料磨具等相關技術的研發，尚不能適應軸承產品水平和質量提高的要求。

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

而國產軸承的壽命一般為計算壽（shòu）命的3~5倍，可靠性為96%左右，差距還是很顯（xiǎn）著的。這對（duì）於普通的運動（dòng）機（jī）械來說，問題不算太大。但是在高端領域（yù）就很難接受了，因此（cǐ）國內航空（kōng）軸（zhóu）承、高鐵軸承、機器人軸承等基本以進口軸承為主。

03

高鐵、大飛（fēi）機、重載型武器等高端裝備上都有高端（duān）軸承的使用需求，而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因素。

▲維（wéi）護F110發動機風扇軸承

由於（yú）物體（tǐ）的高速旋轉，軸承（chéng）的各個（gè）部位要（yào）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（yòng）下，軸承很容易（yì）產生應力疲勞（láo），進而造成（chéng）疲勞剝落（luò），使得軸（zhóu）承失去其作（zuò）用，與此同（tóng）時滾動軸承還需承（chéng）受離心力、摩擦力、高溫、腐蝕等因素，這也使得（dé）要造好軸承，就得用好鋼。

在滾動軸承的四（sì）大（dà）組成部分中（zhōng），除保持器外，內、外套圈、滾動體（滾珠、滾柱或滾針）都是由（yóu）軸承鋼組成，而軸承鋼素有“鋼中之王”的稱（chēng）號，是鋼鐵生產中要求最嚴的鋼種。

軸承鋼的質量主要取（qǔ）決於以下四個因素（sù）：一（yī）是鋼（gāng）中的夾雜物（wù）含量（liàng）、形態、分布和大小；二是鋼中的碳（tàn）化物含量、形態、分布和大（dà）小；三是鋼中的中心疏鬆縮孔和中心（xīn）偏析；四是軸承鋼產品（pǐn）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。

▲高端軸承鋼中均勻細小的碳化物組織和（hé）熱（rè）處理後均勻分布的細（xì）小碳化物

其中，純（chún）淨（jìng）度要求材料中的（de）夾雜（zá）物盡量少（shǎo），純淨度的好壞對（duì）軸承的疲勞壽命有直接（jiē）影響；而均勻性則（zé）要求材料中的夾雜物和碳化物顆粒細（xì）小、彌散，這會影（yǐng）響到軸承（chéng）製造中（zhōng）熱處理後的變形、組織均勻性等。

我們（men）國家製軸工藝已經接近世界頂尖水平，但材（cái）質——也就是（shì）高端軸承用鋼幾乎全部依賴進口。

“PPM”在煉鋼中是氧含量的單位，意指百萬分率或百萬分之幾。一般而言，在（zài）鋼鐵行業，8個PPM的鋼屬於好鋼；5個PPM的鋼屬於頂級鋼，正是高端軸承（chéng）所（suǒ）需要的。

煉鋼過程中加入稀（xī）土（tǔ），就能使原本優質（zhì）的鋼（gāng）變得更加“堅強”。但怎麽加，這是世界軸（zhóu）承巨頭們的核心秘密。