中国轴承产量世界第三,却为何能造出高铁轴承?两大关键不可忽视

2020-10-21 21:34:31 国器

你知道吗?中国高铁虽然横扫国内外市场,但核心部件“轴承”仍然依赖进口。

每一列从生产车间走出来的高铁,只要时速超过每小时140公里,用的基本上是进口轴承。

中国是轴承大国,为何不是轴承强国?2019年整年中国轴承产量为196亿套,经济规模位居世界第三。和机床行业一样,我们向来拥有庞大的产能和规模,但仅有少数尖端领域突破了国外封锁,大量的高端产品仍然依赖进口。

有人或许会反问,我们的99A坦克座圈,不仅能让上十吨的炮塔运转自如,还能承受住125毫米滑膛炮的后坐力,而这个坦克座圈就是一个巨大的滚动轴承,目前大多数国家连这种轴承的边都摸不到。还有我国卫星上的太阳能帆板,依靠固体润滑剂轴承,可以随时调整相对于太阳的角度,并不需要时常去给轴承添加润滑油,而这类轴承同样没有几个国家能够染指。

但即使这样,我们仍只能算是轴承大国,而不是轴承强国。不同于其他机械零件,高端轴承对于材料、加工工艺和经验的要求特别苛刻,因为这些指标决定了轴承今后的可靠性和寿命。例如两个钢环间套着钢珠的轴承——深沟球轴承,国外产品的可靠性在98%以上,实际寿命为计算寿命的8倍到30倍,而国产轴承可靠性仅为96%,实际寿命为计算寿命的3到5倍,这就意味着“能用”和“好用”完全是两个概念,大飞机C919、运20和高铁采用进口轴承的原因便是如此。

从2004年开始,我国开始重点发展高速铁路和机车装备,采取引进先进技术,联合设计生产的思路,我国铁道部从西门子引进了时速350公里的高速列车,并且得到了全车制造技术,中国高铁开始拥有自己的自主知识产权,并且不受任何限制对外出口,但这并不意味着高铁车身所有的零部件都实现了国产化,我们的核心竞争力主要是全车制造、牵引供电系统和运行控制系统等,在市场全球化时代,你不可能要求一家企业或者一个国家,掌握高尖端领域的全种类技术。

虽然高铁轴承仅是一个小部件,但牵一发而动全身。轴承主要分为滚动轴承和滑动轴承两类,而高铁所用的滚动轴承一般分为P0、P2、P4、P5和P6五个等级,轴承精度随着等级升高。像高端数控机床的主轴采用的是P5、P6等级,而航空、高铁等高科技领域采用的则是P4等级。在近十年内,我国高铁所用的高端轴承主要是从日本SKF、NTN、德国FAG等公司引进。

在这些公司的高端轴承中,我们可以发现两个基础性问题,那就是“高性能的材料”和“高质量的加工”。制作高铁轴承的材料就是素有“钢中之王”称号的轴承钢,它是高铁冶炼中要求最严格的钢种之一。而如何锻造出“高纯净度”和“高均匀性”的轴承钢,将钢中含氧量控制在最低,一直是我国钢铁企业面临的难题。

但经过数十年的攻关,我们已经攻克生产工艺中的诸多难点,并且跃居为轴承钢生产大国,而关键就在于将稀土加入到冶钢步骤中,这使得影响钢材疲劳寿命的大尺寸夹杂物减少了50%,因此生产出来的轴承钢也被称作高端稀土轴承钢。目前我们虽然能造轴承钢,但主要是电渣轴承钢,其质量和纯度还有待提高,而国外采用的真空脱气冶炼技术打造的超高纯轴承钢,是我们下一步的目标。

在高性能的材料解决后,剩下就是高质量的加工。高铁轴承制造涉及学科门类众多,欧美由于掌握超长寿命钢技术、细质化热处理技术和先进的密封润滑技术等,才得以生产出高质量的轴承,这也导致国内外高铁轴承在精度、轴承振动、寿命和可靠性上仍存在一定的差距。

10月14日,在河南洛阳举行的高速铁路轴承自主化研究会上,根据媒体报道,中国洛阳LYC轴承公司已经研制出时速250公里、350公里的高铁轴承,而且进行了120万公里耐久性台架试验,产品指标基本符合要求,最为重要的是,洛轴的高铁轴承已经符合批量生产的条件。

具体细节尚不可知,但根据会上的讨论分析,如果使用国产高铁轴承代替国外产品,今后从生产车间中每走出一节车厢,可以省下3.2万元。虽然国内市场对高铁轴承的需求不太大,市场的总体销售额较低,但国产高铁轴承的突破意义却十分重大,因为这意味着中国高铁的国产率再上一层楼,打破了欧洲、日本的轴承垄断,中国高铁轴承也不再担心被卡脖子!而在轴承领域中,高铁轴承的研发思路将为其他行业轴承的研发提供一个思路。

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