陶瓷轴承在中国的发展方向及市场前景
发布时间:2003-08-22 00:00:00
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陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件,由于具有金属轴承所无法比拟的优异性能,近十多年来,在国计民生的各个领域中得到了日益广泛的应用。在航空航天、核工业、石油工业、化学工业、轻纺工业、食品工业、高速机床等高温、高速、耐腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦的な饣肪诚拢陶瓷轴承不可或缺的替代作用正在被人们逐渐地认识。随着加工技术的不断进步,工艺水平的日益提高,陶瓷轴承的成本不断下降,已经从过去中在一些高、精、尖类领域小范围内应用,逐步推广到可以接受的程度,陶瓷轴承大面积应用的时代已经到来。
一、国内外陶瓷轴承研究发展概况
1、国外陶瓷轴承发展现状
自从美国NASA公司1972年研制成功第一套陶瓷轴承开始,世界上各工业强国就一直在竞相开发、研制新一代更高性能的陶瓷轴承,从产业化入手,进行相应的设备、工艺、工装等一系列的开发、研制,在材料制备、产品加工、生产组织及大规模实用化工艺开发等方面,投入了大量的人力、物力。从应用结果上看,最突出的效果是较大幅度地提高了轴承的使用寿命和极限转速,为发展高速和超高速、高精密机床提供了基础零部件。除此以外,在高温、腐蚀、绝缘、真空等行业的应用也已取得了良好效果。如在高速主轴部件中陶瓷3械膁n值已达到212-250万;在高温领域陶瓷轴承耐高温已达到800℃;可在强酸、强碱、盐等一些高腐蚀性介质中长期稳定地工作。
当今世界上著名的轴承巨头们像瑞典的SKF、德国的FAG、日本的NSK、美国的Temken、俄罗斯的Rosv等,无一不在开发、生产陶瓷轴承,而产品质量的高低,已成为衡量其企业实力的一个重要标志。据不完全统计,到目前为止,国外能够生产陶瓷轴承的有美国、日本、德国、法国、俄罗斯、英国等十几个国家,其中仅日本就有16家企业在生产陶瓷轴承,其最大的轴承企业NSK公司已准备在未来的几年内将计算机的高速硬盘轴承全部改用陶瓷球轴承,以提高硬盘的转速和主机的稳定性;石川岛播磨重研制的全陶瓷轴承dn值达到212万;在第十六届日本国际机床博览会上,牧野、森精、新泻、Kyocers等机床公司纷纷展出了采用陶瓷球轴承的高速机床和加工中心;德国的FAG在七十年代中期就致力于陶瓷轴承主轴单元的开发;美国的Norton公司采用HIP法生产的陶瓷球在国际上堪称一流水平,SKF也曾多次报道在陶瓷球轴承方面的研究成果,此外,法国、英国、意大利、韩国、台湾等国家和地区也在积极地开发陶瓷球轴承。目前世界各国研究陶瓷球轴承处于领先水平的主要公司有瑞典的SKF、法国的圣戈班戒、日本的NSK、KOYO等。
2、国内陶瓷轴承发展现状
陶瓷轴承在国内研究起步较晚,目前国内研究开发陶瓷轴承的大专院所及公司有:上海材料研究所、北京中实三强工程陶瓷有限公司(原黑龙江中实三强工程陶瓷有限公司)、广东工学院、天津大学、洛轴所与山东工学院、哈尔滨疽荡笱А⑸蜓艚üぱг骸⑽鞅惫ひ荡笱У取41990年黑龙江晶体公司第一套陶瓷轴承在哈尔滨问世以来,一些大专院所就开始了陶瓷轴承的基础研究。据报道,目前在混合陶瓷轴承方面,许多研究单位还在处于试验研究阶段,仍然没有开发成功任何产品,全陶瓷轴承除洛阳轴承研究所与上竟杷嵫嗡仅仅做了一些样品之外,也没有进行更多的试验和产业化工作。上述单位中,除北京中实在强工程陶瓷有限公司已经可以中小批量生产全陶瓷轴承外,绝大多数还都在进行陶瓷球的加工和性能试验研究。与国外相比,纵观我国陶瓷轴承的发展形势,不容乐观。国内能够形成产业化灸#生产陶瓷轴承的企业几乎没有。究其根源,当然是多方面的,如技术水平、人才、资金等因素影响,但是通过我们几年来的研究和积累的经验所得感到,当前国内对陶瓷轴承的研究开发工作实际上走进了一个误区,总的说来在几个方面存在着问题,严重制我了我国陶瓷轴承行业的发展尽《、国内陶瓷轴承研究开发中存在的问题
