​高端軸承製造出來（lái）到底有多（duō）難？

軸（zhóu）承是機械設備（bèi）中不可或缺的核心（xīn）零（líng）部件（jiàn），主要功能（néng）是支撐機械旋轉體，降低摩擦係數（shù）並保證回轉精度。它是數學物理等理論加上（shàng）材料（liào）科（kē）學、熱處理技術、精密加（jiā）工和數控技（jì）術（shù）等多學科的產物。無論飛機、汽車、高鐵還（hái）是高精密機床，凡是旋轉的部分，一般都需要軸承。

當其他機件在軸上彼此產生（shēng）相對運動時，用來保持軸（zhóu）的中心位置及控製該運動的機件，稱為軸（zhóu）承。它可用於轉軸的互相滾動（dòng），使轉軸轉動時產生的（de）摩（mó）擦力減至最低。

01早期的直線運動（dòng）軸承（chéng），是在撬板下放置一（yī）排木（mù）杆。這個技術可（kě）以追溯到修建卡夫拉金（jīn）字塔的時候，雖然還沒有明確的證據。現代直線運動軸（zhóu）承使（shǐ）用的是同一種工作原理，隻（zhī）不（bú）過是用滾球代替（tì）滾子。

從重載車輪軸和（hé）機床主軸到精密鍾（zhōng）表零件（jiàn），很多場合都需要旋轉軸承，最簡單的旋轉（zhuǎn）軸承是（shì）軸套軸承。這種設計隨後被滾動軸（zhóu）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（tóu）入使（shǐ）用的（de）滾動（dòng）軸承是鍾表（biǎo）匠約翰（hàn）·哈裏遜於1760年為製作H3計（jì）時器而發明的。

在（zài）意大利奈米湖的（de）一（yī）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（zhóu）承（chéng）用來支撐旋轉桌麵，這艘船建造於公元前40年。球軸承的各種不（bú）成（chéng）熟因素中（zhōng），有很（hěn）重要的一點（diǎn）就是球之（zhī）間會發（fā）生碰撞（zhuàng），造成額外的摩擦。

第一個關於軸承球溝道的專利是菲利普·沃恩在1794年獲（huò）得的（de）。1883年，弗裏德裏希·費舍爾提出（chū）了使用（yòng）合適的生（shēng）產機器（qì）磨製大小相同、圓度準確的鋼球，這奠定了創建軸承工業的基（jī）礎。1907年，SKF球軸承工廠的斯文·溫（wēn）奎斯特設計（jì）了最早的現代自調心球軸承。

按照相對運動的接（jiē）觸形式軸承分為（wéi）： 滾珠軸承、滾針軸（zhóu）承、圓錐滾柱軸承、滑動軸承、撓性軸（zhóu）承、空氣軸承、磁懸浮（fú）軸（zhóu）承、寶石軸承（chéng）和含油軸承等。

02雖（suī）然軸（zhóu）承結構（gòu）簡單，很多小作（zuò）坊都能做出來，但軸承具有很高的技術含量（liàng），甚至可作為衡量一個國（guó）家科技、工業實力的重要標準。當今世界科（kē）技工業（yè）強國（guó）無一例外都是軸承研發製造強國。

世界軸承市場（chǎng）70%以上（shàng）的份額，被十大跨國軸承集團公司所占據，其中美國占23%、歐盟占21%、日本占19%。世界軸承市場基本是由日（rì）本NSK 等五大公（gōng）司、瑞典SKF 公司、德國FAG 等兩家公司、美國Timken 等幾家公司所主導。

同時，世界軸（zhóu）承行業的高端市場（chǎng）被上述企業所壟斷，而中低端市場則主要集中於中國。而我（wǒ）國（guó）瓦軸等10家最大的軸承企業，銷售額僅占全行業的24.7%，前30家的生產集中度也僅為37.4%。

近幾年，我國（guó）軸承工業已形成一整套獨（dú）立完整（zhěng）的工業體係，無論從軸承產量，還是軸（zhóu）承銷（xiāo）售額，我國都已經邁入軸承工業大國行列，位（wèi）列世界（jiè）第三。數據顯示，2017年，我國軸承行（háng）業規模以上企業主（zhǔ）營業務收入1788億元，軸承產量210億套。能夠生產小至（zhì）內徑0.6毫米，大至外徑11米，共計多達9萬（wàn）多（duō）個品種規格的軸承。

數據（jù）來源：中國軸承工業協會、中（zhōng）商產業研究院整理2006年至2017年，我國軸（zhóu）承出口額增長較穩定，增（zēng）速高於進口，進出口貿易順差呈增長趨勢，2017年（nián）貿易順差達15.50億美元。且對比進出口軸承單價，近（jìn）幾年我國進出口（kǒu）軸承價差較大，但價差幅度逐（zhú）年減小，反映出我國軸承行業技術含量雖然與先進水平尚存（cún）在一定差距（jù），但在（zài）追趕中（zhōng）。同時反映出（chū）我國（guó）中低端軸承產能過剩，高端軸承（chéng）產（chǎn）能不足的現狀。

數據來源：中（zhōng）國（guó）軸承工（gōng）業協會、中商產業（yè）研（yán）究院整理（lǐ）當（dāng）前，國產軸承的設計和製造技術基本上是模仿，產（chǎn）品開發能力低（dī），在某些（xiē）核心技術的研發領域甚至還是空（kōng）白。雖然對國內主機的配套率達到80%，但高速（sù）鐵路（lù）客車、中高檔轎車、計算機、空調、高水平軋機等重要主機的配套和維修軸承，基本上依靠進口。

