4 中國(guó)鋼球行業(yè)的前景

高精度軸承鋼球

中國(guó)鋼球行業(yè)，通過五十多年的發(fā)展，在全球引起了注目，中國(guó)鋼球不僅能為軸承、汽車、家電、機(jī)械等配套，而且已作為單獨(dú)產(chǎn)品大量出口，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料反映，2003年我國(guó)軸承滾動(dòng)體（主要是鋼球）出口數(shù)量為27148.7噸，約1600個(gè)20英尺的集裝箱，創(chuàng)匯5322.5萬(wàn)美圓，出口和內(nèi)銷之和從總量來說，是其他國(guó)家可望不可及的，但是又要看到，我國(guó)鋼球在出口的同時(shí)，又大量從國(guó)外進(jìn)口，據(jù)統(tǒng)計(jì)2003年進(jìn)口量為2630噸，用匯2828.5萬(wàn)美圓，進(jìn)口量雖然只是出口量的9.68%，但每噸價(jià)值卻是出口的5.49倍，這從另一側(cè)面也反應(yīng)質(zhì)量要求高的鋼球仍在進(jìn)口。從中國(guó)鋼球行業(yè)的現(xiàn)狀和問題分析，目前，中國(guó)可稱鋼球生大國(guó)，但不是強(qiáng)國(guó)，要成為鋼球強(qiáng)國(guó)還有大量工作要做：

⑴全面提高鋼球用料的質(zhì)量，杜絕劣質(zhì)或不合格鋼材充入市場(chǎng)。⑵組建若干個(gè)具有品牌效應(yīng)的集團(tuán)性企業(yè)，有系統(tǒng)管理，有質(zhì)量水平，有經(jīng)濟(jì)效益，有產(chǎn)品分工?？朔　⑸?、差的現(xiàn)象，克服惡性、無序的低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)。⑶吸取國(guó)外成熟經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)行業(yè)管理，使鋼球行業(yè)規(guī)范、公平、公正、健康地發(fā)展。⑷利用鋼球?qū)Ｎ瘯?huì)這個(gè)行業(yè)組織，進(jìn)一步組織提高相關(guān)配套行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和質(zhì)量穩(wěn)定性。⑸加強(qiáng)鋼球企業(yè)與軸承企業(yè)的合作，共同研究鋼球?qū)S承的適用性。⑹技術(shù)上要從引進(jìn)、模仿到創(chuàng)新，把國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與中國(guó)國(guó)情結(jié)合起來，走出一條中國(guó)式的道路。

相信通過行業(yè)全體同仁的不懈努力，一步一個(gè)腳印，隨時(shí)找出差距，隨時(shí)撥正方向，盡心盡力，全面落實(shí)行業(yè)的“十五”規(guī)劃，使中國(guó)鋼球制造水平更上一個(gè)臺(tái)階。

3 中國(guó)鋼球工業(yè)的現(xiàn)狀和問題

高精度軸承鋼球

中國(guó)鋼球工業(yè)自1948年生產(chǎn)出第一批產(chǎn)品已有56年的歷史，從技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展看，改革開放后的發(fā)展是最快的階段，目前我國(guó)鋼球行業(yè)已經(jīng)能生產(chǎn)0.5~200多mm的鋼球，材料以GCr15為主，還大量生產(chǎn)低碳、防磁、防腐蝕、耐高溫、有色金屬、各種陶瓷和非金屬材料球，精度已經(jīng)能批量生產(chǎn)G1000～G5，產(chǎn)品廣泛用于軸承、工程機(jī)械、家用電器、汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、摩托車、冶金、化工、儀器儀表……，全國(guó)鋼球生產(chǎn)點(diǎn)不少于幾百個(gè)，其中有上千人的大企業(yè)，也有幾個(gè)人的小工廠，有從毛坯到成品獨(dú)立加工的，也有只加工某一工序的，形成了一個(gè)大企業(yè)周圍分布無數(shù)個(gè)小企業(yè)和生產(chǎn)點(diǎn)的大局面，這種局面加快了鋼球行業(yè)的發(fā)展，但也出現(xiàn)了無序的競(jìng)爭(zhēng)，這種競(jìng)爭(zhēng)不僅在國(guó)內(nèi)，而且超越了國(guó)界，中國(guó)已經(jīng)成為世界上鋼球企業(yè)最多的國(guó)家，也是產(chǎn)量最大的國(guó)家，但要成為鋼球生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)還有很多問題需要解決。下面就中國(guó)鋼球行業(yè)的現(xiàn)狀和問題作一分析。

