La difficoltà della produzione di fascia alta cuscinettos

01 Nei primi cuscinetti a movimento lineare, una fila di pali di legno era posta sotto un pattino. 

Questa tecnica può essere fatta risalire all'epoca in cui fu costruita la piramide di Kafra, anche se non ci sono ancora prove chiare. I moderni cuscinetti a movimento lineare utilizzano lo stesso principio di funzionamento, ma utilizzano rulli anziché rulli.

Dagli alberi delle ruote per impieghi gravosi e i mandrini delle macchine utensili alle parti di orologi di precisione, i cuscinetti rotanti sono necessari in molte applicazioni. Il cuscinetto rotante più semplice è un cuscinetto a manicotto. Questo design è stato successivamente sostituito da cuscinetti volventi, che hanno utilizzato molti rulli cilindrici per sostituire l'originale boccolaS. Il primo cuscinetto volvente fu inventato dall'orologiaio John Harrison nel 1760 per realizzare il timer H3.

Un primo esempio di cuscinetti a sfera è stato trovato su un'antica nave romana sul lago Naimi, in Italia. Un cuscinetto a sfera in legno è stato utilizzato per sostenere la tavola rotante. La nave fu costruita nel 40 a.C. Tra i fattori immaturi dei cuscinetti a sfera, è molto importante che le sfere si scontrino, causando ulteriore attrito.

Il primo brevetto sul canale per cuscinetti a sfere fu ottenuto da Philip Vaughn nel 1794. Nel 1883, Friedrich Fisher propose l'utilizzo di idonee macchine di produzione per macinare sfere d'acciaio della stessa dimensione e accurata rotondità, che pose le basi per la creazione del cuscinetto industria. Nel 1907, Sven Winquist della fabbrica di cuscinetti a sfera SKF progettò il primo cuscinetto a sfere autoallineante moderno.

In base alla forma di contatto del moto relativo, i cuscinetti si dividono in: cuscinetti a sfere, cuscinetti a rullini, cuscinetti a rulli conici, cuscinetti a strisciamento, cuscinetti flessibili, cuscinetti ad aria, cuscinetti a sospensione magnetica, cuscinetti a sfere e cuscinetti contenenti olio.

02Sebbene la struttura del cuscinetto sia semplice

Molte piccole officine possono realizzarlo, ma il cuscinetto ha un alto contenuto tecnico e può persino essere utilizzato come uno standard importante per misurare la forza scientifica e tecnologica nazionale. Le potenze mondiali odierne della scienza e della tecnologia, senza eccezioni, sono poteri di ricerca e sviluppo e produzione.

Oltre il 70% del mercato mondiale dei cuscinetti è occupato dalle prime dieci multinazionali dei gruppi di cuscinetti, di cui gli Stati Uniti rappresentano il 23%, l'Unione Europea il 21% e il Giappone il 19%. Il mercato mondiale dei cuscinetti è sostanzialmente dominato da cinque società come NSK in Giappone, due società tra cui SKF in Svezia, FAG in Germania e diverse società come Timken negli Stati Uniti.

Allo stesso tempo, il mercato di fascia alta dell'industria mondiale dei cuscinetti è monopolizzato dalle suddette società, mentre il mercato di fascia bassa è principalmente concentrato in Cina. Le 10 maggiori aziende di cuscinetti in Cina, come gli alberi per piastrelle, rappresentavano solo il 24.7% delle vendite del settore e la concentrazione di produzione tra le prime 30 era solo del 37.4%.

Negli ultimi anni, l'industria cinese dei cuscinetti ha formato un insieme di sistemi industriali indipendenti e completi. Indipendentemente dalla produzione o dalle vendite di cuscinetti, la Cina è entrata nei ranghi dei principali paesi dell'industria dei cuscinetti e si colloca al terzo posto nel mondo. I dati mostrano che nel 2017, il principale reddito d'impresa delle imprese al di sopra delle dimensioni designate nel settore dei cuscinetti in Cina è stato di 178.8 miliardi di yuan e la produzione di cuscinetti è stata di 21 miliardi di set. Può produrre cuscinetti che vanno da 0.6 mm di diametro interno a 11 m di diametro esterno, con un totale di oltre 90,000 specifiche.

