轴承钢球.docx

1、轴承钢球SKF轴承-我国钢球制造技术现状与展望1 历史的回顾1883年，德国FAG制造出世界上第一台磨球机，它的外型尽管是那么的原始，结构尽管是那么的简单，大小尽管是那么的不起眼，但它的诞生开创了人类钢球制造的先河，至今已有121年的历史。在当时半封建半殖民地的中国，没有自己的轴承工业，抗日战争期间，NTN为适应军械的维修，在东北铁路沿线瓦房店建立了一家轴承工厂（瓦轴前身），为控制当时中国的轴承生产技术，所用的钢球由日本生产，运来中国进行装配。1948年，当时的瓦房店已经解放，瓦房店轴承厂的金德元、宋世发等人决心改变中国不能生产钢球的落后局面，在无技术，无图纸的情况下，自己动手制造土设备，用铁

2、棒磨成针的精神，把圆柱体磨成了球体，造出了中国第一粒钢球，开创了中国钢球生产的历史。解放后在中央政府尽快恢复国民经济的思想指导下，国家为建立新中国的工业体系，建立了一批大型骨干企业，作为冶金、农机、化工、汽车、拖拉机、机床、军工行业不可缺少的重要配件轴承，无可非议地被列入该行列，瓦轴首先被列入重点发展企业。后来因为抗美援朝的需要，建立了哈轴总厂，瓦轴和哈轴先后从苏联引进了钢球制造设备，派出了龚兆良、李世亮等人赴苏学习，同时引进了苏联的钢球制造技术和管理方式。50年代筹建洛阳轴承厂（包括钢球车间）被列为苏联对华援建的156个重点项目之一，整个工厂全部由苏联援建。哈、瓦、洛的建成标志着中国钢球制造

3、步入了系统化、规模化、工业化生产，由于受条件限制和苏联生产模式移植的影响，当初轴承企业从套圈、滚动体、保持架直到装配所有工序全部由一家企业完成，钢球是轴承的重要配件，为满足企业的配套需要，哈、瓦、洛轴承厂在苏联专家的帮助下先后建立了自己的钢球分厂或钢球车间，开始大批量生产钢球，并培养了一批钢球制造的骨干力量，可以说哈、瓦、洛就是中国钢球的发源地。三个工厂所采用的工艺和加工设备基本一致，其工艺和设备为：冷镦（A-148、-5、A-142、A-141）；锉球（M-32）软磨（M-33）热处理（-30，-70自制空气回火炉）硬磨（M-33）研磨（M-33，B-22）抛光（倾斜式串桶）分选（A类分选机

4、）人工外观涂油包装。微小型钢球工艺流程：成型锉削软串（卧式串桶）软研热处理硬研抛光人工外观分选涂油包装当时钢球生产无国家标准，采用的是苏联OCT3722标准，精度级别为、（相当于现在的G10，G20，G40），实际生产水平是95%以上为级，只有极少量产品为级，用上述工艺无法生产级。对一些军工产品有特别要求，只能在最终增加一道单沟精研的方法，来满足精度要求，但这种方法工艺过程繁琐，生产效率低，各沟槽的尺寸差异大，生产成本高。1957年上海为发展轴承工业，筹建了上海钢珠厂（64年改为上海钢球厂）得到哈轴、瓦轴的无私帮助，哈轴提供了全部钢球工艺资料和设备图纸，在上海市机械局组织下，上海机床厂、上海第

5、三机床厂、上海电炉厂、上海群英机械厂等给予大力支持，在最短的时间内完成了各种钢球设备的制造任务，确保了1958年上海钢珠厂的正式投产，由此诞生了中国第一家钢球制造的专业厂家，从此迈出了钢球设备国产化的第一步。同年，相继诞生了青岛钢球厂、沈阳钢球厂，60年代又出现了湖北钢球厂、重庆钢球厂，当时被称为中国五大钢球厂。70年代开办了岳阳钢球厂（湖南钢球厂），8090年代成立了河南钢球厂、如皋钢球厂、东阿钢球厂、三峡钢球厂，到了90年代初已发展到中国钢球十大专业厂家。除此之外，徐州迴转支承厂、中山轴承厂都新建钢球分厂。这支队伍的迅速壮大使中国钢球制造业越来越引起世界的关注。随着改革开放，中国的轴承工业