3.1原材料方面

制作鋼球的鋼材有很多品種，但實(shí)際能供應(yīng)的品種甚少，有些雖能生產(chǎn)，但量少的無法提供。碳鋼球用的是建筑用材，沒有理想的低碳鋼球用材。軸承鋼的標(biāo)準(zhǔn)從兩部協(xié)議已發(fā)展到GB/T18254-2000，GB/T18254-2001標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)終于有了軸承鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，通過引進(jìn)、改進(jìn)、更新設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量有了很大的提高，國(guó)際上的跨國(guó)軸承公司、汽車配件公司已經(jīng)可以采用或正在對(duì)國(guó)內(nèi)鋼材進(jìn)行認(rèn)可，上鋼五廠是他們的首選目標(biāo)，經(jīng)過加價(jià)優(yōu)選的材料無論是氧含量、鈦含量、夾雜物上都有提高，為優(yōu)質(zhì)鋼球的生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，但價(jià)格要高于一般產(chǎn)品。從總體上說，我國(guó)軸承質(zhì)量穩(wěn)定性較差，波動(dòng)大，當(dāng)市場(chǎng)供大于求時(shí)，質(zhì)量往往會(huì)好于供不應(yīng)求時(shí)期。一些信譽(yù)度差的鋼廠以次充好，為提高成材率，減少頭部切除長(zhǎng)度，或者將被切除部分不該用于鋼球的，因管理不善，混入了鋼球用材，造成鋼球質(zhì)量后患無窮。鋼材的裂紋仍是鋼球行業(yè)頭痛的事，加工前局部裂紋很難發(fā)現(xiàn)，成球后鋼廠不認(rèn)帳，這樣增加了鋼球行業(yè)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和成本。另外，因軸承出現(xiàn)無序競(jìng)爭(zhēng)，相互壓價(jià)，低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，帶來了鋼球的無序競(jìng)爭(zhēng)，低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，而鋼球又是形狀簡(jiǎn)單大批量生產(chǎn)的機(jī)械零件，材料在產(chǎn)品成本上占最大的一塊，鋼材的價(jià)格和質(zhì)量對(duì)鋼球影響很大，鋼球用材，由于它是全工作面產(chǎn)品，比軸承要求更高，按傳統(tǒng)的要求，用于鋼球的鋼材只能用模鑄工藝生產(chǎn)的，鋼錠的頭部不能用于鋼球。由于受價(jià)格因素的驅(qū)動(dòng)，市場(chǎng)上各種劣質(zhì)鋼材時(shí)有出現(xiàn)，個(gè)別企業(yè)用國(guó)產(chǎn)連鑄鋼材和低價(jià)劣質(zhì)鋼材大膽地用于鋼球，這樣造成了市場(chǎng)的混亂，質(zhì)量的混亂，這必須引起有關(guān)方面重視，使中國(guó)鋼球行業(yè)沿著公開、公正、誠(chéng)信、有序競(jìng)爭(zhēng)和健康的方向發(fā)展。

3.2 工藝方面

由于改革開放加強(qiáng)了國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)外企業(yè)的交往，滾動(dòng)體專委會(huì)經(jīng)常組織有關(guān)企業(yè)研討、交流、攻關(guān)、考察，使國(guó)內(nèi)鋼球企業(yè)較多地了解到國(guó)外情況，促使國(guó)內(nèi)鋼球工藝逐步優(yōu)化，從總體工藝流程來看與國(guó)外大同小異?？偧庸ち袅可?，由于受機(jī)床、材料、模具的限制要普遍大于國(guó)外。在工藝的實(shí)施細(xì)節(jié)上，或稱專用技術(shù)上各家企業(yè)百花齊放，總體上還有不小差距，規(guī)范性太差，研究深度還不夠。

