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在我们的生活中,轴承几乎无处不在,不论是近在身边的共享单车、汽车、家用电器,还是远在天上的飞机、航母,其中都有轴承的身影出现。然而,适用于高精度机械的主要轴承在我国的发展还比较滞后,只有国内知名的大厂家拥有此类技术。
滚动轴承的精度一般分为五个等级:P0、P6、P5、P4、P2,应用的领域不同,对轴承精度的要求也截然不同。精密机床主轴上使用的轴承精度要求在P5及以上;用于数控机床、加工中心、铁路、航空等高速领域的轴承,精度必须在P4及以上,也就是我们常说的超精密。P4及以上的超精密轴承对技术性能和可靠性要求极高,国内的许多需求目前还依赖进口。
国产轴承与进口轴承存在质量差距的表现在于:
1.轴承成品质量差异
大量试验表明,保持架、套圈和钢球的加工质量对轴承振动的影响不同,其中钢球的加工质量对轴承振动的影响最明显,其次是套圈的加工质量,最重要的影响因素是钢球和套圈的圆度、波纹度、表面粗糙度和表面碰伤。
我国钢球产品虽然表面粗糙度、尺寸、形状和误差不低于国外水平,但轴承振动值高,甚至在关闭后产生异常声音,主要问题是波纹度不受控制。同时说明机床抗振性差,砂轮、磨片、冷却液、工艺参数都有问题。另外,要提高管理水平,避免磕碰、划伤、烧伤等随机质量问题。
对轴承振动影响最严重的是通道波纹度和表面粗糙度。例如,中小型深沟球轴承内外沟道圆度大于2m时,会对轴承振动产生显著影响。当内外通道的波纹度大于0.7m时,轴承振动值随着波纹度的增大而增大,严重损坏通道会使振动上升4dB以上,甚至出现异响。
2.物质背景的差异
人才差距:轴承技术工人的社会地位不被尊重。中国教育产业发展不平衡,对技术教育缺乏应有的重视,导致年轻人不愿在生产一线工作。同时,现在国内大家都在创业,但是大多数小微轴承厂和轴承公司都没有高素质的技术人员,只能生产一些没有竞争力的低端轴承产品。
技术差距:世界钢铁看中国,中国钢铁看河北,但这只是指粗钢产量,也是近年来世界经济下滑,国内钢铁产能过剩,钢材价格低迷的原因之一。合金钢一直是国内钢铁行业的短板,高端冶金技术被发达国家严格保密。此外,国内钢铁企业研发的不足,造成了我国轴承乃至工业技术的先天不足。
设备的差距:轴承厂家和应用厂家是鱼和水的关系。没有好的轴承,就无法生产出好的设备,没有可靠的机床,就无法加工出高质量的轴承。大部分大型加工厂都采购进口机床,而国内一些实力较弱的轴承生产厂家,宁愿购买上个世纪的老式机床,改造成轴承加工专用机床,也不愿购买国内知名品牌的机床。既有价格因素,也有实用性因素。
未来国产轴承的改进方向,主要体现在四个方面:
1.轴承钢清洁度
在考虑经济性的前提下,进一步提高钢的洁净度,将钢中氧和钛的含量降低到轴承钢中氧和钛的质量分数分别小于610-6和1510-6的水平,以降低钢中夹杂物的含量和尺寸,提高分布均匀性。
2.组织细化和均衡化
通过合金化设计和控轧控冷工艺的应用,夹杂物和碳化物的均匀性进一步提高,网状和带状碳化物减少并消除,平均尺寸和最大粒径减小,碳化物平均尺寸小于1 m;进一步提高基体组织的晶粒度,进一步细化轴承钢的晶粒度。
3.减少宏观结构缺陷
进一步减少轴承钢中的中心气孔、中心缩孔和中心成分偏析,提高低倍组织的均匀性。
4.轴承钢的韧性
通过新型合金化、热轧工艺优化和热处理工艺研究,提高轴承钢的韧性。
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