6、得到飞速的发展，特别是外资的引进和私有资本的加入，加速了中国轴承工业的发展，作为轴承的重要配件钢球，也和轴承一起跨入了生产大国的行列。2 中国钢球制造技术的发展中国钢球制造技术的发展可分为四个阶段。第一阶段为80年代以前，自50年代哈、瓦、洛全面引入苏联的钢球制造技术，开创了中国大规模生产轴承钢球的历史，为中国今后钢球技术的发展奠定了基础，直至80年代，在这20多年左右的时期，中国钢球制造工艺基本是苏联的模式，设备主要以苏联和仿制苏联的为主，也有德国的和仿制德国的，进入60年代上海机床厂开始与上海钢球厂共同开发了第一批全国产化的3M4630磨球机，上海第三机床厂大批仿制了西德SMS公司的SMS

7、72钢球研磨机。在70年代最大的技术改进是试验、研究光磨工艺，当时四川金堂轴承厂引进了罗马尼亚钢球磨加工设备，引起了瓦房店、上海有关同行的重视，在轴承局领导的关心支持下，开展了对二块合金铸板铁加工钢球的研究，两地钢球厂利用各自的优势与铸造方面的合作、试验成功了用于钢球锉削加工的光磨板，在老设备改进试验成功后，设计制造了光磨机，这一工艺的突破大大降低了钢球毛坯加工的成本，提高了锉削加工的表面质量和精度。这一突破更重要的是给人们一个启示：技术是需要不断发展的，有发展才有质量和效益。第二阶段为19811985年，即“六五”计划期间，由于中国轴承的质量特别是噪声，明显落后于国外，轴承无法出口，电机要更

8、换国外轴承才能出口，有关考察团出国考察，一个结论性的意见是：电机轴承必须进行合套振动试验，钢球必须采用G10，用精研技术替代抛光工艺。为此轴承局组织了全国有关钢球厂工程技术人员，论证制订了G10钢球攻关课题，该项目由上海钢球厂和湖北钢球厂共同承担，用大循环超精研工艺代替传统的抛光工艺，提高钢球的表面质量和球形精度，淘汰了抛光工艺，使钢球质量上了一个新的水平，用合套方法达到了当时轴承低噪音的配套要求，并受到部的嘉奖。此成果在行业中得到广泛推广，在此同时，为加快轴承和钢球技术的发展，尽快跟上国际水平，上海轴承公司加紧与国外轴承公司的联系、互访、洽谈，并于1985年1月派出了第一批考察人员赴日本NT

9、N研修钢球制造技术，为全面掌握国际上先进的生产技术和管理经验，早日赶上国际水平创造了条件。第三阶段为19861990年，即“七五”期间，这个阶段国内多家钢球厂先后从西德、日本引进了设备，有引进德国JUS公司整条钢球生产线，日本NTN整条钢球生产线，德国SMS整条生产线，也有选择性引进设备和仪器，这些设备和仪器包括高速钢球冷镦机、热处理生产线、磨球机、研球机、各种清洗机、涂油包装机、钢球振动仪、AVIKO钢球检查仪、轮廓仪、钢球强化机等，并先后向国外派出了考察和研修人员。为尽快把中国钢球搞上去，满足轴承对钢球的要求，机械工业部组织了全国有关钢球厂的工程技术人员研究引进技术，并结合本国国情制定了G

10、5钢球攻关课题，它包括引进设备消化，工艺技术提高，产品质量提高到整个钢球制造技术水平的提高，攻关课题由上海钢球厂和青岛钢球厂承担，经过G5钢球课题攻关后，从而得到以下结论：高速冷镦机实现国产化，提高生产效率，提高毛坯精度。根据国情，改造滚动式加热炉，推行气氛保护加热，解决钢球表面氧化脱碳，提高了热处理质量，为压缩钢球留量创造条件。开发钢球强化机，对钢球进行强化处理，并引进强化工艺研究，以有效提高钢球疲劳寿命。磨球机大砂轮自动修整技术的研究和应用，改善了劳动环境，确保了机床精度，提高了钢球质量。引入2000#树脂砂轮，成功地应用于初磨工序，大大改善了环境，提高了产品质量。水溶性精研液在钢球超精加

