摘要：軸承是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種重要的零部件。它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。本文重點(diǎn)分析了陶瓷軸承的優(yōu)點(diǎn)、國(guó)內(nèi)軸承陶瓷的巨大市場(chǎng)以及國(guó)內(nèi)陶瓷軸承存在的問(wèn)題三個(gè)方面，闡述了我國(guó)陶瓷球軸承的現(xiàn)狀。

　　軸承應(yīng)用環(huán)境多變 陶瓷軸承性能較優(yōu)

　　近年來(lái)，隨著機(jī)械設(shè)備的高速發(fā)展，軸承使用的環(huán)境更加多變，對(duì)軸承的性能、結(jié)構(gòu)等要求越來(lái)越高。在這個(gè)背景下，陶瓷球軸承應(yīng)運(yùn)而生。陶瓷材料具有耐高溫、長(zhǎng)壽命、低發(fā)熱、低熱膨脹、高剛性、無(wú)磁性、絕緣性好等優(yōu)異的性能，能夠承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴(yán)苛的工作環(huán)境，滿(mǎn)足軸承材料工作時(shí)的基本要求。

　　軸承應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，例如汽車(chē)的變速器、通用電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、高速馬達(dá)、機(jī)床主軸、飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、中大型電動(dòng)機(jī)等等。軸承在工作時(shí)，可能要承受高溫、高速、深冷、易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕等極端環(huán)境，因此對(duì)軸承的制造材料提出了幾點(diǎn)要求：1.耐熱性，軸承鋼不適合在高溫環(huán)境下工作，當(dāng)使用溫度超過(guò)120℃時(shí)，軸承鋼的硬度就會(huì)降低，同時(shí)壽命也跟著下降，但是，氮化硅陶瓷在高溫環(huán)境下強(qiáng)度和硬度不會(huì)發(fā)生變化;2.密度低，軸承鋼的密度是氮化硅陶瓷的兩倍多，因此，氮化硅陶瓷在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)因離心力作用引起的滾動(dòng)體載荷小;3.線膨脹系數(shù)低，軸承鋼的線膨脹系數(shù)是氮化硅陶瓷的四倍，這個(gè)性能使氮化硅陶瓷在溫差大的環(huán)境中尺寸變化小，比軸承鋼更適用于溫度變化大的環(huán)境;4.彈性系數(shù)高，氮化硅彈性系數(shù)是軸承鋼的1.5倍，所以相對(duì)載荷的彈性形變小，相對(duì)載荷的剛性就高;5.耐腐蝕，軸承在海洋環(huán)境中的使用，往往具有腐蝕性，軸承的使用壽命變短，氮化硅陶瓷對(duì)大多數(shù)強(qiáng)酸和強(qiáng)堿都具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性;6. 無(wú)磁性、絕緣性好，軸承在鐵路車(chē)輛牽引電機(jī)的使用中，往往會(huì)產(chǎn)生電蝕，這成為軸承提早剝落損壞的原因，氮化硅陶瓷電阻率極高，絕緣性能好。通過(guò)表1能夠看出氮化硅軸承滿(mǎn)足軸承的制造材料的基本要求，并且部分性能優(yōu)于軸承鋼。

　　表1 氮化硅軸承和軸承鋼性能對(duì)照表

　　(資料來(lái)源：中國(guó)知網(wǎng))

　　軸承市場(chǎng)巨大 陶瓷軸承市場(chǎng)需求量大

　　2017年，我國(guó)軸承行業(yè)營(yíng)業(yè)收入為1788億元，同比增長(zhǎng)10.2%，整體呈現(xiàn)中高速增長(zhǎng)。而數(shù)控機(jī)床用軸承和化工機(jī)械用軸承在軸承領(lǐng)域中占比較大，下面主要介紹一下軸承在這兩個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)情況及陶瓷軸承的需求量。

