摘要：軸承是當代機械設備中一種重要的零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉(zhuǎn)體，降低其運動過程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。本文重點分析了陶瓷軸承的優(yōu)點、國內(nèi)軸承陶瓷的巨大市場以及國內(nèi)陶瓷軸承存在的問題三個方面，闡述了我國陶瓷球軸承的現(xiàn)狀。

　　軸承應用環(huán)境多變 陶瓷軸承性能較優(yōu)

　　近年來，隨著機械設備的高速發(fā)展，軸承使用的環(huán)境更加多變，對軸承的性能、結(jié)構(gòu)等要求越來越高。在這個背景下，陶瓷球軸承應運而生。陶瓷材料具有耐高溫、長壽命、低發(fā)熱、低熱膨脹、高剛性、無磁性、絕緣性好等優(yōu)異的性能，能夠承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴苛的工作環(huán)境，滿足軸承材料工作時的基本要求。

　　軸承應用領(lǐng)域很廣泛，例如汽車的變速器、通用電機、內(nèi)燃機、高速馬達、機床主軸、飛機噴氣式發(fā)動機、中大型電動機等等。軸承在工作時，可能要承受高溫、高速、深冷、易燃、易爆、強腐蝕等極端環(huán)境，因此對軸承的制造材料提出了幾點要求：1.耐熱性，軸承鋼不適合在高溫環(huán)境下工作，當使用溫度超過120℃時，軸承鋼的硬度就會降低，同時壽命也跟著下降，但是，氮化硅陶瓷在高溫環(huán)境下強度和硬度不會發(fā)生變化;2.密度低，軸承鋼的密度是氮化硅陶瓷的兩倍多，因此，氮化硅陶瓷在高速旋轉(zhuǎn)時因離心力作用引起的滾動體載荷小;3.線膨脹系數(shù)低，軸承鋼的線膨脹系數(shù)是氮化硅陶瓷的四倍，這個性能使氮化硅陶瓷在溫差大的環(huán)境中尺寸變化小，比軸承鋼更適用于溫度變化大的環(huán)境;4.彈性系數(shù)高，氮化硅彈性系數(shù)是軸承鋼的1.5倍，所以相對載荷的彈性形變小，相對載荷的剛性就高;5.耐腐蝕，軸承在海洋環(huán)境中的使用，往往具有腐蝕性，軸承的使用壽命變短，氮化硅陶瓷對大多數(shù)強酸和強堿都具有很高的化學穩(wěn)定性;6. 無磁性、絕緣性好，軸承在鐵路車輛牽引電機的使用中，往往會產(chǎn)生電蝕，這成為軸承提早剝落損壞的原因，氮化硅陶瓷電阻率極高，絕緣性能好。通過表1能夠看出氮化硅軸承滿足軸承的制造材料的基本要求，并且部分性能優(yōu)于軸承鋼。

　　表1 氮化硅軸承和軸承鋼性能對照表

　　(資料來源：中國知網(wǎng))

　　軸承市場巨大 陶瓷軸承市場需求量大

　　2017年，我國軸承行業(yè)營業(yè)收入為1788億元，同比增長10.2%，整體呈現(xiàn)中高速增長。而數(shù)控機床用軸承和化工機械用軸承在軸承領(lǐng)域中占比較大，下面主要介紹一下軸承在這兩個領(lǐng)域的市場情況及陶瓷軸承的需求量。

　　數(shù)控機床用軸承

　　數(shù)控機床包括數(shù)控車床、加工中心、數(shù)控磨床、電加工機床、數(shù)控鍛壓機床等，軸承一般用在高精度、高速度的主軸上。根據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國數(shù)控機床總產(chǎn)值為1574億元，產(chǎn)量為94.9萬臺，按照每臺數(shù)控機床主軸平均安裝4套精密軸承及陶瓷軸承計算，那么精密軸承及陶瓷軸承每年的需求量為379.6萬套，其中，氮化硅陶瓷軸承需求量若是占到其中的1%，每年的需求量將達到約3.8萬套。

　　化工機械用配套軸承

　　化工機械用軸承主要為各種工業(yè)泵，例如注水泵、增壓泵、液壓泵等等，需求量大。根據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國各種泵的產(chǎn)量達到18萬臺，按照每臺泵配備2套精密軸承和陶瓷軸承計算，總共需求軸承的量為36萬套，其中，陶瓷軸承的需求量為9萬套。

　　國內(nèi)高精度陶瓷球技術(shù)相對落后

　　第一套陶瓷軸承是由美國的NASA生產(chǎn)，在第一套陶瓷軸承被成功的應用后，各國開始競相研發(fā)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，到目前為止，陶瓷軸承生產(chǎn)較成熟的國家有美國、日本、德國、瑞典等十幾個國家。國際上領(lǐng)先的生產(chǎn)企業(yè)為美國的Norton、瑞典的SKF、德國的FAG、日本的Koyo等。而我國對陶瓷軸承的開發(fā)時間并沒有國外時間長，并且陶瓷工藝較復雜，我國對高精度的陶瓷軸承還處于相對落后的水平，生產(chǎn)廠家并不多，主要有洛陽精密軸承、北京中實三強工程陶瓷有限公司等。

　　陶瓷軸承中，最高的精度為G3級，次高等級為G5級，我國目前能夠生產(chǎn)G5級以下的陶瓷軸承，而國外廠家能夠批量生產(chǎn)G5級，并且部分廠家也實現(xiàn)了批量生產(chǎn)G3級。我國高精度陶瓷軸承和國外存在一定的差距。

　　據(jù)中材高新材料股份有限公司副總裁介紹，國內(nèi)陶瓷軸承存在的問題是在高速環(huán)境下工作時(轉(zhuǎn)速在4*10⁴r/min以上)，有60%-70%的陶瓷軸承因為不同程度的疲勞而損壞，而國外生產(chǎn)的陶瓷軸承能長時間在高速環(huán)境下使用，并且性能保持不變。在陶瓷軸承產(chǎn)品上，國內(nèi)海寧康耐特軸承公司生產(chǎn)的低噪聲、干摩擦、防靜電陶瓷軸承和日本NMB公司生產(chǎn)的相同規(guī)格的陶瓷軸承相比較，同工況下噪音量高出2db。

　　結(jié)語

　　陶瓷軸承相對軸承鋼，性能更加突出，應用的范圍更加廣泛。國內(nèi)軸承市場巨大，并且呈增長的狀態(tài)。但是，我國陶瓷軸承發(fā)展時間較短，相對發(fā)達國家而言，技術(shù)相對落后，對高精度陶瓷軸承的量產(chǎn)尚未實現(xiàn)。近年來，隨著國家對新材料產(chǎn)業(yè)的扶持，以及國外軸承企業(yè)不斷涌入國內(nèi)，我國陶瓷軸承產(chǎn)業(yè)定能扶搖直上。