3.3 輔助材料方面

改革開放以來是鋼球行業(yè)發(fā)展最興旺的時(shí)期，也帶動(dòng)了相關(guān)企業(yè)的蓬勃發(fā)展。

砂輪是磨削鋼球的重要工具，原來僅依靠一砂、二砂，質(zhì)量問題長(zhǎng)期得不到解決，無論是耐用度、外觀和外形尺寸幾十年一貫制，引入了競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，幾十年得不到解決的問題，基本得到解決。80年代初引入我國(guó)的2000#樹脂砂輪現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但在使用效果上與進(jìn)口尚有一定差距，4000#樹脂砂輪的攻關(guān)工作還在進(jìn)行中，目前4000#以上的樹脂砂輪尚需進(jìn)口。

磨板的質(zhì)量直接影響鋼球的表面質(zhì)量，經(jīng)過多次攻關(guān)取得一定成效，但由于鑄造行業(yè)變化較大，人員變更也大，技術(shù)力量分散，質(zhì)量穩(wěn)定性仍較差，與國(guó)外還是有不小的差距，尤其是精磨板的質(zhì)量不穩(wěn)定直接會(huì)導(dǎo)致鋼球表面質(zhì)量的不穩(wěn)定。

水溶性、油溶性磨削液是精研和精磨鋼球的重要原料，它們是多種化工原料調(diào)和而成，由于我國(guó)化工原料品種少、質(zhì)量波動(dòng)大，導(dǎo)致磨削效果差異大，最終影響鋼球表面質(zhì)量的穩(wěn)定性。目前部分企業(yè)還是依靠進(jìn)口原料，這樣成本也會(huì)相對(duì)提高不少。

光磨板是銼削球坯用的合金鑄鐵板，自70年代開發(fā)成功至今，生產(chǎn)廠一換再換，專業(yè)人員缺乏，產(chǎn)品能用，但缺少進(jìn)一步改進(jìn)提高的能力，與國(guó)外相比有不小的差距，具體表現(xiàn)在磨削效率、耐用度、砂眼等問題，它直接影響鋼球的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

各種磨料是鋼球生產(chǎn)所必須的輔料，傳統(tǒng)的精研鋼球用的磨料是三氧化二鉻，它在我國(guó)是一種化學(xué)試劑或工業(yè)純，它的技術(shù)指標(biāo)是化學(xué)成分純度的百分比，作為磨料需要的是硬度、粒度、顆粒均勻性、雜質(zhì)含量和拋光性能等指標(biāo)，因此使用與生產(chǎn)出現(xiàn)明顯脫節(jié)。在國(guó)外，同樣是三氧化二鉻，不同的用途有不同的技術(shù)指標(biāo)，這樣適應(yīng)性就強(qiáng)。

從以上的砂輪、磨板、磨削液、磨料現(xiàn)狀分析，總體上有很大進(jìn)步，為我國(guó)鋼球技術(shù)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)，但離國(guó)際先進(jìn)水平及用戶要求還有很大差距，愿他們繼續(xù)為中國(guó)鋼球趕上國(guó)際先進(jìn)水平作出努力。

3.4 企業(yè)管理方面

任何一個(gè)企業(yè)真正要上水平，一定要具備兩方面條件：一方面要有嚴(yán)格規(guī)范的管理，另一方面要有先進(jìn)的技術(shù)，二者缺一不可。對(duì)鋼球生產(chǎn)來說更是如此，鋼球看是簡(jiǎn)單，真正做好真不容易！有好的技術(shù)能生產(chǎn)出一批或幾批好球，要有穩(wěn)定的質(zhì)量，沒有有效的管理，穩(wěn)定便成為空話。

