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        中國鋼球制造技術

        發表時間:2021-12-14 00:00:00

        歷史的回顧

        1883年,德國FAG制造出世界上第一臺磨球機,它的誕生開創了人類鋼球制造的先河。

        抗日戰爭期間,NTN為適應軍械的維修,在東北鐵路沿線——瓦房店建立了一家軸承工廠,為控制中國的軸承生產技術,所用的鋼球由日本生產,運來中國進行裝配。1948年,瓦房店軸承廠的金德元、宋世發等人決心改變中國不能生產鋼球的落后局面,在無技術無圖紙的情況下,自己動手制造土設備,用鐵棒磨成針的精神,把圓柱體磨成了球體,造出了中國第一粒鋼球。


        解放后國家為建立新中國的工業體系,建立了一批大型骨干企業,作為冶金、農機、化工、汽車、拖拉機、機床、軍工行業不可缺少的重要配件——軸承,無可非議地被列入該行列,瓦軸首先被列入重點發展企業。后因為抗美援朝需要,建立了哈軸總廠,瓦軸和哈軸先后從蘇聯引進了鋼球制造設備,派出了龔兆良等人赴蘇學習,同時引進了蘇聯的鋼球制造技術和管理方式。50年代籌建洛陽軸承廠,整個工廠全由蘇聯援建。鋼球是軸承的重要配件,為滿足企業的配套需要,哈、瓦、洛軸承廠在蘇聯專家的幫助下先后建立了自己的鋼球分廠,開始大批量生產鋼球,并培養了一批鋼球制造的骨干力量,可以說哈、瓦、洛就是中國鋼球的發源地。

        當時鋼球生產無國家標準,采用的是蘇聯標準,精度級別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(相當于現在的G10,G20,G40),實際生產水平是95%以上為Ⅲ級,只有極少量產品為Ⅱ級。對一些軍工產品有特別要求,只能在最終增加一道單溝精研工序,來滿足精度要求,但這種方法工藝過程繁瑣,生產效率低,各溝槽的尺寸差異大,生產成本高。

        1957年上海為發展軸承工業,籌建了上海鋼珠廠(64年改為上海鋼球廠),得到哈軸、瓦軸的無私幫助。1958年上海鋼珠廠正式投產,由此誕生了中國第一家鋼球制造的專業廠家,從此邁出了鋼球設備國產化的第一步。同年,相繼誕生了青島鋼球廠、沈陽鋼球廠,60年代又出現了湖北鋼球廠、重慶鋼球廠,當時被稱為中國五大鋼球廠。70年代開辦了湖南鋼球廠,80~90年代成立了河南鋼球廠、如皋鋼球廠、東阿鋼球廠、三峽鋼球廠,到了90年代初已發展到中國鋼球十大專業廠家。除此之外,徐州迴轉支承廠、中山軸承廠都新建鋼球分廠。這支隊伍的迅速壯大使中國鋼球制造業越來越引起世界的關注。


        隨著改革開放,中國的軸承工業得到飛速發展,作為軸承的重要配件——鋼球,也和軸承一起跨入了生產大國的行列。


        中國鋼球工業的現狀和問題
        目前我國鋼球行業已經能生產0.5~200毫米及以上的鋼球,材料以GCr15為主,還大量生產低碳、防磁、防腐蝕、耐高溫的各種有色金屬球、陶瓷球、非金屬材料球,精度已經能批量生產G1000~G5,產品廣泛用于軸承、工程機械、家用電器、汽車、農業機械、機床、摩托車、冶金、化工、儀器儀表……。全國鋼球生產點上千個,其中有上千人的大企業,也有幾個人的小工廠,有從毛坯到成品獨立加工的,也有只加工某一工序的,形成了一個大企業周圍分布無數個小企業和生產點的大局面,這種局面加快了鋼球行業的發展,但也出現了無序的競爭。


        1.原材料方面
        制作鋼球的鋼材有很多品種,但實際能供應的品種甚少,有些雖能生產,但量少的無法提供。碳鋼球用的是建筑用材,沒有理想的低碳鋼球用材。中國有了軸承鋼國家標準后,軸承鋼質量有了很大提高,為優質鋼球的生產創造了條件,但價格要高于一般產品。從總體上說,我國軸承質量穩定性較差,波動大,當市場供大于求時,質量往往會好于供不應求時期。一些信譽度差的鋼廠以次充好,為提高成材率,減少鋼鍛頭部切除長度,或者將被切除部分也用于鋼球。

        鋼材的裂紋仍是鋼球行業頭痛的事,加工前局部裂紋很難發現,成球后鋼廠不認帳,這就增加了鋼球行業的質量風險和成本。另外,因軸承出現無序競爭,相互壓價,低價競爭,帶來了鋼球的無序競爭,低價競爭。市場上各種劣質鋼材時有出現,個別企業把國產連鑄鋼材和低劣質鋼材大膽用于鋼球,造成了質量參差不齊。


