武汉进口skf轴承(高铁用轴承难点在哪里？离国产化还有多远的路要走？)

Posted 2023-05-30

篇首语：忧劳可以兴国，逸豫可以亡身。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了武汉进口skf轴承(高铁用轴承难点在哪里？离国产化还有多远的路要走？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

武汉进口skf轴承(高铁用轴承难点在哪里？离国产化还有多远的路要走？)

高速铁路是指通过新建或改造原有铁路系统，使运营速度达到250km/h及以上的铁路系统。1964年，日本东海道最高时速达到210km/h的新干线开通，随后，德国、法国、意大利等国相继开展了高速铁路的建设，我国于1994年开通了第一条160-200km/h准高速铁路。到2018年底，我国拥有高铁动车组3268列，其中已稳定进行商业运行的最高时速达到了350km/h，运营里程达到了2.9万公里，超过世界高铁总里程的2/3，成为当时世界上高铁里程最长的国家。到2021年，中国铁路运营里程突破15万公里。

高速铁路包括高速铁路轨道及在轨道上运行的高速动车组列车。高速动车组列车转向架是高铁机车的一个核心部件，主要由构架、轮对、轴箱、一系悬挂、二系悬挂、牵引驱动装置和基础制动装置等七部分构成。高铁用特殊钢主要用来制造转向架的构架、轮对和轴承结构。其中转向架轮对由车轴、车轮、齿轮装置和轴承构成，每个转向架由两组轮对组成，车轴通常采用Cr-Mo合金结构钢材质；车轮通常采用中碳微合金钢制造；轴承组通常采用轴承钢材料制造。

有文献报道，我国高铁动车组轴承采用进口产品，以轴箱轴承为例，具体配套情况如下：CRH1和CRH5采用SKF轴承；CRH2采用日本NTN和SKF轴承；CRH3采用德国FAG轴承。

中国高铁虽然横扫国内外市场，但是核心部件“轴承”仍然依赖进口。

高铁轴承的质量和性能要求

由于高铁机车的起步加速快，制动距离短，运行速度更快，这就要求高铁轴承必须具有在高速度、高加速度的运行条件的可靠度高、耐冲击性强以及能够承受不断变化冲击负荷的能力。以CRH5为例，以平均值估算，每套轴承载荷约为68.7KN，最大滚动体载荷约为7.6KN，内圈滚道与滚子的接触应力约为810MPa；以CRH3为例，时速为300km时，轴承转速约为1730r/min；在轴承使用寿命方面，不同运行速度的机车轴承均有不同要求，具体为：时速在200km/h以内运行的高铁机车关键轴承的质量保质期为90万公里（或4年），使用寿命不低于280万公里，使用时间超过10年的强制报废；时速大于200km/h的轴承，120万公里内免维护，经过检修再使用至240万公里后报废；时速在300km/h以上运行的高铁机车轴承使用寿命为350-500万公里，可靠度50万公里为99%。

直白的解释下，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，这就是“能用”和“用好”两个概念，这是高铁采用进口轴承的主要原因。

高端轴承中，我们可以发现两个基础性问题，那就是“高性能材料”和“高质量的加工”，作为材料人，我们暂且不讨论加工问题，单看制造高铁轴承的材料，就是素有“钢中之王”的轴承钢，它是钢铁冶炼中要求最严格的钢种之一。

我国高铁动车组轴箱轴承均采用双列圆锥辊子轴承，其基本结构形式下图所示，主要由内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分构成。轴承的内、外圈及滚动体的材料主要为轴承钢，该高铁轴承主要是在高速重载运动状态下工作，服役条件极为恶劣，对轴承钢的要求：

高的冶金质量

氧含量要低于10ppm；Ca含量要低于10ppm；夹杂物B细≤1.5级，B粗≤0.5级，D细≤1.0级，D粗≤0.5级，DS≤1.0级；带状组织等级≤1.5级。

高的接触疲劳强度

高铁轴承钢的接触疲劳寿命在4000MPa循环次数要达到109，循环次数107下弯曲疲劳极限强度要大于900MPa。

高的耐磨性

滚动轴承正常工作时伴随有滚动摩擦和滑动摩擦。发生滑动摩擦的主要部位是滚动体与滚道之间的接触面、滚动体和保持架兜孔之间的接触面以及保持架和套圈引导挡边之间等。如果轴承钢的耐磨性差，滚动轴承便会因磨损而过早地丧失精度，从而导致轴承服役寿命降低。因此，高铁轴承钢必须具备较高的耐磨性能。

适宜的硬度

滚动轴承的硬度直接影响着滚动轴承的寿命。轴承的硬度通常要根据轴承承受载荷的方式和大小、轴承尺寸和壁厚的总体情况来决定，硬度要适宜，过大或过小都将影响轴承使用寿命。高铁轴承用渗碳钢及部件表面硬度要求不低于820HV。

心部高强度和高韧性

高铁轴承服役过程中会承受较大冲击载荷，因此，要求轴承钢具有一定的冲击韧性。釆用渗碳轴承钢的初衷就是在保证高硬度和耐磨性表面的同时，心部具有高强韧性和高硬度。一般要求心部屈服强度不小于1100MPa，抗拉强度不小于1300MPa，室温冲击功Akv≥75J，室温断裂韧性KIc≥80MPa·m1/2。

渗碳轴承钢是一种优质的低碳合金钢，具有强度高、耐冲击、渗碳热处理后表面耐磨性能和接触疲劳性能高等特点。与高碳铬轴承钢相比，渗碳轴承钢有较好的心部冲击韧性，非常适合制造承受较大冲击载荷的铁路轴承。采用渗碳轴承钢制造的轴承，除表面具有高的硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度和良好的尺寸稳定性外，轴承心部还具有高的韧性。目前我国普遍采用的渗碳轴承钢种有：G20CrNi2MoA、G20Cr2Ni4A、G10CrNi3Mo、G20CrMo和G20Cr2Mn2MoA等。

更多材料性能数据，此处不再转贴，如有需求，请到新材道进行查阅。

抛开渗碳，纵观高端轴承钢的生产技术能力，如何制造出“高纯净度”和“高均匀度”的轴承钢，将钢中的含氧量控制到最低，一直是我国钢铁企业面临的难题。目前，国内轴承钢产品质量水平最高的是兴澄特钢（重磅：2021年民用轴承钢产品质量能力分级评价公告发布），钢中总氧含量可以稳定控制能力达到5ppm左右，质量已经达到国际知名轴承生产企业SKF的要求，其生产的高端轴承钢已大批量向瑞典SKF、德国舍弗勒、日本NSK等轴承制造商巨头供货。

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。但是，以我国高铁和轴承钢的发展速度来看，剩下的路还能有多远呢？