改革開放后不但引進(jìn)了不少鋼球設(shè)備、測(cè)試儀器，也引進(jìn)了一些先進(jìn)理念，甚至一些好的管理方法，好的理念逐步被我們所接受。隨著質(zhì)量管理體系的廣泛推行，和日常暴露出的一些問題，管理的重要性越來越明顯。我國(guó)主要的鋼球企業(yè)，最早的五大廠全是國(guó)有企業(yè)，后來發(fā)展到十大廠甚至更多，基本也主要是國(guó)有企業(yè)和少量集體企業(yè)，因此這些企業(yè)在書面管理上做得比較到位，實(shí)際操作上尚有不足。特別是一些先進(jìn)的、全新的管理方法推行難度較大。隨著經(jīng)濟(jì)改革的深入，國(guó)有企業(yè)和集體企業(yè)正逐步向股份制方向轉(zhuǎn)換，管理也正逐步去滿足這種轉(zhuǎn)換。90年代產(chǎn)生的鋼球企業(yè)主要是民營(yíng)企業(yè)，從企業(yè)數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過前40年，但總體生產(chǎn)能力仍是前40年的企業(yè)占主導(dǎo)地位，這些民營(yíng)企業(yè)起步時(shí)往往是家屬式的，企業(yè)發(fā)展了，家屬管理模式適應(yīng)不了生產(chǎn)的需要，原有的管理模式向高一級(jí)形式變化。因此這一類企業(yè)的管理只是初級(jí)階段的管理。總之，國(guó)內(nèi)鋼球企業(yè)的管理與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)相比差距更大，這一方面是因?yàn)槲覀兊钠髽I(yè)進(jìn)入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)時(shí)間不長(zhǎng)，企業(yè)如何適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，摸索適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的有效管理需要時(shí)間，國(guó)外一些好的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該借鑒，但也不能全搬，因?yàn)闊o論是人員素質(zhì)、企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、硬件條件、設(shè)備狀況、生產(chǎn)組織形式均不相同，要把國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)與國(guó)內(nèi)實(shí)際情況結(jié)合起來，才是最有效的。另一方面，鋼球的低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)客觀上也影響到企業(yè)在管理上的投入。

3.5 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題

鋼球的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第一次制定并推行是在1964年，第二次修訂的版本是1977年，第三次修訂是1984年，這三個(gè)版本都是原則上部分采用ISO標(biāo)準(zhǔn)，由于當(dāng)時(shí)的工藝水平低，常規(guī)生產(chǎn)無法達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，按當(dāng)時(shí)的國(guó)情，某些項(xiàng)目在ISO標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上作一調(diào)整，制定了自己的標(biāo)準(zhǔn)。隨著鋼球技術(shù)的發(fā)展和工藝水平的提高，原來執(zhí)行的國(guó)標(biāo)已落后于實(shí)際水平，由此制定了新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即GB308-89標(biāo)準(zhǔn)，為向國(guó)際水平靠攏，新的標(biāo)準(zhǔn)等同采用ISO3290-1975，除了沒有采用英制規(guī)格外，其他已與國(guó)際接軌，ISO標(biāo)準(zhǔn)的采用，與國(guó)際交往有了共同語(yǔ)言。1998年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織又頒發(fā)了新的鋼球標(biāo)準(zhǔn)，為趕上先進(jìn)水平，我國(guó)等同采用了此標(biāo)準(zhǔn)，頒布了GB308-2002標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)引入了表面不平度和形狀參數(shù)的概念，給出了波紋度的定義，對(duì)表面粗糙度定義作一修正，優(yōu)化了球的尺寸，增加了G24、G60，Ra的數(shù)值有所壓縮，這樣真正與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步了，更有利于中國(guó)鋼球發(fā)展，并與世界融為一體。