11、工上的应用，进一步提高了钢球的表面质量。单粒钢球测振仪的国产化，对全面控制钢球成品的动态性能起着重要作用。所以通过G5钢球攻关，使我国钢球制造装备、工艺技术上了一个台阶，钢球的加工留量减少，生产效率的提高，钢球的表面质量有了进一步改善，对轴承噪音的影响进一步降低。机械部对G5钢球攻关验收后，召开了两次G5钢球攻关经验交流会，把此成果向全行业推广，此成果获得了机械部科技进步二等奖。除此之外，钢球涡流检测技术也获成功，并在行业中推广，此项目国家科技进步三等奖。面对大批老设备，如何与先进的技术结合，进行设备改造，在这一时期的一些老企业中，均获得较理想的效果，既解决了一时的投资困难，又较快获得实用效果

12、。因此，这个阶段可以说是有史以来钢球技术进步最快的时期，与国际先进水平的距离明显地拉近了。第四阶段为1991年以后，在G5攻关、大批引进技术、设备、仪器的基础上，中国钢球的制造技术得到了明显提高，钢球生产量也得到明显的扩大，中国轴承的大发展，带动了钢球的大发展，钢球的大发展带动了相关行业的大发展，专业化程度越来越强，门类越来越细，搞设备的、砂轮的、磨板的、磨料的、磨削液的、修整器的、搞油剂的、搞球坯的，他们已各自自成体系，形成了轰轰烈烈的局面，这对促进钢球水平的提高极有好处。通过“八五”、“九五”的努力，在相关技术的国产化上做了大量工作，一些依赖进口的，已逐步实现了国产化，钢球制造工艺又有新的

13、发展，特别是日本于90年代初获得成功，用于批量生产的超细树脂砂轮钢球精磨技术，上海自97年初开始组织工艺攻关，化了三年时间获得成功，为中国钢球制造工艺增添了光辉的一页。钢球技术的进步是有目共睹的，目前的生产量为世界第一，但总体质量水平与国际先进水平相比仍有不少差距，1997年机械部在青岛组织了全国钢球质量上台阶攻关会，有关领导根据行业的现状指出，中国钢球的问题不是数量，提高质量是振兴中国民族工业的重点，目标要瞄准当今国际最先进水平。从此，吹响了中国钢球向国际最先进水平奋进的号角。我们应该有充分的信心和决心，通过持续努力，中国的钢球质量水平一定可以在国际舞台上立于不败之地。3 中国钢球工业的现状

14、和问题中国钢球工业自1948年生产出第一批产品已有56年的历史，从技术进步和行业发展看，改革开放后的发展是最快的阶段，目前我国钢球行业已经能生产0.5200多mm的钢球，材料以GCr15为主，还大量生产低碳、防磁、防腐蚀、耐高温、有色金属、各种陶瓷和非金属材料球，精度已经能批量生产G1000G5，产品广泛用于轴承、工程机械、家用电器、汽车、农业机械、机床、摩托车、冶金、化工、仪器仪表，全国钢球生产点不少于几百个，其中有上千人的大企业，也有几个人的小工厂，有从毛坯到成品独立加工的，也有只加工某一工序的，形成了一个大企业周围分布无数个小企业和生产点的大局面，这种局面加快了钢球行业的发展，但也出现了

15、无序的竞争，这种竞争不仅在国内，而且超越了国界，中国已经成为世界上钢球企业最多的国家，也是产量最大的国家，但要成为钢球生产强国还有很多问题需要解决。下面就中国钢球行业的现状和问题作一分析。3.1原材料方面制作钢球的钢材有很多品种，但实际能供应的品种甚少，有些虽能生产，但量少的无法提供。碳钢球用的是建筑用材，没有理想的低碳钢球用材。轴承钢的标准从两部协议已发展到GB/T18254-2000，GB/T18254-2001标准，中国终于有了轴承钢国家标准，通过引进、改进、更新设备，产品质量有了很大的提高，国际上的跨国轴承公司、汽车配件公司已经可以采用或正在对国内钢材进行认可，上钢五厂是他们的首选目标