        2.工藝方面
        中國鋼球制造總體工藝流程來看與國外大同小異。在工藝的實施細節上,各家企業百花齊放,總體上還有不小差距,規范性太差,研究深度還不夠。

        3.輔助材料方面
        砂輪是磨削鋼球的重要工具,原來僅依靠一砂、二砂,質量問題長期得不到解決, 80年代初引入我國的2000#樹脂砂輪實現了國產化,但在使用效果上與進口有一定差距。

        磨板的質量直接影響鋼球的表面質量。多次攻關取得一定成效,與國外還是有不小的差距,尤其是精磨板的質量不穩定直接導致鋼球表面質量的不穩定。

        水溶性、油溶性磨削液是精研和精磨鋼球的重要原料,由于我國化工原料品種少、質量波動大,導致磨削效果差異大,最終影響鋼球表面質量的穩定性。


        光磨板是銼削球坯用的合金鑄鐵板,自70年代開發成功至今,缺少進一步改進提高的能力,與國外相比有不小差距,具體表現在磨削效率、耐用度、砂眼等問題,它直接影響鋼球的質量和經濟效益。

        各種磨料是鋼球生產所必須的輔料,傳統的精研鋼球用的磨料是三氧化二鉻,在我國,它的技術指標是化學成分純度的百分比,實際上,作為磨料需要的是硬度、粒度、顆粒均勻性、雜質含量和拋光性能等指標。而在國外,同樣是三氧化二鉻,不同的用途有不同的技術指標,這樣適應性就強。

        4.質量現狀
        中國鋼球從材料上分,主要有三大類:一類是低碳鋼,這類產品使用要求低,雖有質量標準,而價格標準更為突出,材料問題、熱處理滲碳問題、壓碎值問題,混球和缺陷球比例過高使其被稱為垃圾球。第二類是不銹鋼球,總體要求會低于軸承鋼,質量矛盾不突出。第三類是軸承鋼鋼球,這類材料在鋼球中占主導地位,在這類鋼球中10mm以下的數量最多。

        隨著無異音軸承的問世,對鋼球的表面提出了更高的要求,不僅要解決缺陷球的漏網,更要解決鋼球表面的各種傷痕,是項艱難的工作,日本最先采用光電外觀檢測,因為儀器檢測有較好的穩定性,是一種不錯的解決措施。目前國內終于在這項研究中取得了重大進展,國內鋼球缺陷和表面傷痕的漏檢比過去有很大提高,但成本較高,設備類型較少,還無法滿足大部分用戶的要求。

        由于我國深溝球軸承的大力發展,某種程度上,對噪音、異音比對可靠性壽命更注重。大部分由于價格原因,我國鋼球在選材上和某些工藝環節上的差異,導致壽命差異較大。據統計,在70年代,國內軸承的損壞有70%是由鋼球所致,近來有所下降,但鋼球仍是軸承中最容易損壞的部分。隨著我國汽車工業的大發展,汽車軸承的可靠性直接影響汽車的可靠性,因此軸承的可靠性和壽命必將放在重要地位。鋼球的噪音壽命不但需要鋼球行業去研究,也需要軸承行業去研究,確切地說是需要雙方共同研究,目標是降低軸承的噪音,提高軸承的壽命乃至疲勞壽命。從軸承鋼鋼球的質量現狀看,進步不小,但發展仍不平衡,部分鋼球質量已接近或達到國際先進水平,總體仍有差距。


        中國鋼球行業的前景
        中國鋼球行業通過五十多年的發展,在全球引起了注目,中國鋼球不僅能為軸承、汽車、家電、機械等配套,而且已作為單獨產品大量出口。據統計資料反映,2003年我國軸承滾動體(主要是鋼球)出口數量為27148.7噸,在出口巨量的同時,也大量從國外進口,據統計2003年進口量為2630噸,只是出口量的9.68%,但每噸價值卻是出口的5.49倍。

        從中國鋼球行業的現狀和問題分析,目前,中國可稱鋼球生大國,但不是強國,要成為鋼球強國還有大量工作要做:1.全面提高鋼球用料的質量,杜絕劣質或不合格鋼材充入市場。2.組建若干個具有品牌效應的集團性企業,有系統管理,有質量水平,有經濟效益,有產品分工??朔?、散、差的現象,克服惡性、無序的低價競爭。3.吸取國外成熟經驗,加強行業管理。4.利用鋼球專委會這個行業組織,進一步組織提高相關配套行業的產品質量和質量穩定性。5.加強鋼球企業與軸承企業的合作,共同研究鋼球對軸承的適用性。6.技術上要從引進、模仿到創新,把國外的先進技術與中國國情結合起來,走出一條中國式的道路。

        相信通過行業全體同仁盡力盡力,一步一個腳印,隨時找出差距,隨時撥正方向,中國鋼球制造水平將會更上一個臺階!


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