3.6質(zhì)量現(xiàn)狀

中國(guó)鋼球從材料上分，主要有三大類：一類是低碳鋼，這類材料的產(chǎn)品檔次較低，由于價(jià)格原因，原來向日本、臺(tái)灣等地采購(gòu)的都轉(zhuǎn)入中國(guó)大陸，也有一些境外企業(yè)轉(zhuǎn)移至大陸生產(chǎn)。由于這類產(chǎn)品使用要求低，雖有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)更為突出，材料問題、熱處理滲碳問題、壓碎值問題，混球和缺陷球比例過高也許被稱為垃圾球的主要原因。第二類是不銹鋼球，其中有馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼，馬氏體不銹鋼球要求要高于奧氏體不銹鋼球，但總體要求會(huì)低于軸承鋼，因此質(zhì)量矛盾也不突出。第三類是軸承鋼鋼球，這類材料在鋼球中占主導(dǎo)地位，在這類鋼球中10mm以下的數(shù)量最多，因此，中國(guó)鋼球的技術(shù)進(jìn)步、引進(jìn)技術(shù)的消化、工藝改進(jìn)、先進(jìn)技術(shù)的采用推廣、總的物力財(cái)力的投入在這方面也是最大的。在原機(jī)械部組織下，通過“七五”科技攻關(guān)和大循環(huán)水劑精研技術(shù)的推廣，使中國(guó)鋼球進(jìn)了很大一步，目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的就是此成果的基本內(nèi)容，只要按一定的規(guī)范進(jìn)行操作，此工藝獲得的鋼球球形誤差、球直徑變動(dòng)量、表面粗糙度Ra都能得到滿意的效果，基本能達(dá)到國(guó)外同等水平，甚至更好，但Ry的數(shù)值往往不太理想。在批直徑變動(dòng)量上，工藝技術(shù)上不存在問題，要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)也無大礙，但操作和調(diào)整不當(dāng)，個(gè)別數(shù)值會(huì)偏大，與國(guó)外實(shí)物質(zhì)量比會(huì)出現(xiàn)一些小問題。尺寸定值上，國(guó)內(nèi)問題較大，同樣的鋼球各家測(cè)值結(jié)論不一，這與測(cè)量方法、儀器、環(huán)境、人的因素都有關(guān)。鋼球的壓碎值一般都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（JB/T1225-2001），但與日本相比均會(huì)偏小。鋼球的動(dòng)態(tài)性能，是低噪音軸承對(duì)鋼球的重點(diǎn)要求，“七五”攻關(guān)的最終目的就是要鋼球滿足電機(jī)軸承配套的需要，從80年代的“七五”攻關(guān)至今，鋼球的振動(dòng)值水平又有新的提高，就振動(dòng)值數(shù)值來說，已達(dá)到相當(dāng)?shù)乃?，但不足的是?shù)值的離散性一般都要在3dB以上，國(guó)外好的水平一般是2dB。隨著無異音軸承的問世，對(duì)鋼球的表面提出了更高的要求，不僅要解決缺陷球的漏網(wǎng)，更要解決鋼球表面的各種傷痕，對(duì)全工作面的鋼球來說，確實(shí)是項(xiàng)艱難的工作，日本采用光電外觀的辦法，但也不能徹底解決此問題，因?yàn)閮x器檢查有較好的穩(wěn)定性，但靈敏度還是有限的。國(guó)內(nèi)為解決此問題工藝上采用了各種辦法，盡量防止和減少缺陷的漏檢和傷痕的產(chǎn)生，當(dāng)然光電外觀檢查也是一種不錯(cuò)的補(bǔ)救措施，目前國(guó)內(nèi)也正在開展這方面的研究，期待早日可以用于生產(chǎn)?？傊?，國(guó)內(nèi)鋼球缺陷和表面?zhèn)鄣穆z比過去有很大提高，但還滿足不了用戶的要求。

鋼球質(zhì)量要趕上當(dāng)代先進(jìn)的實(shí)物質(zhì)量水平，除了精度、粗糙度、表面質(zhì)量、動(dòng)態(tài)性能以外，可靠性和壽命是兩項(xiàng)重要指標(biāo)，國(guó)內(nèi)鋼球行業(yè)早在九十年代就開始做這方面的工作，當(dāng)時(shí)為了軍用、航空產(chǎn)品的可靠性，把渦流探傷技術(shù)成功地用于鋼球制造，接著又把此技術(shù)擴(kuò)展到汽車用鋼球的制造，這一技術(shù)的成功，對(duì)鋼球的可靠性起著至關(guān)重要的作用。由于我國(guó)深溝球軸承的大力發(fā)展，某種程度上，對(duì)噪音、異音比對(duì)可靠性壽命更注重，這是市場(chǎng)的導(dǎo)向，也許是價(jià)格的原因，在這種情況下，我國(guó)鋼球在選材上和某些工藝環(huán)節(jié)上的差異，導(dǎo)致壽命（噪音壽命、疲勞壽命）差異較大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在70年代，國(guó)內(nèi)軸承的損壞有70%是由鋼球所致，近來有所下降，但鋼球仍是軸承中最容易損壞的部分。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的大發(fā)展，汽車軸承的可靠性直接影響汽車的可靠性，因此軸承的可靠性和壽命必將放在重要地位，我們必須面對(duì)這一事實(shí)，去認(rèn)真對(duì)待。鋼球的噪音壽命不但需要鋼球行業(yè)去研究，也需要軸承行業(yè)去研究，確切地說是需要雙方共同研究，目標(biāo)是降低軸承的噪音，提高軸承的壽命乃至疲勞壽命。從軸承鋼鋼球的質(zhì)量現(xiàn)狀看，進(jìn)步不小，但發(fā)展仍不平衡，鋼材優(yōu)劣差異大，部分鋼球質(zhì)量已接近和達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，總體仍有差距，尚需我們繼續(xù)努力。

