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陶瓷轴承行业现状分析及前景展望

2010年06月04日 15:33中国机床商务网点击:2852

摘要:陶瓷轴承和陶瓷球轴承是轴承大类中一支奇葩,其具有金属轴承所无法比拟的优良性能,在各种特殊环境、恶劣环境下得到广泛的应用。陶瓷轴承目前在机械等领域已经等到广泛的应用,并取得良好效果。陶瓷轴承和陶瓷球轴承除了目前所具有的优良性能外,尚待在更宽的领域内开发利用,潜在的应用领域十分巨大。

  陶瓷轴承和陶瓷球轴承是轴承大类中一支奇葩,是新工艺、新材料、新结构的一种完美的结合。作为承运机械转动的基础件,由于其具有金属轴承所无法比拟的优良性能,在各种特殊环境、恶劣环境下得到广泛的应用。因为具有抗高温、耐低寒、耐腐蚀、绝电、阻磁、低密度、高强度等性能在新材料世界独领风骚。

  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、航海、核工业、石油、化工、轻纺工业、机械、冶金、电力、新能源、食品、机车、地铁、高速机床及科研国防军事技术等领域需要在高温、高速、深冷、易燃、易爆、强腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦、易生锈等特殊工况下工作,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,已经从过去只在一些高、精、尖领域小范围内应用,逐步推广到国民经济各个工业领域。批量化的生产使市场价格也逐渐接近实用化,达到用户可接受的程度。通过不同行业批量化、长时间的使用考验。许多成功的案例体味到了陶瓷轴承和陶瓷球轴承所带来的免维护、长寿命、高稳定、低成本的优越性。陶瓷轴承和陶瓷球已从研究、试制阶段走向批量化生产的阶段,大面积应用的浪潮已经涌来。

  陶瓷轴承和陶瓷球轴承的分类

  按材料分:陶瓷轴承可以分为氧化锆陶瓷轴承、氮化硅陶瓷轴承、复合陶瓷材料轴承。

  按结构分:陶瓷轴承可以分为:氧化锆带保持器陶瓷轴承、氮化硅带保持器陶瓷轴承、复合带保持器陶瓷轴承。一般陶瓷轴承的保持器材料以聚四氟乙烯(PTFE)作为标准配置,还可以采用玻璃纤维增强的尼龙66(GRPA66-25),特种工程塑料(PEEK,PI),不锈钢(SUS316、SUS304),黄铜(Cu)等。陶瓷材料保持架因兜孔加工、成型技术等难题,现在还较少采用;由于保持器的材料限制针对特种使用场合又开发了无保持器的氧化锆满球全陶瓷轴承和氮化硅满球全陶瓷轴承和复合满球陶瓷轴承。

  按材料的完整性分:上面所说到的陶瓷轴承的主要部件内外圈和滚动体多是采用陶瓷材料,就定义为陶瓷轴承;如果轴承的内外圈和滚动体有一部分不是采用陶瓷材料时我们就定义为混合陶瓷轴承。混合陶瓷轴承中运用比较广泛的就是球采用陶瓷材料称为陶瓷球轴承,可分为氧化锆陶瓷球轴承、氮化硅陶瓷球轴承。

  不同材料和不同结构的陶瓷轴承和陶瓷球轴承在使用时需要注意的问题也各不相同,具体细节请查询陶瓷轴承和陶瓷球轴承的专业生产厂家获取更多的帮助。

  国外陶瓷轴承和陶瓷球轴承的发展现状

  第一套陶瓷轴承诞生在美国(NASA)宇航局,自1972年第一套陶瓷轴承研制成功后,世界各国就一直在竞相开发、研制新一代更高性能的陶瓷轴承,经过近四拾年的努力陶瓷轴承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、化工等行业的应用也已取得了良好效果。当今世界著名的轴承公司无一不在研发、生产陶瓷轴承和陶瓷球轴承,而产品的质量高低,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、韩国、英国等十几个国家。其中陶瓷球轴承的生产在国外起步较早,运用的场合范围较广,比如数控机床用陶瓷球轴承、磨床电主轴用陶瓷球轴承、机床滚珠丝杠用陶瓷球轴承等。陶瓷球轴承的高耐磨性、自润滑性、超高转速等性能得到了淋漓尽致的发挥,也为高精度机床、高速机床、特种环境设备作出了贡献。作为陶瓷球轴承的核心部件---陶瓷球体,国外的研发和竞争也比较激烈。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。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、德国的FAG、法国的圣戈班、日本的NSK、KOYO、NMB(美培亚)等。