首先,我们目前见诸报道的都是高速、高精度的陶瓷球轴承的研发,且通常多以围绕氮化硅球为主,主要解决的问题,一个是陶瓷球的制坯研究,另一个是高精度陶瓷的加工工艺方法研究,在使用上多属高速机床、数控机床、电主轴等高速场合,长寿命或低噪声等要求的陶瓷球轴承,自始至终没能脱离SI3N4球坯的制造和加工,对新型材料如SiC、ZrO2、ZTA、Sailon等材料的研究很少。
其次,陶瓷轴承的生产是高技术陶瓷与轴承制造技术的产业化结合,二者的专业化程度均很高,如果不解决陶瓷与轴承的产业结合问题,舷执笈量、低成本,生产满足市场需求的陶瓷轴承就是一句空话。而今,国内能够生产轴承的企业制造不了陶瓷材料,能够生产陶瓷材料的企业制造不了轴承,专业和学科之间在实际应用上严重脱节。在刚刚结束的全国轴承行业技术工作会议上了解到,目前一些轴承生产企业的技术主管对洗芍岢性谧ㄒ抵识上,尤其是对陶瓷材料加工和性能了解上知之甚少,只了解一点陶瓷球轴承的有关内容,而对全陶瓷轴承甚至闻所未闻,更谈不上产品开发;科研机构和院所低水平、重复开发现象严重;技术上相互封锁,工艺只局限在实验里,经不起工业化生产推敲,科研成果难以转化辖峁是一篇论文做完一个局部实验,进行几个数据比较后就草草收场,检测手段不完善,缺少必要的研究经费支持,使得人才浪费和研究工作难以深入。
再者,作为高技术产品的发展要经过技术密集型投入和资金密集型投入两阶段,产业化生产陶瓷轴承,既要攻克许多技术难点问题,又需要较大的投入,同时又要把握住产品市场定位,需要有识之士和风险投资机构的参与和支持,在现行的行业管理体制下,我国的陶瓷轴承在发展上缺乏整体意识和宏观战略思想。 陶瓷轴承所具有诸多优良性能如:耐腐蚀、耐高温、防磁、电绝缘等,尚待更宽的领域内开发利用,潜的应用领域十分巨大,由于研发者在某种程度上对陶瓷轴承的认识不足,因而在开发的路子上走的很窄,只偏重于高速陶瓷球轴承的开发,按目前国内机床行业高速、高精度主轴、电主轴轴承的用量计算,市场量也仅有十几万套至多几十万套,屈指可数,且高精度机床主轴轴承要求轴承的工精度相对较高,质量较苛刻,象P4级轴承要求G5级左右的高精度陶瓷球,目前国内能够生产的厂家寥寥无几。相反,在石油勘探、原油冶炼、化纤、乙烯、氢涤纶、印染、电镀业、污水处理、海洋开发、深水泵、酸碱泵、高温、真空、核磁共振、电绝缘、医药卫生、食品工业等等诸多领中实际使用的轴承,很多只要求一般精度等级,中、低转速,要求轴承能够耐一定浓度的酸、碱、盐腐蚀,耐几百度高温、不导磁、电、无毒性,可在无油或利用工作介质自身润滑等,这些领域应用的轴承占特种轴承应用的比例非常之大,而且陶瓷轴承完全有能力去替代、更新那些金属轴无法胜任的工作,这样一个宠大的市场摆在面前,我们在产品的技术开发上完全可以创出一条新路,去拓宽陶瓷轴承的应用视野。从以上几个方面分析可见,陶瓷轴承的可用量之大、应用面积之广,具有非常广阔的市场开发前景,亟待挖掘。实际上却没有几家企业能真正坐下来,认真地研一下,如何进行市场开拓。
三、当前重点要解决的问题