2 中國(guó)鋼球制造技術(shù)的發(fā)展

中國(guó)鋼球制造技術(shù)的發(fā)展可分為四個(gè)階段。

高精度軸承鋼球

第一階段為80年代以前，自50年代哈、瓦、洛全面引入蘇聯(lián)的鋼球制造技術(shù)，開創(chuàng)了中國(guó)大規(guī)模生產(chǎn)軸承鋼球的歷史，為中國(guó)今后鋼球技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，直至80年代，在這20多年左右的時(shí)期，中國(guó)鋼球制造工藝基本是蘇聯(lián)的模式，設(shè)備主要以蘇聯(lián)和仿制蘇聯(lián)的為主，也有德國(guó)的和仿制德國(guó)的，進(jìn)入60年代上海機(jī)床廠開始與上海鋼球廠共同開發(fā)了第一批全國(guó)產(chǎn)化的3M4630磨球機(jī)，上海第三機(jī)床廠大批仿制了西德SMS公司的SMS72鋼球研磨機(jī)。在70年代最大的技術(shù)改進(jìn)是試驗(yàn)、研究光磨工藝，當(dāng)時(shí)四川金堂軸承廠引進(jìn)了羅馬尼亞鋼球磨加工設(shè)備，引起了瓦房店、上海有關(guān)同行的重視，在軸承局領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心支持下，開展了對(duì)二塊合金鑄板鐵加工鋼球的研究，兩地鋼球廠利用各自的優(yōu)勢(shì)與鑄造方面的合作、試驗(yàn)成功了用于鋼球銼削加工的光磨板，在老設(shè)備改進(jìn)試驗(yàn)成功后，設(shè)計(jì)制造了光磨機(jī)，這一工藝的突破大大降低了鋼球毛坯加工的成本，提高了銼削加工的表面質(zhì)量和精度。這一突破更重要的是給人們一個(gè)啟示：技術(shù)是需要不斷發(fā)展的，有發(fā)展才有質(zhì)量和效益。

第二階段為1981～1985年，即“六五”計(jì)劃期間，由于中國(guó)軸承的質(zhì)量特別是噪聲，明顯落后于國(guó)外，軸承無法出口，電機(jī)要更換國(guó)外軸承才能出口，有關(guān)考察團(tuán)出國(guó)考察，一個(gè)結(jié)論性的意見是：電機(jī)軸承必須進(jìn)行合套振動(dòng)試驗(yàn)，鋼球必須采用G10，用精研技術(shù)替代拋光工藝。為此軸承局組織了全國(guó)有關(guān)鋼球廠工程技術(shù)人員，論證制訂了G10鋼球攻關(guān)課題，該項(xiàng)目由上海鋼球廠和湖北鋼球廠共同承擔(dān)，用大循環(huán)超精研工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的拋光工藝，提高鋼球的表面質(zhì)量和球形精度，淘汰了拋光工藝，使鋼球質(zhì)量上了一個(gè)新的水平，用合套方法達(dá)到了當(dāng)時(shí)軸承低噪音的配套要求，并受到部的嘉獎(jiǎng)。此成果在行業(yè)中得到廣泛推廣，在此同時(shí)，為加快軸承和鋼球技術(shù)的發(fā)展，盡快跟上國(guó)際水平，上海軸承公司加緊與國(guó)外軸承公司的聯(lián)系、互訪、洽談，并于1985年1月派出了第一批考察人員赴日本NTN研修鋼球制造技術(shù)，為全面掌握國(guó)際上先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，早日趕上國(guó)際水平創(chuàng)造了條件。