16、，经过加价优选的材料无论是氧含量、钛含量、夹杂物上都有提高，为优质钢球的生产创造了条件，但价格要高于一般产品。从总体上说，我国轴承质量稳定性较差，波动大，当市场供大于求时，质量往往会好于供不应求时期。一些信誉度差的钢厂以次充好，为提高成材率，减少头部切除长度，或者将被切除部分不该用于钢球的，因管理不善，混入了钢球用材，造成钢球质量后患无穷。钢材的裂纹仍是钢球行业头痛的事，加工前局部裂纹很难发现，成球后钢厂不认帐，这样增加了钢球行业的质量风险和成本。另外，因轴承出现无序竞争，相互压价，低价竞争，带来了钢球的无序竞争，低价竞争，而钢球又是形状简单大批量生产的机械零件，材料在产品成本上占最大的一块，

17、钢材的价格和质量对钢球影响很大，钢球用材，由于它是全工作面产品，比轴承要求更高，按传统的要求，用于钢球的钢材只能用模铸工艺生产的，钢锭的头部不能用于钢球。由于受价格因素的驱动，市场上各种劣质钢材时有出现，个别企业用国产连铸钢材和低价劣质钢材大胆地用于钢球，这样造成了市场的混乱，质量的混乱，这必须引起有关方面重视，使中国钢球行业沿着公开、公正、诚信、有序竞争和健康的方向发展。3.2 工艺方面由于改革开放加强了国内企业与国外企业的交往，滚动体专委会经常组织有关企业研讨、交流、攻关、考察，使国内钢球企业较多地了解到国外情况，促使国内钢球工艺逐步优化，从总体工艺流程来看与国外大同小异。总加工留量上，由

18、于受机床、材料、模具的限制要普遍大于国外。在工艺的实施细节上，或称专用技术上各家企业百花齐放，总体上还有不小差距，规范性太差，研究深度还不够。3.3 辅助材料方面改革开放以来是钢球行业发展最兴旺的时期，也带动了相关企业的蓬勃发展。砂轮是磨削钢球的重要工具，原来仅依靠一砂、二砂，质量问题长期得不到解决，无论是耐用度、外观和外形尺寸几十年一贯制，引入了竞争机制，几十年得不到解决的问题，基本得到解决。80年代初引入我国的2000#树脂砂轮现已实现国产化，但在使用效果上与进口尚有一定差距，4000#树脂砂轮的攻关工作还在进行中，目前4000#以上的树脂砂轮尚需进口。磨板的质量直接影响钢球的表面质量，经

19、过多次攻关取得一定成效，但由于铸造行业变化较大，人员变更也大，技术力量分散，质量稳定性仍较差，与国外还是有不小的差距，尤其是精磨板的质量不稳定直接会导致钢球表面质量的不稳定。水溶性、油溶性磨削液是精研和精磨钢球的重要原料，它们是多种化工原料调和而成，由于我国化工原料品种少、质量波动大，导致磨削效果差异大，最终影响钢球表面质量的稳定性。目前部分企业还是依靠进口原料，这样成本也会相对提高不少。光磨板是锉削球坯用的合金铸铁板，自70年代开发成功至今，生产厂一换再换，专业人员缺乏，产品能用，但缺少进一步改进提高的能力，与国外相比有不小的差距，具体表现在磨削效率、耐用度、砂眼等问题，它直接影响钢球的质量

20、和经济效益。各种磨料是钢球生产所必须的辅料，传统的精研钢球用的磨料是三氧化二铬，它在我国是一种化学试剂或工业纯，它的技术指标是化学成分纯度的百分比，作为磨料需要的是硬度、粒度、颗粒均匀性、杂质含量和抛光性能等指标，因此使用与生产出现明显脱节。在国外，同样是三氧化二铬，不同的用途有不同的技术指标，这样适应性就强。从以上的砂轮、磨板、磨削液、磨料现状分析，总体上有很大进步，为我国钢球技术的发展作出了贡献，但离国际先进水平及用户要求还有很大差距，愿他们继续为中国钢球赶上国际先进水平作出努力。3.4 企业管理方面任何一个企业真正要上水平，一定要具备两方面条件：一方面要有严格规范的管理，另一方面要有先进