真正要搞好陶瓷轴承的产业化生产,关键是:(1)要开发出高性能、低成本、适用性强的陶瓷轴承,尤其是、外套圈、保持架、滚动体(球、滚子、滚针、滚锥)均为陶瓷的全陶瓷轴承产品,扩大产品规格、品种和应用领域;(2)解决和攻克产业化生产中所遇到的一系列技术难题;大力开发陶瓷套圈、陶瓷保持架、陶瓷滚子、陶瓷滚锥、陶瓷滚针的实用化生产技术,加大生产工艺、工装、设备、检测仪器的投资开发力度,加大关键设备的国产化开发和产业化投入;(3)推进专业人才培养,解决专业与每啤⒀芯坑胧涤眉际醯慕岷献化;技术专家型销售队伍的建立和能够掌握高、精、尖设备、仪器的技术工人队伍的培养;(4)行业上和企业主管要对陶瓷轴承提高认识,建立、完善国家和行业标准、评价方法等,为用户提供优质的售后技术服务,包括陶瓷轴承的选型和现场安装指导等等,才能使陶瓷轴承真正适用于更多的领域,满足国内、外各行业对陶瓷轴承的需求,促进陶瓷轴承整体水平的快速发展。
最近,国内一些媒体报道,"由于陶瓷球的需求量很少,生产陶瓷球的企业不愿意库存,无法满足多数用户购买量小的要求……",实际上陶瓷轴承决不只是一个陶瓷球的制备技术问题,单纯解决了"球"的加工制造问题,只是在陶瓷轴承的研究中完成了一小部分基础工作,球的产量大小难以真正反映企业陶瓷轴承水平的高低。相反,在大量应用的陶瓷轴承中,如陶瓷实体保持架、浪型保持架、剖分式保持架的加工、成型技术,包括近净型制坯技术和成缮战峒庸ぜ际酰惶沾赡凇⑼馓兹滚道的加工技术,高精度套圈滚道表面的获得技术;陶瓷轴承的装配工艺方法;游隙选定以及应用现场与金属箱体的配合公差的处理技巧等,才是陶瓷轴承生产技术的精髓。理论研究与实用技术的根本区别就在于,实用技术要能具体指导生产,解决生活中发傻哪烟猓有关实用工艺研究方面,目前国内处于领先水平的当属北京中实三强工程陶瓷有限公司,该公司除了可以批量生产各类精度(G5、G10、G16、G20)的陶瓷球、陶瓷球轴承,同时成功地开发并已批量生产了P5级精度的全陶瓷球轴承、滚子轴承,先后成功地解决了陶瓷套圈的成型、滚道的精加工、超精研加工;陶瓷实体保持架、浪型保持架、剖分式保持架的兜孔加工、成型技术等难题,针对陶瓷材料不导磁、不导电、难加工的特点,开发出了一整套适合于全陶瓷轴承加工的工艺、工装夹上,并制定了70多项企业标准,产品不久前刚刚通过了专家鉴定,已开发的1、6、7、3类系一全陶瓷轴承适销对路,供不应求,恰好与国内某些传媒报道?quot;陶瓷轴承需求量孝应用面窄"的观点,形成鲜明对照。公司对陶瓷轴承技术、生产、开发中难题技术解决的成功经验,以及对当前国内、外市场认识上的突破性见地,对正在从事陶瓷轴承科研、生产的企事业、科研7构的决策者们应该起到很好的借鉴。
四、展望
陶瓷轴承的发展方兴未艾,纳米材料、复合材料的实用化,为陶瓷轴承的发展带来了更大的生机和活力。按特种轴承占轴承需求总量的10%来计算,2000年国内轴承的需求总量约21亿套,其10%为2.1亿套,陶瓷轴承如能占到特种轴承市场份额的10%的话,每年尚需求生产2100万套,如果按投资1.5-2亿元人民币,建成年产量达到40万套生产能力的陶瓷轴承厂来计算,尚需建成投产52个同等规模的陶瓷轴承厂,才能满足国内市场需求量。由此可见,产品市场缺口很大,依照我国国内目前的生产现状远远满足不了市场需幔因而市场前景十分看好。虽然价格相对较高,但在同等工况条件下,综合经济效益十分显著。在实际应用中对比,陶瓷轴承的使用寿命是耐热钢轴承的5-10倍,不锈钢轴承的5-15倍;而且同等规格的产品,价格明显低于国外。据悉,以外径32mm为例,美国的陶瓷球轴承售价为80美元,而崮诘奶沾芍岢惺奂劢鑫110元人民币(约12美元)。在相同质量的产品中具有很强的国际市场竞争力。
随着我国加入WTO,国外大型轴承企业的不断涌入,新材料、新工艺产品在质量上和价格上的竞争将对我国轴承行业带来更大的冲击,因此,用新材料、新技术改造传统轴承产业,提高国内轴承产品的技术含量和附加值,加速提高陶瓷轴承的产品质量和产量,尤其是提高陶瓷轴承的市场竞争力和生存能力,已成为一个重要课题摆在我们面前。
摘自(轴承网)