作者:中國軸承工業(yè)協(xié)會副秘書長 劉橋方
軸承是機械行業(yè)核心基礎(chǔ)零部件,軸承工業(yè)是國家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),對國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)起著重要的支撐作用,建國以來,特別是改革開放以來的持續(xù)、快速發(fā)展,我國軸承工業(yè)已形成獨立完整的工業(yè)體系,我國已成為軸承銷售額和產(chǎn)量居世界第三位的軸承生產(chǎn)大國。并向世界軸承強國邁進。特別是“十三五”以來,我國軸承行業(yè)的眾多企業(yè),奮力拼搏,攻堅克難,逆勢而上,保持全行業(yè)平穩(wěn)較快發(fā)展,為建成世界軸承強國打下了良好基礎(chǔ)。
2022年統(tǒng)計,全行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)1300多家,主營業(yè)務(wù)收入2232億元,軸承產(chǎn)量212億套。2022年我國共累計出口創(chuàng)匯72.55億美元,進口軸承用匯45.64億美元,進口軸承27.21億套。
我國已是世界軸承生產(chǎn)大國,但還不是世界軸承強國,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、研發(fā)能力、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量、效率效益都與國際先進水平有較大差距。國內(nèi)現(xiàn)有近10000家軸承及軸承產(chǎn)品相關(guān)企業(yè),其中中低端產(chǎn)品占比 > 70% ,全球高端軸承市場容量中,中國企業(yè)僅占有5%左右 。
一、鍛造工序是軸承生產(chǎn)制造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
1、軸承套圈是滾動軸承的重要零件,其重量一般約占軸承總重量的60%~70%。套圈毛坯有鍛件、冷擠件、溫擠件、管料和棒料等,其中鍛件約占套圈毛坯總數(shù)的85%左右。
由軸承生產(chǎn)的勞動量分析可知,套圈毛坯鍛造的勞動量通常占軸承加工總勞動量的10~15%。
2、在軸承生產(chǎn)中,套圈毛坯質(zhì)量的好壞,生產(chǎn)率的高低,都將對軸承產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、壽命及企業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生重要的影響。這是因為毛坯留量的大?。ò鞯某尚畏绞剑Q定軸承材料的利用率,而毛坯尺寸分散度和幾何形狀精度差則是造成廢品率高、不能正常自動化生產(chǎn)的主要原因。毛坯加工工藝、設(shè)備精度和性能決定了毛坯質(zhì)量,毛坯的好壞直接影響車加工精度,而車加工的好壞直接影響磨削精度和效率,這是誤差復(fù)映規(guī)律決定的工藝遺傳的工藝遺傳繼承性。
3、軸承結(jié)構(gòu)不同,尺寸大小不一,各廠設(shè)備、技術(shù)狀況及生產(chǎn)習慣的不同,導(dǎo)致軸承套圈毛坯的制造工藝也各不相同,目前國內(nèi)軸承零件(套圈、滾動體):除管料和棒料直接車削外,其余均采用鍛壓成形。冷擠壓工藝(或稱冷鍛),溫擠目前也已投入生產(chǎn),和高速鐓鍛工藝可望逐步推廣。
4、軸承套圈鍛造加工的主要目的是:
1)通過鍛造加工,獲得與產(chǎn)品形狀相近的毛坯,從而提高金屬材料利用率,節(jié)約材料,減少機械加工量,降低成本;
2)通過鍛造加工,消除金屬內(nèi)在缺陷,改善金屬組織,使金屬流線分布合理,金屬緊密度好,從而提高軸承使用壽命。
5、根據(jù)鍛造時金屬的溫度情況,可將鍛造分為熱鍛、冷鍛和溫鍛三大類:熱鍛是指將金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上的鍛造加工;冷鍛是指金屬在室溫下的變形;而介于兩者之間的金屬變形叫溫鍛。目前在軸承套圈鍛造工藝中,溫鍛還處于試驗研究階段,冷鍛僅部分用于生產(chǎn),生產(chǎn)中大量采用的主要是熱鍛。
熱鍛軸承套圈的生產(chǎn)過程主要包括三個環(huán)節(jié):加熱、下料和鍛造成形。鍛造成形是套圈鍛造生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié),其形式很多。目前我國廣泛采用的成形工藝大致可分為三大類:錘上鍛造工藝、平鍛機鍛造工藝和壓力機鍛造工藝。多數(shù)軸承套圈由鍛錘(平鍛機)或壓力機鍛造成形后,都要經(jīng)過擴孔機輾擴成形,以提高鍛件質(zhì)量、精度和生產(chǎn)率。為了進一步提高鍛件的尺寸和幾何精度,為后工序自動化創(chuàng)造條件,軸承行業(yè)在輾擴之后加精整(或稱整形)工序。
二、目前我國軸承行業(yè)鍛件生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在的問題
(一)目前我國軸承行業(yè)鍛件生產(chǎn)現(xiàn)狀
1、目前,我國軸承生產(chǎn)年消耗鋼材近400萬噸,其中以鍛件生產(chǎn)約占70%-80%左右,其余為冷鐓、冷輾擴(擠壓)棒(管)料。目前,國內(nèi)套圈鍛造以熱鍛為主,以壓力機鍛造-輾擴成型生產(chǎn)線為主。鍛造加熱采用煤、油和電加熱。加熱火耗損失為1%-3%,表面脫碳層深度為0.3-0.4mm,材料利用率為40%-50%。20世紀八十年代,有些軸承企業(yè)在小型軸承套圈上推廣了冷擠壓工藝,對外徑80-130mm的套圈采用溫擠壓工藝,外徑小于80mm的套圈采用冷輾工藝(目前行業(yè)上以擴大到150mm以下),材料利用率達到60%以上。
我國相繼引進了30多條高速鐓段機生產(chǎn)線,推動了軸承行業(yè)鍛造水平的技術(shù)進步,加快了毛坯專業(yè)化生產(chǎn)過程。高速鐓鍛工藝目前已成為國際上軸承套圈鍛造的主要工藝,其采用感應(yīng)加熱至始鍛溫度,在高速頓鍛機上完成切料、鐓餅、成形和分離等工序,使用于大批量生產(chǎn)。高速鐓鍛工藝生產(chǎn)效率高,鍛件尺寸精度高,表面質(zhì)量好,能降低留量,提高材料利用率。
目前軸承行業(yè)鍛造產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)三種組織方式
1)龍頭企業(yè)一般具有自己的鍛造工廠(車間),所有的鍛件由工廠內(nèi)部生產(chǎn)。
2)多數(shù)企業(yè)鍛件生產(chǎn)主要以廠內(nèi)加工為主,特殊要求的情況下外協(xié)加工。
3)鍛件專業(yè)廠。具有較完備的生產(chǎn)能力,為軸承企業(yè)提供專業(yè)鍛造服務(wù)加工和鍛件供應(yīng)。
2、目前行業(yè)軸承零件鍛造工藝情況
大鍛件:錘或油壓機鍛造→立式、臥式碾擴→正火、退火;
中形鍛件:100t-800t壓力機鍛造→立式碾擴→冷卻→退火;
小形鍛件:60mm-100mm:高速鍛+冷碾或壓力機+熱碾;