21、的技术，二者缺一不可。对钢球生产来说更是如此，钢球看是简单，真正做好真不容易！有好的技术能生产出一批或几批好球，要有稳定的质量，没有有效的管理，稳定便成为空话。改革开放后不但引进了不少钢球设备、测试仪器，也引进了一些先进理念，甚至一些好的管理方法，好的理念逐步被我们所接受。随着质量管理体系的广泛推行，和日常暴露出的一些问题，管理的重要性越来越明显。我国主要的钢球企业，最早的五大厂全是国有企业，后来发展到十大厂甚至更多，基本也主要是国有企业和少量集体企业，因此这些企业在书面管理上做得比较到位，实际操作上尚有不足。特别是一些先进的、全新的管理方法推行难度较大。随着经济改革的深入，国有企业和集体企业

22、正逐步向股份制方向转换，管理也正逐步去满足这种转换。90年代产生的钢球企业主要是民营企业，从企业数量上远远超过前40年，但总体生产能力仍是前40年的企业占主导地位，这些民营企业起步时往往是家属式的，企业发展了，家属管理模式适应不了生产的需要，原有的管理模式向高一级形式变化。因此这一类企业的管理只是初级阶段的管理。总之，国内钢球企业的管理与国外先进企业相比差距更大，这一方面是因为我们的企业进入市场经济时间不长，企业如何适应市场经济，摸索适应我国国情的有效管理需要时间，国外一些好的经验应该借鉴，但也不能全搬，因为无论是人员素质、企业规模、产品结构、硬件条件、设备状况、生产组织形式均不相同，要把国外

23、的经验与国内实际情况结合起来，才是最有效的。另一方面，钢球的低价竞争客观上也影响到企业在管理上的投入。3.5 技术标准问题钢球的国家标准第一次制定并推行是在1964年，第二次修订的版本是1977年，第三次修订是1984年，这三个版本都是原则上部分采用ISO标准，由于当时的工艺水平低，常规生产无法达到国际标准，按当时的国情，某些项目在ISO标准基础上作一调整，制定了自己的标准。随着钢球技术的发展和工艺水平的提高，原来执行的国标已落后于实际水平，由此制定了新的国家标准，即GB308-89标准，为向国际水平靠拢，新的标准等同采用ISO3290-1975，除了没有采用英制规格外，其他已与国际接轨，IS

24、O标准的采用，与国际交往有了共同语言。1998年，国际标准化组织又颁发了新的钢球标准，为赶上先进水平，我国等同采用了此标准，颁布了GB308-2002标准，新标准引入了表面不平度和形状参数的概念，给出了波纹度的定义，对表面粗糙度定义作一修正，优化了球的尺寸，增加了G24、G60，Ra的数值有所压缩，这样真正与国际标准同步了，更有利于中国钢球发展，并与世界融为一体。3.6质量现状中国钢球从材料上分，主要有三大类：一类是低碳钢，这类材料的产品档次较低，由于价格原因，原来向日本、台湾等地采购的都转入中国大陆，也有一些境外企业转移至大陆生产。由于这类产品使用要求低，虽有质量标准，而价格标准更为突出，材

25、料问题、热处理渗碳问题、压碎值问题，混球和缺陷球比例过高也许被称为垃圾球的主要原因。第二类是不锈钢球，其中有马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢，马氏体不锈钢球要求要高于奥氏体不锈钢球，但总体要求会低于轴承钢，因此质量矛盾也不突出。第三类是轴承钢钢球，这类材料在钢球中占主导地位，在这类钢球中10mm以下的数量最多，因此，中国钢球的技术进步、引进技术的消化、工艺改进、先进技术的采用推广、总的物力财力的投入在这方面也是最大的。在原机械部组织下，通过“七五”科技攻关和大循环水剂精研技术的推广，使中国钢球进了很大一步，目前国内广泛采用的就是此成果的基本内容，只要按一定的规范进行操作，此工艺获得的钢球球形误差、球

26、直径变动量、表面粗糙度Ra都能得到满意的效果，基本能达到国外同等水平，甚至更好，但Ry的数值往往不太理想。在批直径变动量上，工艺技术上不存在问题，要达到标准也无大碍，但操作和调整不当，个别数值会偏大，与国外实物质量比会出现一些小问题。尺寸定值上，国内问题较大，同样的钢球各家测值结论不一，这与测量方法、仪器、环境、人的因素都有关。钢球的压碎值一般都能达到标准（JB/T1225-2001），但与日本相比均会偏小。钢球的动态性能，是低噪音轴承对钢球的重点要求，“七五”攻关的最终目的就是要钢球满足电机轴承配套的需要，从80年代的“七五”攻关至今，钢球的振动值水平又有新的提高，就振动值数值来说，已达到相

