​高（gāo）端軸承製造出（chū）來到（dào）底有多難？

軸承是（shì）機械設備中不可或缺的核心零（líng）部件，主（zhǔ）要功能是支撐機械旋轉體，降低摩擦係數並保證回轉精度。它是數學物（wù）理等（děng）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、高鐵還是高精密機床，凡是旋轉的部分，一般都需要軸承。

當其他機件（jiàn）在軸上彼此產生相對運動時，用來保持軸的中心位置及控製該運（yùn）動的機件，稱為軸承。它可用於轉軸的（de）互相滾動，使轉軸（zhóu）轉動時產生的摩擦力減至（zhì）最低。

01早期的直線運動軸（zhóu）承，是在撬板下放置一排木杆。這個（gè）技術可以（yǐ）追溯到修建卡夫拉金字（zì）塔的（de）時（shí）候，雖然還沒有（yǒu）明確的證據。現代（dài）直線運動軸承使用（yòng）的是同一（yī）種工作原理，隻不（bú）過是用滾球代替滾子。

從重載車輪軸和機床主軸到（dào）精密鍾表零件（jiàn），很多場合都需要旋轉軸承，最簡單的旋轉軸承是軸套軸承（chéng）。這種設計隨後被滾動軸承替代，就是用很（hěn）多圓柱形的（de）滾子替代原先的襯套。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。

在意大利奈米湖的一艘古羅馬船隻上，發現了早（zǎo）期的球軸承實例，有個木製球軸承用來支撐旋轉桌麵，這艘船建造於公元前40年。球軸承的各種（zhǒng）不成熟（shú）因素中（zhōng），有很（hěn）重要的一點就是球之間會發（fā）生碰撞，造成額外的摩擦。

第一個（gè）關於軸（zhóu）承球溝道的（de）專利是菲利普·沃恩在1794年獲得（dé）的。1883年，弗裏德裏希·費舍爾提出了使用合適的生產機器磨製大小相同、圓度準（zhǔn）確（què）的鋼球，這（zhè）奠定了創建軸承工業的基礎。1907年（nián），SKF球軸承工（gōng）廠的斯文·溫奎斯特設計（jì）了最早的現代自調心球軸承。

按照相對運動的接觸形式軸承分為： 滾珠軸承（chéng）、滾（gǔn）針軸（zhóu）承、圓錐滾柱軸承、滑動軸承、撓（náo）性（xìng）軸承、空氣軸承、磁懸浮軸承（chéng）、寶石軸承和含油軸承等。

02雖然軸承結構簡單，很多小作坊都能做出（chū）來，但（dàn）軸承具有很高的（de）技術含量，甚至可作為衡量一個國（guó）家科（kē）技（jì）、工業實力的重要標準。當今世界科技工業強國無一例外都是軸承研發製造（zào）強國。

世界軸承市場70%以上的（de）份額，被十大（dà）跨國軸承集團公司所占據（jù），其中美國占23%、歐盟占21%、日本占19%。世界軸（zhóu）承市場基本是由（yóu）日本NSK 等五大公司、瑞典（diǎn）SKF 公司（sī）、德國FAG 等（děng）兩家公司、美（měi）國Timken 等幾家（jiā）公司所主導。

同時，世界軸承行業的高端市場被上述企業所壟斷，而中低端（duān）市場則主要集（jí）中於中國。而我國瓦軸等（děng）10家最大的（de）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，我國軸（zhóu）承工業已形成一整套獨立完整的工業體係，無論從軸承產量，還是軸承銷售額，我國都已經邁入軸承（chéng）工業大（dà）國行列，位列世界第（dì）三。數據顯示，2017年，我國（guó）軸承行業規模以上企（qǐ）業主營業務收入1788億元，軸承產量（liàng）210億套。能夠生產（chǎn）小至內徑0.6毫米，大至外徑11米，共計多達（dá）9萬多個品種規格的軸承。

數據來源：中國軸承工業協會（huì）、中商產業研究院整理2006年至（zhì）2017年，我國軸（zhóu）承出（chū）口額增長較穩定，增速高（gāo）於進（jìn）口（kǒu），進出口貿易順差呈增長趨勢，2017年貿（mào）易順差達15.50億美元。且對比進出口軸承單價，近幾年我國進出（chū）口軸承價差（chà）較大，但價差幅度逐年減小，反映出（chū）我國軸承行業（yè）技術含量雖然與先（xiān）進水平尚存在一定（dìng）差距，但在追趕中。同時反映出我國中低端軸承產能過剩，高端軸承產能不足的現狀。

數據來源：中國（guó）軸承工業協會（huì）、中商產業研究院整理當前，國產軸承（chéng）的設計和製造技術基本上是模仿，產品（pǐn）開發能力低，在某些核心技（jì）術的研發領域甚至還是空白。雖然對國內主機（jī）的配套率達到80%，但高速鐵路客（kè）車、中高檔轎車、計算機、空調、高水平軋機（jī）等重要主機的配套和維（wéi）修軸承，基本上依靠進口。

國產軸承製造（zào）工藝和工藝裝備技術（shù）發展緩慢，車加工（gōng）數控率低，磨加工自（zì）動化水平低，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（de）先進（jìn）熱處理工藝和裝備，如控製氣氛保護加熱、雙細化、貝（bèi）氏體淬火（huǒ）等覆蓋（gài）率低，許（xǔ）多技術難題攻關未能取得突破。