　　數(shù)控機(jī)床用軸承

　　數(shù)控機(jī)床包括數(shù)控車(chē)床、加工中心、數(shù)控磨床、電加工機(jī)床、數(shù)控鍛壓機(jī)床等，軸承一般用在高精度、高速度的主軸上。根據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床總產(chǎn)值為1574億元，產(chǎn)量為94.9萬(wàn)臺(tái)，按照每臺(tái)數(shù)控機(jī)床主軸平均安裝4套精密軸承及陶瓷軸承計(jì)算，那么精密軸承及陶瓷軸承每年的需求量為379.6萬(wàn)套，其中，氮化硅陶瓷軸承需求量若是占到其中的1%，每年的需求量將達(dá)到約3.8萬(wàn)套。

　　化工機(jī)械用配套軸承

　　化工機(jī)械用軸承主要為各種工業(yè)泵，例如注水泵、增壓泵、液壓泵等等，需求量大。根據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)各種泵的產(chǎn)量達(dá)到18萬(wàn)臺(tái)，按照每臺(tái)泵配備2套精密軸承和陶瓷軸承計(jì)算，總共需求軸承的量為36萬(wàn)套，其中，陶瓷軸承的需求量為9萬(wàn)套。

　　國(guó)內(nèi)高精度陶瓷球技術(shù)相對(duì)落后

　　第一套陶瓷軸承是由美國(guó)的NASA生產(chǎn)，在第一套陶瓷軸承被成功的應(yīng)用后，各國(guó)開(kāi)始競(jìng)相研發(fā)。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，到目前為止，陶瓷軸承生產(chǎn)較成熟的國(guó)家有美國(guó)、日本、德國(guó)、瑞典等十幾個(gè)國(guó)家。國(guó)際上領(lǐng)先的生產(chǎn)企業(yè)為美國(guó)的Norton、瑞典的SKF、德國(guó)的FAG、日本的Koyo等。而我國(guó)對(duì)陶瓷軸承的開(kāi)發(fā)時(shí)間并沒(méi)有國(guó)外時(shí)間長(zhǎng)，并且陶瓷工藝較復(fù)雜，我國(guó)對(duì)高精度的陶瓷軸承還處于相對(duì)落后的水平，生產(chǎn)廠家并不多，主要有洛陽(yáng)精密軸承、北京中實(shí)三強(qiáng)工程陶瓷有限公司等。

　　陶瓷軸承中，最高的精度為G3級(jí)，次高等級(jí)為G5級(jí)，我國(guó)目前能夠生產(chǎn)G5級(jí)以下的陶瓷軸承，而國(guó)外廠家能夠批量生產(chǎn)G5級(jí)，并且部分廠家也實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)G3級(jí)。我國(guó)高精度陶瓷軸承和國(guó)外存在一定的差距。

　　據(jù)中材高新材料股份有限公司副總裁介紹，國(guó)內(nèi)陶瓷軸承存在的問(wèn)題是在高速環(huán)境下工作時(shí)(轉(zhuǎn)速在4*10⁴r/min以上)，有60%-70%的陶瓷軸承因?yàn)椴煌潭鹊钠诙鴵p壞，而國(guó)外生產(chǎn)的陶瓷軸承能長(zhǎng)時(shí)間在高速環(huán)境下使用，并且性能保持不變。在陶瓷軸承產(chǎn)品上，國(guó)內(nèi)海寧康耐特軸承公司生產(chǎn)的低噪聲、干摩擦、防靜電陶瓷軸承和日本NMB公司生產(chǎn)的相同規(guī)格的陶瓷軸承相比較，同工況下噪音量高出2db。

　　結(jié)語(yǔ)

　　陶瓷軸承相對(duì)軸承鋼，性能更加突出，應(yīng)用的范圍更加廣泛。國(guó)內(nèi)軸承市場(chǎng)巨大，并且呈增長(zhǎng)的狀態(tài)。但是，我國(guó)陶瓷軸承發(fā)展時(shí)間較短，相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家而言，技術(shù)相對(duì)落后，對(duì)高精度陶瓷軸承的量產(chǎn)尚未實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)新材料產(chǎn)業(yè)的扶持，以及國(guó)外軸承企業(yè)不斷涌入國(guó)內(nèi)，我國(guó)陶瓷軸承產(chǎn)業(yè)定能扶搖直上。