27、当的水平，但不足的是数值的离散性一般都要在3dB以上，国外好的水平一般是2dB。随着无异音轴承的问世，对钢球的表面提出了更高的要求，不仅要解决缺陷球的漏网，更要解决钢球表面的各种伤痕，对全工作面的钢球来说，确实是项艰难的工作，日本采用光电外观的办法，但也不能彻底解决此问题，因为仪器检查有较好的稳定性，但灵敏度还是有限的。国内为解决此问题工艺上采用了各种办法，尽量防止和减少缺陷的漏检和伤痕的产生，当然光电外观检查也是一种不错的补救措施，目前国内也正在开展这方面的研究，期待早日可以用于生产。总之，国内钢球缺陷和表面伤痕的漏检比过去有很大提高，但还满足不了用户的要求。钢球质量要赶上当代先进的实物质量

28、水平，除了精度、粗糙度、表面质量、动态性能以外，可靠性和寿命是两项重要指标，国内钢球行业早在九十年代就开始做这方面的工作，当时为了军用、航空产品的可靠性，把涡流探伤技术成功地用于钢球制造，接着又把此技术扩展到汽车用钢球的制造，这一技术的成功，对钢球的可靠性起着至关重要的作用。由于我国深沟球轴承的大力发展，某种程度上，对噪音、异音比对可靠性寿命更注重，这是市场的导向，也许是价格的原因，在这种情况下，我国钢球在选材上和某些工艺环节上的差异，导致寿命（噪音寿命、疲劳寿命）差异较大，据统计，在70年代，国内轴承的损坏有70%是由钢球所致，近来有所下降，但钢球仍是轴承中最容易损坏的部分。随着我国汽车工业

29、的大发展，汽车轴承的可靠性直接影响汽车的可靠性，因此轴承的可靠性和寿命必将放在重要地位，我们必须面对这一事实，去认真对待。钢球的噪音寿命不但需要钢球行业去研究，也需要轴承行业去研究，确切地说是需要双方共同研究，目标是降低轴承的噪音，提高轴承的寿命乃至疲劳寿命。从轴承钢钢球的质量现状看，进步不小，但发展仍不平衡，钢材优劣差异大，部分钢球质量已接近和达到国际先进水平，总体仍有差距，尚需我们继续努力。4 中国钢球行业的前景中国钢球行业，通过五十多年的发展，在全球引起了注目，中国钢球不仅能为轴承、汽车、家电、机械等配套，而且已作为单独产品大量出口，据统计资料反映，2003年我国轴承滚动体（主要是钢球）

30、出口数量为27148.7吨，约1600个20英尺的集装箱，创汇5322.5万美圆，出口和内销之和从总量来说，是其他国家可望不可及的，但是又要看到，我国钢球在出口的同时，又大量从国外进口，据统计2003年进口量为2630吨，用汇2828.5万美圆，进口量虽然只是出口量的9.68%，但每吨价值却是出口的5.49倍，这从另一侧面也反应质量要求高的钢球仍在进口。从中国钢球行业的现状和问题分析，目前，中国可称钢球生大国，但不是强国，要成为钢球强国还有大量工作要做：全面提高钢球用料的质量，杜绝劣质或不合格钢材充入市场。组建若干个具有品牌效应的集团性企业，有系统管理，有质量水平，有经济效益，有产品分工。克服小、散、差的现象，克服恶性、无序的低价竞争。吸取国外成熟经验，加强行业管理，使钢球行业规范、公平、公正、健康地发展。利用钢球专委会这个行业组织，进一步组织提高相关配套行业的产品质量和质量稳定性。加强钢球企业与轴承企业的合作，共同研究钢球对轴承的适用性。技术上要从引进、模仿到创新，把国外的先进技术与中国国情结合起来，走出一条中国式的道路。相信通过行业全体同仁的不懈努力，一步一个脚印，随时找出差距，随时拨正方向，尽心尽力，全面落实行业的“十五”规划，使中国钢球制造水平更上一个台阶。