60mm以內(nèi)產(chǎn)品多為管材、棒材或壓力機擠壓成形;
(二)目前我國軸承行業(yè)鍛件主要生產(chǎn)廠家
1、洛陽LYC軸承有限公司
洛軸精鍛重工公司鍛造技術(shù)成熟,引進了RYJ-100、LRYJ-150L高速圓鋸機等先進的下料設(shè)備、D51K-800E數(shù)控輾環(huán)機、國內(nèi)先進315T自動生產(chǎn)線,大大提高了鍛件加工效率。目前洛軸精鍛重工公司可加工Φ50mm-Φ3200mm之間鍛件,月產(chǎn)鍛件約4000噸。
擁有1臺PF-260SSA型雙工位滾柱自動冷鐓機,鐓鍛力4000KN,切斷棒料直徑Φ25mm-Φ35mm,鐓制滾柱直徑Φ38mm;借助z32-16、z32-28設(shè)備,多采用冷鐓方式加工Φ10mm-Φ28.575mm的鋼球多采用熱鐓方式加工Φ30mm-Φ49.212mm鋼球,目前洛陽LYC軸承有限公司滾動體廠月均加工冷鐓滾子約310噸,加工鋼球毛坯球約130噸。
2、瓦房店軸承集團有限責任公司
瓦軸精密鍛壓公司擁有2500t、4500t壓力機等主要生產(chǎn)設(shè)備144臺,生產(chǎn)線36條,其中鍛造生產(chǎn)線26條。鍛件加工范圍外徑30mm、外徑5500mm,可加工多種不同類型軸承鋼、不銹鋼、耐熱鋼、碳鋼和合金工具鋼的軸承鍛件。2022年生產(chǎn)軸承鍛件499多萬件,加工鍛件7.2萬噸,綜合材料利用率平均51%,軸承鋼原材料消耗31048噸。
3、五洲新春集團股份有限公司
公司擁有瑞士AMP-50XL、HBP-160等高速鐓鍛機5臺,日本萬陽棒料剪切生產(chǎn)線2條,日本萬陽1300t多工位步進梁生產(chǎn)線2條,1.0m臥式軋環(huán)生產(chǎn)線1條,揚力2500t五工位步進梁生產(chǎn)線1條,揚力1000T四工位步進梁生產(chǎn)線2條,全自動器人鍛造線1條,普通熱鍛造生產(chǎn)線13條,保護氣氛退火自動生產(chǎn)線4條、保護氣氛正火自動線2條。年生產(chǎn)鍛件5萬噸。
可生產(chǎn):一代輪轂、圓錐、球軸承、變速箱齒坯鍛件凸輪、軸承鍛件、 發(fā)動機齒輪鍛件、 離合器、HUB、轉(zhuǎn)向螺母、一代輪轂、鋼球、凸輪、變速箱齒坯鍛件、齒坯、精密零部件的下料工序、變速箱/發(fā)動機、齒坯、Ⅱ代Ⅲ代輪轂、軸承套圈(DGBB,TRB,CRB)
汽車配件等。在國內(nèi)軸承鍛造生產(chǎn)應(yīng)為比較先進的工藝。
4、弗馬斯精密鍛件(大連)有限公司
設(shè)備為意大利的全自動化設(shè)備,機器人上下料,主要特點是:一是中頻加熱爐加熱鋼棒(四個測溫儀分別測量加熱鋼棒的不同部分的溫度),熱剪下料直接鍛造;二是從中頻加熱爐到1600(3150)壓機,從壓機到輾環(huán)機均為機器人遞料;三是輾環(huán)機為徑軸向輾環(huán)機;四是套圈尺寸自動測量后進行分選;五是輾環(huán)測量合格的產(chǎn)品進入整徑工序;六是整徑后進入風冷線。
徑軸向數(shù)控輾環(huán),設(shè)備精度高,留量和尺寸偏差小。但不適合加工多品種,小批量產(chǎn)品。
5、河北鑫泰軸承鍛造有限公司
鍛造生產(chǎn)線20條,產(chǎn)品外徑50mm—1500mm;設(shè)備為160t-1600t壓力機、中型和大型數(shù)控輾環(huán)設(shè)備,生產(chǎn)鍛件50000噸/年;
長期為國內(nèi)主要軸承生產(chǎn)廠家配套,同時亦為SKF、Schaeffler、TIMKEN等全球軸承生產(chǎn)商做配套服務(wù)。
6、人本集團
擁有高速鍛、熱輾擴、熱模鍛等,鍛造加工線,其中9條線進口高速鐓