Dal 2006 al 2017, la crescita del valore delle esportazioni di cuscinetti in Cina è stata relativamente stabile e il tasso di crescita è stato superiore a quello delle importazioni. L'eccedenza commerciale delle importazioni e delle esportazioni ha mostrato una tendenza all'aumento. Nel 2017, l'avanzo commerciale ha raggiunto 1.55 miliardi di dollari USA. Rispetto al prezzo unitario dei cuscinetti di importazione ed esportazione, la differenza di prezzo tra i cuscinetti di importazione ed esportazione della Cina è stata relativamente ampia negli ultimi anni, ma la differenza di prezzo è diminuita di anno in anno, a dimostrazione del fatto che, sebbene il contenuto tecnico dell'industria dei cuscinetti cinese sia ancora ha un certo divario con il livello avanzato, sta ancora recuperando terreno. Allo stesso tempo, riflette l'attuale situazione di sovraccapacità di cuscinetti di fascia bassa e cuscinetti di fascia alta insufficienti in Cina.

Al momento, la tecnologia di progettazione e produzione dei cuscinetti domestici è sostanzialmente imitata, la capacità di sviluppo del prodotto è bassa ed è persino vuota nella ricerca e nello sviluppo di alcune tecnologie di base. Sebbene il tasso di corrispondenza per i mainframe domestici abbia raggiunto l'80%, i cuscinetti di supporto e manutenzione per mainframe importanti come le carrozze ferroviarie ad alta velocità, le auto di fascia medio-alta, i computer, i condizionatori d'aria e i laminatoi di alto livello fare affidamento sulle importazioni.

Lo sviluppo della tecnologia di produzione di cuscinetti domestici e della tecnologia delle apparecchiature di processo è lento, la velocità di tornitura del controllo numerico è bassa e il livello di automazione della rettifica è basso. Ci sono solo più di 200 linee di produzione automatiche nel paese. I processi avanzati e le apparecchiature di trattamento termico che sono fondamentali per la durata e l'affidabilità dei cuscinetti, come il riscaldamento a protezione dell'atmosfera controllata, il doppio raffinamento e la tempra con bainite, hanno una bassa copertura e molti problemi tecnici non sono stati superati.

La ricerca e lo sviluppo di nuovi tipi di acciaio per cuscinetti, il miglioramento della qualità dell'acciaio e lo sviluppo di tecnologie correlate come lubrificazione, raffreddamento, pulizia e strumenti abrasivi non sono stati in grado di soddisfare i requisiti dei livelli dei prodotti per cuscinetti e del miglioramento della qualità.

Prendendo come esempio il cuscinetto a sfere a gola profonda più comune, la vita effettiva dei prodotti avanzati stranieri è generalmente superiore a 8 volte la vita calcolata, fino a oltre 30 volte e l'affidabilità è superiore al 98%.

La durata dei cuscinetti domestici è generalmente da 3 a 5 volte la vita calcolata e l'affidabilità è di circa il 96%. Il divario è ancora molto significativo. Per le macchine sportive ordinarie, il problema non è troppo grande. Tuttavia, è difficile da accettare nel campo di fascia alta, quindi i cuscinetti per l'aviazione domestica, i cuscinetti per rotaie ad alta velocità, i cuscinetti per robot, ecc.

03 Ferrovie ad alta velocità, aerei di grandi dimensioni, armi pesanti e altre attrezzature di fascia alta hanno cuscinetti di fascia alta

ma per soddisfare i requisiti dei cuscinetti di fascia alta in termini di precisione, prestazioni, durata e affidabilità, la qualità e l'affidabilità dei materiali dei cuscinetti sono fattori decisivi.

A causa della rotazione ad alta velocità dell'oggetto, varie parti del cuscinetto sono soggette a sollecitazioni variabili e ad alta frequenza. Generalmente, la pressione per unità di area è alta da 1500 a 5000 N per millimetro quadrato. Sotto questi fattori, il cuscinetto è soggetto a fatica da sollecitazione, che può causare desquamazione da fatica Il cuscinetto perde la sua funzione e, allo stesso tempo, il cuscinetto volvente deve anche resistere a fattori quali forza centrifuga, attrito, alta temperatura, corrosione, ecc. Questo rende necessario utilizzare anche un buon acciaio per realizzare il cuscinetto.

