• 中国钢球制造技术

    2019-10-31


    历史的回顾


    1883年,德国FAG制造出世界上第一台磨球机,它的诞生开创了人类钢球制造的先河。

    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,为控制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,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。


    解放后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。后因为抗美援朝需要,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,整个工厂全由苏联援建。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,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。

    当时钢球生产无国家标准,采用的是苏联标准,精度级别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(相当于现在的G10,G20,G40),实际生产水平是95%以上为Ⅲ级,只有极少量产品为Ⅱ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工序,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。1958年上海钢珠厂正式投产,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年代开办了湖南钢球厂,80~90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,中国的轴承工业得到飞速发展,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。


    中国钢球工业的现状和问题
    目前我国钢球行业已经能生产0.5~200毫米及以上的钢球,材料以GCr15为主,还大量生产低碳、防磁、防腐蚀、耐高温的各种有色金属球、陶瓷球、非金属材料球,精度已经能批量生产G1000~G5,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……。全国钢球生产点上千个,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,但也出现了无序的竞争。


    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。中国有了轴承钢国家标准后,轴承钢质量有了很大提高,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,减少钢锻头部切除长度,或者将被切除部分也用于钢球。

    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,这就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。市场上各种劣质钢材时有出现,个别企业把国产连铸钢材和低劣质钢材大胆用于钢球,造成了质量参差不齐。


    2.工艺方面
    中国钢球制造总体工艺流程来看与国外大同小异。在工艺的实施细节上,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.辅助材料方面
    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, 80年代初引入我国的2000#树脂砂轮实现了国产化,但在使用效果上与进口有一定差距。

    磨板的质量直接影响钢球的表面质量。多次攻关取得一定成效,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,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。


    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,缺少进一步改进提高的能力,与国外相比有不小差距,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,在我国,它的技术指标是化学成分纯度的百分比,实际上,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。而在国外,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。

    4.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,这类产品使用要求低,虽有质量标准,而价格标准更为突出,材料问题、热处理渗碳问题、压碎值问题,混球和缺陷球比例过高使其被称为垃圾球。第二类是不锈钢球,总体要求会低于轴承钢,质量矛盾不突出。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。

    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,是项艰难的工作,日本最先采用光电外观检测,因为仪器检测有较好的稳定性,是一种不错的解决措施。目前国内终于在这项研究中取得了重大进展,国内钢球缺陷和表面伤痕的漏检比过去有很大提高,但成本较高,设备类型较少,还无法满足大部分用户的要求。

    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。大部分由于价格原因,我国钢球在选材上和某些工艺环节上的差异,导致寿命差异较大。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。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,部分钢球质量已接近或达到国际先进水平,总体仍有差距。


    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)出口数量为27148.7吨,在出口巨量的同时,也大量从国外进口,据统计2003年进口量为2630吨,只是出口量的9.68%,但每吨价值却是出口的5.49倍。

    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:1.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。2.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。3.吸取国外成熟经验,加强行业管理。4.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。5.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。6.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尽力尽力,一步一个脚印,随时找出差距,随时拨正方向,中国钢球制造水平将会更上一个台阶!





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