國（guó）產（chǎn）軸承（chéng）製造工（gōng）藝和工藝裝備技術發展緩慢，車加工數控率低，磨加工自動化水平低，全（quán）國僅有200多條自動生產線。對軸承壽命和可靠（kào）性至關重要的先（xiān）進熱處理（lǐ）工藝和裝備，如控製氣氛保護加熱、雙細化、貝（bèi）氏體淬火等覆蓋率低，許多技術（shù）難題攻關未能取得突破。

軸（zhóu）承鋼（gāng）新鋼種的研發，鋼材質量的提高，潤滑（huá）、冷卻、清洗（xǐ）和磨料磨具等相關技術的研發，尚（shàng）不能適應軸承產品水（shuǐ）平和質量提高的要求。

以最常見的深溝球軸承為例，國（guó）外先進（jìn）產品的實際壽命一般為計算壽（shòu）命的8倍以上，最（zuì）高可達30倍以上，可靠性（xìng）為98%以上。

而國產軸承的壽（shòu）命一般（bān）為計算壽命的（de）3~5倍（bèi），可靠性（xìng）為96%左右（yòu），差距還是很顯著的。這對於（yú）普通的（de）運動機械來說，問題不（bú）算太大（dà）。但是在高端領域（yù）就很難接受了，因此國內航空軸承、高鐵軸承、機器（qì）人（rén）軸（zhóu）承等基本（běn）以進口軸承為主。03高鐵（tiě）、大飛（fēi）機、重載型武器等高端裝備上都有（yǒu）高端軸承的使用需（xū）求，而要滿足高端軸承在精度、性能、壽命和可靠性等（děng）方麵的要求，軸承材料的高質（zhì）量（liàng）和可靠性是決定性因素（sù）。▲維護F110發動機風扇軸承由於物體的高速旋轉（zhuǎn），軸承的各個部位要（yào）承受變應力、高頻的作用，一（yī）般單位麵積壓力高達每平方毫米1500到5000N在這些因素（sù）的作用下，軸承很容（róng）易產生應力（lì）疲勞，進（jìn）而造（zào）成疲（pí）勞剝落，使得軸承失去其作用，與此同時（shí）滾（gǔn）動軸承還需（xū）承受（shòu）離心力、摩擦力、高溫、腐蝕等因素，這也使得要造好軸承，就得用好鋼。

在滾（gǔn）動軸（zhóu）承的四大組成部分中（zhōng），除保（bǎo）持器（qì）外，內、外套（tào）圈、滾動體（滾珠、滾柱或滾針）都是由軸承（chéng）鋼組成，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。

軸承鋼的（de）質量（liàng）主（zhǔ）要取決於以下四個因素：一是鋼中的夾（jiá）雜（zá）物含量、形態、分布和大小；二是鋼中的（de）碳化物含量、形態、分布和大小；三是鋼中的中心疏鬆縮（suō）孔（kǒng）和中心偏析（xī）；四是（shì）軸承鋼產品性能的一致性。這四個（gè）因素可（kě）以歸納為純淨度和均勻（yún）性指（zhǐ）標。

▲高端軸承鋼中均勻細小的碳化物組（zǔ）織和熱處理後均勻分（fèn）布的細小碳化物其中，純淨度要求材料中的夾雜物盡量少，純淨度（dù）的好（hǎo）壞對軸承的疲勞壽命有直接影響；而均勻性則要求材料（liào）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、組織均勻性等（děng）。

我們國（guó）家製軸工藝已經（jīng）接近世界頂（dǐng）尖水平，但材質——也（yě）就（jiù）是高端軸承用鋼幾乎全部依賴進口。

“PPM”在煉（liàn）鋼中是氧含量的單位，意指百萬分率或百萬分（fèn）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，正是高端軸承所需要的。

高（gāo）端軸（zhóu）承用鋼的研發、製（zhì）造與銷（xiāo）售基本上被世界軸承巨頭美國鐵姆肯、瑞典SKF所壟斷。前幾年，他們分別在山東煙台、濟南建立基地，采購中國的低端材質，運用他們的核心技術做成高端軸承，以十倍的價格賣給中國市（shì）場。

煉鋼過程中加入稀土，就（jiù）能（néng）使（shǐ）原（yuán）本優質的鋼（gāng）變得更加“堅強”。但怎麽加，這是世界軸承巨頭們的核心秘密。

近日，中科院金屬所（suǒ）材料加工模擬研究（jiū）團隊通過對單重百噸級大鋼錠（dìng）的實物解剖和計算，發現雜質是導（dǎo）致成分不均勻的主要根（gēn）源，據此開發（fā）了商用稀土合金的純淨化製備技術和稀土在（zài）鋼中特殊（shū）加入技術，從而突破了稀土在鋼中進行工業化應用的技術瓶頸，實現（xiàn）了在鋼中添加稀土後的工藝順行（háng）和（hé）性能穩（wěn）定（dìng）。

以日本NSK軸承（chéng）為（wéi）例，它是從專（zhuān）研基礎科學開始研發製造軸承的，以摩擦學技術、材（cái）料技術、機電一體化技術和解析技術為四大核心技術。（華（huá）為任正非老先生近期采訪也多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從一家日本加工企業演變（biàn）成（chéng）了一家世界級的軸承巨頭。

▲NSK技術發展（zhǎn）曆程我們國家已經能造出好鋼，接下來要做的就是如何將其運（yùn）用在軸承上，高端軸承還涉及材料、設計、高（gāo）精度加工、軸承製造等技（jì）術難題，還有一些交叉學科如疲勞與破壞、潤滑學等，因此（cǐ）我國距離高端軸承技術還有一定（dìng）差距。