  国内陶瓷轴承和陶瓷球轴承的发展现状

  一、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和陶瓷球轴承的大学、院所有:上海硅酸盐研究所、上海材料所、山东工陶院、广东工业大学、天津大学、洛轴所等。国内的陶瓷轴承生产企业主要分布在北京、上海、和浙江。洛轴所与上海硅酸盐所做了一些样品之外,还没有见到产业化的企业。与国外相比,我国陶瓷轴承的发展形势不容乐观。国内能够形成产业化规模生产陶瓷轴承的企业几乎没有。究其根源,当然是多方面的因素影响,如技术水平、人才、资金等,尤其是市场摸不清,信心不足。当前国内对陶瓷轴承和陶瓷球轴承的研究开发工作,总的说来还有几个方面存在着问题,严重制约了我国陶瓷轴承和陶瓷球轴承的发展。

  国内陶瓷轴承和陶瓷球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球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、Sialon等材料的研究尚属少量,生产实践证明,应用ZrO2的厂家占绝大多数。由于顾虑成本原因造成好的材料和工艺无法大规模运用。海宁康耐特轴承制造有限公司生产的低噪声、干摩擦、防静电陶瓷球轴承和日本NMB公司的相同规格的陶瓷球轴承进行过详细的对比,在分贝上就相差2个db,好的产品可以做到20db。和国外产品相同。但价格才定位在NMB公司的15%左右。可以和国内家用电器的电机直接配套。但这样的价格和普通轴承相比还是高出了一大截,只有在高档的和出口的家用电器电机里才能得到使用。

  其次,陶瓷轴承和陶瓷球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,如不解决陶瓷与轴承的产业结合问题,实现优质大批量、低成本生产,满足市场需求就是一句空话。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,目前一些轴承生产企业对陶瓷轴承和陶瓷球轴承在专业知识尤其是陶瓷材料科学与工程上研究比较少,人们熟知的是陶瓷轴承和陶瓷球轴承的表面内容。造成了一种是陶瓷材料做成的轴承就是陶瓷轴承,加入陶瓷球就是陶瓷球轴承的局面。国内的陶瓷轴承和陶瓷球轴承只能在耐腐蚀、绝电、绝磁、低转速、轻负荷的环境下使用。还有就是国内陶瓷材料的制造存在较大的问题,在工艺和技术还没有过关的前提下,盲目追求低价造成材料的性能根本无法达预期的效果。使得陶瓷轴承和陶瓷球轴承的发展走入新的歧途,也造成较多的使用单位对陶瓷轴承和陶瓷球轴承失去信心。

  再者,作为高技术产品的研发,要经过技术密集型投入和资金密集型投入两个阶段,产业化生产陶瓷轴承,既要攻克许多技术难点,和使用难题又需要较大的资金投入,还要把握市场定位,需要业内有识之士以发展国内陶瓷轴承和陶瓷球轴承的高水准为己任。低价的竞争势必带来粗制滥造和市场的进一步恶化。原始资本的积累和持续的再投入必须服务于陶瓷轴承和陶瓷球轴承往更高质量的领域发展。我国陶瓷轴承现阶段的发展表现为散乱、各自为政、小规模局部化生产缺乏整体意识和宏观战略思想。

  展望陶瓷轴承和陶瓷球轴承的使用前景

  陶瓷轴承和陶瓷球轴承所具有的诸多优良性能如:自润滑、耐高温、耐腐蚀、防磁、电绝缘等,尚待在更宽的领域内开发利用,潜在的应用领域十分巨大。第一高质量的高速陶瓷球轴承:能很好的服务于国内机床行业,高速、高精度主轴、电主轴的轴承用量相当大,估计每年的需求量在几拾万套以上。但是高精度机床主轴轴承要求轴承的加工精度相对较高,质量较苛刻,象P4级轴承要求G5级以上的高精度陶瓷球,目前国内能够生产的厂家寥寥无几,产品的稳定性也较差。第二:中等质量的陶瓷轴承在石油勘探、原油冶炼、尤其是精细化工、化纤、新能源、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、X射线管及食品工业等诸多领域中能得到广泛和良好的使用。很多只要求一般精度等级;中、低转速和负荷;要求轴承能够耐一定浓度的酸、碱、盐腐蚀;耐300 ̄400℃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;在海水中也可以使用。在这些领域应用的轴承占特种轴承的比例非常大,而且陶瓷轴承和陶瓷球轴承完全有能力去替代、并能达到金属轴承勉强胜任和无法胜任的工作,工程陶瓷具有它不可替换的地位。具有这样一个庞大的市场为前提,我们在产品的开发和制造上完全可以创出一条新路,去拓宽陶瓷轴承的更大应用领域。使新材料、新工艺、新技术更好的服务于生产。(文章来源:新浪家居)
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