軸承鋼新鋼種（zhǒng）的研（yán）發，鋼材質量的提高，潤滑、冷卻、清洗和（hé）磨料磨具等（děng）相（xiàng）關技術的研發，尚不能適應軸（zhóu）承產品水平和質（zhì）量提高的要求。

以最（zuì）常見的深溝球軸承為例，國外先（xiān）進產品的實際壽命一般為計算壽命的8倍（bèi）以上，最高可達30倍以上，可（kě）靠性為98%以上（shàng）。

而國產軸承的（de）壽命一般為計（jì）算壽命的3~5倍，可靠性為96%左（zuǒ）右，差距還是很顯著的。這對於（yú）普通的運動機械來說，問題不算太大。但是在高端領（lǐng）域就很難接受（shòu）了，因此國內航（háng）空（kōng）軸承、高鐵軸承、機器人軸承等（děng）基本以進口軸承為主。03高鐵、大飛機（jī）、重載型武器等高端裝（zhuāng）備上都有高端（duān）軸承的使用需求，而要滿足高端軸承（chéng）在精度、性（xìng）能（néng）、壽命（mìng）和（hé）可靠性等方麵（miàn）的要（yào）求，軸承（chéng）材料的高質量和可（kě）靠性是決（jué）定性因素。▲維護F110發動機風扇軸（zhóu）承由於物體的高速旋轉，軸承的各個部位要承受變應力、高頻的作用，一般單位麵積壓力高達每平方毫米1500到（dào）5000N在這些因素的作用下，軸承很容易產（chǎn）生應力疲勞，進而造成疲勞剝落，使得（dé）軸（zhóu）承失（shī）去其作用，與（yǔ）此同時滾動（dòng）軸承還需承受離心力、摩（mó）擦力、高溫、腐（fǔ）蝕等因（yīn）素（sù），這也使得要造好軸承，就得用好鋼。

在（zài）滾動軸承的四大組成部分中（zhōng），除保持器外，內、外套圈、滾（gǔn）動體（滾珠、滾柱（zhù）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（zhōng）要求最嚴的鋼種。

軸承鋼的質量主要取決於以（yǐ）下四個因素：一是鋼中的夾雜物含量、形態、分布和大小；二是鋼（gāng）中的碳（tàn）化物含量、形態、分布和大小；三（sān）是鋼中的中心疏鬆（sōng）縮孔和中心偏析；四是軸（zhóu）承鋼產品性（xìng）能的一致（zhì）性。這四個因素可以歸（guī）納（nà）為純淨度和均勻性指標（biāo）。

▲高（gāo）端軸承鋼中均勻細小的碳化物組織和熱處理後均勻（yún）分布的細（xì）小碳化物其中，純淨度要求（qiú）材（cái）料中的夾雜物盡量少，純淨度的好壞對軸承的（de）疲勞壽命有（yǒu）直接影響；而均勻性則要求材料（liào）中（zhōng）的夾（jiá）雜物和碳化物顆粒細（xì）小、彌散（sàn），這會影響到軸承製造中熱處理後的（de）變形、組織均勻性等。

我們國家製軸工藝已經接（jiē）近世界（jiè）頂尖水平，但（dàn）材質——也就是高（gāo）端軸承用鋼幾乎全部依賴進口。

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

高端軸承用鋼的研發、製造與銷售基本上被世界軸（zhóu）承巨頭美國鐵姆（mǔ）肯、瑞典SKF所壟斷。前幾年，他們分別（bié）在山東煙台、濟南建立基地，采購中國的低端材質，運（yùn）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場。

煉鋼過程中加入稀土，就能使原本優質的鋼變（biàn）得更加“堅強”。但怎麽加，這是世界軸承巨頭們（men）的核心秘密。

近日，中科（kē）院金屬所材料加工模擬研究團隊通過對單重百噸級大鋼錠的實物解（jiě）剖（pōu）和計算，發現雜質是導致成分不均勻的主要根源，據此開發了商用稀土合金的（de）純淨化製備技術（shù）和（hé）稀土在鋼（gāng）中特殊加入技術，從而突破了（le）稀土在鋼中進行工業化應用的技術（shù）瓶頸，實現（xiàn）了在鋼中添加稀（xī）土後的工藝順行和性能（néng）穩定。

以（yǐ）日本（běn）NSK軸承為例，它是從專研基（jī）礎科（kē）學（xué）開始研發（fā）製造軸承的，以摩擦學技術、材料技術、機電（diàn）一體化技（jì）術（shù）和解析技術為（wéi）四大核心技術。（華為任正非老先（xiān）生近期采訪也多次提到要重視基礎科學）。

正是因（yīn）為這種無與倫（lún）比的研發精神，NSK從一家日本加工企業演變成了一家世界級的軸承巨頭。

▲NSK技術發展曆程我們國家已經能造出好鋼，接下來（lái）要做的就是如（rú）何將其運用在（zài）軸承（chéng）上（shàng），高端軸承還涉及材料、設計、高精度加工、軸承製造等技術難題，還有一些交（jiāo）叉學科如疲勞與破壞、潤滑學等，因（yīn）此我國距離高端軸承技術還有一（yī）定差距。