Tra i quattro componenti principali dei cuscinetti volventi, ad eccezione del fermo, l'anello interno ed esterno e gli elementi volventi (sfere, rulli o aghi) sono composti da acciaio per cuscinetti e l'acciaio per cuscinetti è noto come il "re dell'acciaio". il grado di acciaio più esigente nella produzione di acciaio.

La qualità dell'acciaio per cuscinetti dipende principalmente dai seguenti quattro fattori: uno è il contenuto, la morfologia, la distribuzione e la dimensione delle inclusioni nell'acciaio; il secondo è il contenuto, la morfologia, la distribuzione e la dimensione dei carburi nell'acciaio; il terzo è l'allentamento centrale nell'acciaio Foro e segregazione centrale; In quarto luogo, la coerenza delle prestazioni del prodotto in acciaio portante. Questi quattro fattori possono essere riassunti come indicatori di purezza e uniformità.

Tra questi, la purezza richiede che le inclusioni nel materiale siano il meno possibile, la qualità della purezza ha un impatto diretto sulla vita a fatica del cuscinetto; mentre l'uniformità richiede che le inclusioni e le particelle di carburo nel materiale siano fini e disperse, il che influenzerà il cuscinetto Deformazione e uniformità della struttura dopo il trattamento termico nella produzione.

Il processo di produzione di alberi del nostro paese è vicino al livello più alto del mondo, ma il materiale, ovvero l'acciaio per cuscinetti di fascia alta, è quasi interamente importato.

"PPM" è un'unità di contenuto di ossigeno nella produzione dell'acciaio, ovvero parti per milione o parti per milione. In generale, nell'industria siderurgica, gli acciai 8 PPM sono buoni acciai; Gli acciai 5 PPM sono acciai di prima scelta, che sono esattamente ciò di cui hanno bisogno i cuscinetti di fascia alta.

La ricerca e lo sviluppo, la produzione e la vendita di acciai per cuscinetti di fascia alta sono sostanzialmente monopolizzati dai giganti mondiali dei cuscinetti US Timken e Sweden SKF. Alcuni anni fa, hanno stabilito basi rispettivamente a Yantai, Shandong e Jinan, hanno acquistato materiali di fascia bassa dalla Cina, hanno utilizzato la loro tecnologia di base per realizzare cuscinetti di fascia alta e li hanno venduti al mercato cinese a dieci volte il prezzo.

L'aggiunta di terre rare nel processo di produzione dell'acciaio può rendere più "forte" l'acciaio originale di alta qualità. Ma come aggiungere, questo è il segreto fondamentale dei giganti portanti del mondo.

Recentemente, il team di ricerca sulla simulazione della lavorazione dei materiali dell'Istituto di ricerca sui metalli dell'Accademia cinese delle scienze ha scoperto che le impurità sono la principale fonte di composizione irregolare attraverso la dissezione fisica e il calcolo di grandi lingotti di acciaio da 100 tonnellate. La speciale aggiunta della tecnologia all'acciaio supera il collo di bottiglia tecnico dell'applicazione industriale delle terre rare nell'acciaio e realizza il processo in avanti e prestazioni stabili dopo l'aggiunta di terre rare all'acciaio.

Prendendo come esempio i cuscinetti giapponesi NSK, ha iniziato a sviluppare e produrre cuscinetti specializzandosi nella scienza di base, con tecnologia tribologica, tecnologia dei materiali, tecnologia meccatronica e tecnologia analitica come le quattro tecnologie principali.

È proprio grazie a questo spirito di ricerca e sviluppo senza pari che NSK si è evoluta da azienda di lavorazione giapponese a gigante di cuscinetti di livello mondiale.

Il nostro paese è stato in grado di produrre un buon acciaio, la prossima cosa da fare è come applicarlo ai cuscinetti. I cuscinetti di fascia alta comportano anche difficoltà tecniche nei materiali, nel design, nella lavorazione ad alta precisione, nella produzione di cuscinetti e in alcuni argomenti interdisciplinari come fatica e danni, lubrificazione, ecc., quindi c'è ancora un certo divario tra la Cina e i cuscinetti di fascia alta tecnologia.

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