​高端轴承制造出来到底有多难？

轴承是机械设备中不可或缺的核心零部件，主要功能是支撑机械旋转体，降低摩擦系数并保证回转精度。它是数学物理等理论加上材料科学、热处理技术、精密加工和数控技术等多学科的产物。无论飞机、汽车、高铁还是高精密机床，凡是旋转的部分，一般都需要轴承。

当其他机件在轴上彼此产生相对运动时，用来保持轴的中心位置及控制该运动的机件，称为轴承。它可用于转轴的互相滚动，使转轴转动时产生的摩擦力减至最低。

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早期的直线运动轴承，是在撬板下放置一排木杆。这个技术可以追溯到修建卡夫拉金字塔的时候，虽然还没有明确的证据。现代直线运动轴承使用的是同一种工作原理，只不过是用滚球代替滚子。

从重载车轮轴和机床主轴到精密钟表零件，很多场合都需要旋转轴承，最简单的旋转轴承是轴套轴承。这种设计随后被滚动轴承替代，就是用很多圆柱形的滚子替代原先的衬套。最早投入使用的滚动轴承是钟表匠约翰·哈里逊于1760年为制作H3计时器而发明的。

按照相对运动的接触形式轴承分为： 滚珠轴承、滚针轴承、圆锥滚柱轴承、滑动轴承、挠性轴承、空气轴承、磁悬浮轴承、宝石轴承和含油轴承等。

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虽然轴承结构简单，很多小作坊都能做出来，但轴承具有很高的技术含量，甚至可作为衡量一个国家科技、工业实力的重要标准。当今世界科技工业强国无一例外都是轴承研发制造强国。

当前，国产轴承的设计和制造技术基本上是模仿，产品开发能力低，在某些核心技术的研发领域甚至还是空白。虽然对国内主机的配套率达到80%，但高速铁路客车、中高档轿车、计算机、空调、高水平轧机等重要主机的配套和维修轴承，基本上依靠进口。

国产轴承制造工艺和工艺装备技术发展缓慢，车加工数控率低，磨加工自动化水平低，全国仅有200多条自动生产线。对轴承寿命和可靠性至关重要的先进热处理工艺和装备，如控制气氛保护加热、双细化、贝氏体淬火等覆盖率低，许多技术难题攻关未能取得突破。

轴承钢新钢种的研发，钢材质量的提高，润滑、冷却、清洗和磨料磨具等相关技术的研发，尚不能适应轴承产品水平和质量提高的要求。

以最常见的深沟球轴承为例，国外先进产品的实际寿命一般为计算寿命的8倍以上，最高可达30倍以上，可靠性为98%以上。

而国产轴承的寿命一般为计算寿命的3~5倍，可靠性为96%左右，差距还是很显著的。这对于普通的运动机械来说，问题不算太大。但是在高端领域就很难接受了，因此国内航空轴承、高铁轴承、机器人轴承等基本以进口轴承为主。

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高铁、大飞机、重载型武器等高端装备上都有高端轴承的使用需求，而要满足高端轴承在精度、性能、寿命和可靠性等方面的要求，轴承材料的高质量和可靠性是决定性因素。

▲维护F110发动机风扇轴承

由于物体的高速旋转，轴承的各个部位要承受变应力、高频的作用，一般单位面积压力高达每平方毫米1500到5000N在这些因素的作用下，轴承很容易产生应力疲劳，进而造成疲劳剥落，使得轴承失去其作用，与此同时滚动轴承还需承受离心力、摩擦力、高温、腐蚀等因素，这也使得要造好轴承，就得用好钢。

在滚动轴承的四大组成部分中，除保持器外，内、外套圈、滚动体（滚珠、滚柱或滚针）都是由轴承钢组成，而轴承钢素有“钢中之王”的称号，是钢铁生产中要求最严的钢种。

轴承钢的质量主要取决于以下四个因素：一是钢中的夹杂物含量、形态、分布和大小；二是钢中的碳化物含量、形态、分布和大小；三是钢中的中心疏松缩孔和中心偏析；四是轴承钢产品性能的一致性。这四个因素可以归纳为纯净度和均匀性指标。

▲高端轴承钢中均匀细小的碳化物组织和热处理后均匀分布的细小碳化物

其中，纯净度要求材料中的夹杂物尽量少，纯净度的好坏对轴承的疲劳寿命有直接影响；而均匀性则要求材料中的夹杂物和碳化物颗粒细小、弥散，这会影响到轴承制造中热处理后的变形、组织均匀性等。

我们国家制轴工艺已经接近世界顶尖水平，但材质——也就是高端轴承用钢几乎全部依赖进口。

“PPM”在炼钢中是氧含量的单位，意指百万分率或百万分之几。一般而言，在钢铁行业，8个PPM的钢属于好钢；5个PPM的钢属于顶级钢，正是高端轴承所需要的。

炼钢过程中加入稀土，就能使原本优质的钢变得更加“坚强”。但怎么加，这是世界轴承巨头们的核心秘密。