第三階段為1986～1990年，即“七五”期間，這個(gè)階段國(guó)內(nèi)多家鋼球廠先后從西德、日本引進(jìn)了設(shè)備，有引進(jìn)德國(guó)JUS公司整條鋼球生產(chǎn)線，日本NTN整條鋼球生產(chǎn)線，德國(guó)SMS整條生產(chǎn)線，也有選擇性引進(jìn)設(shè)備和儀器，這些設(shè)備和儀器包括高速鋼球冷鐓機(jī)、熱處理生產(chǎn)線、磨球機(jī)、研球機(jī)、各種清洗機(jī)、涂油包裝機(jī)、鋼球振動(dòng)儀、AVIKO鋼球檢查儀、輪廓儀、鋼球強(qiáng)化機(jī)等，并先后向國(guó)外派出了考察和研修人員。為盡快把中國(guó)鋼球搞上去，滿足軸承對(duì)鋼球的要求，機(jī)械工業(yè)部組織了全國(guó)有關(guān)鋼球廠的工程技術(shù)人員研究引進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合本國(guó)國(guó)情制定了G5鋼球攻關(guān)課題，它包括引進(jìn)設(shè)備消化，工藝技術(shù)提高，產(chǎn)品質(zhì)量提高到整個(gè)鋼球制造技術(shù)水平的提高，攻關(guān)課題由上海鋼球廠和青島鋼球廠承擔(dān)，經(jīng)過G5鋼球課題攻關(guān)后，從而得到以下結(jié)論：

⑴高速冷鐓機(jī)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，提高生產(chǎn)效率，提高毛坯精度。⑵根據(jù)國(guó)情，改造滾動(dòng)式加熱爐，推行氣氛保護(hù)加熱，解決鋼球表面氧化脫碳，提高了熱處理質(zhì)量，為壓縮鋼球留量創(chuàng)造條件。⑶開發(fā)鋼球強(qiáng)化機(jī)，對(duì)鋼球進(jìn)行強(qiáng)化處理，并引進(jìn)強(qiáng)化工藝研究，以有效提高鋼球疲勞壽命。⑷磨球機(jī)大砂輪自動(dòng)修整技術(shù)的研究和應(yīng)用，改善了勞動(dòng)環(huán)境，確保了機(jī)床精度，提高了鋼球質(zhì)量。⑸引入2000#樹脂砂輪，成功地應(yīng)用于初磨工序，大大改善了環(huán)境，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。⑹水溶性精研液在鋼球超精加工上的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了鋼球的表面質(zhì)量。⑺單粒鋼球測(cè)振儀的國(guó)產(chǎn)化，對(duì)全面控制鋼球成品的動(dòng)態(tài)性能起著重要作用。所以通過G5鋼球攻關(guān)，使我國(guó)鋼球制造裝備、工藝技術(shù)上了一個(gè)臺(tái)階，鋼球的加工留量減少，生產(chǎn)效率的提高，鋼球的表面質(zhì)量有了進(jìn)一步改善，對(duì)軸承噪音的影響進(jìn)一步降低。機(jī)械部對(duì)G5鋼球攻關(guān)驗(yàn)收后，召開了兩次G5鋼球攻關(guān)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，把此成果向全行業(yè)推廣，此成果獲得了機(jī)械部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。除此之外，鋼球渦流檢測(cè)技術(shù)也獲成功，并在行業(yè)中推廣，此項(xiàng)目國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。面對(duì)大批老設(shè)備，如何與先進(jìn)的技術(shù)結(jié)合，進(jìn)行設(shè)備改造，在這一時(shí)期的一些老企業(yè)中，均獲得較理想的效果，既解決了一時(shí)的投資困難，又較快獲得實(shí)用效果。因此，這個(gè)階段可以說是有史以來鋼球技術(shù)進(jìn)步最快的時(shí)期，與國(guó)際先進(jìn)水平的距離明顯地拉近了。

第四階段為1991年以后，在G5攻關(guān)、大批引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備、儀器的基礎(chǔ)上，中國(guó)鋼球的制造技術(shù)得到了明顯提高，鋼球生產(chǎn)量也得到明顯的擴(kuò)大，中國(guó)軸承的大發(fā)展，帶動(dòng)了鋼球的大發(fā)展，鋼球的大發(fā)展帶動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的大發(fā)展，專業(yè)化程度越來越強(qiáng)，門類越來越細(xì)，搞設(shè)備的、砂輪的、磨板的、磨料的、磨削液的、修整器的、搞油劑的、搞球坯的……，他們已各自自成體系，形成了轟轟烈烈的局面，這對(duì)促進(jìn)鋼球水平的提高極有好處。通過“八五”、“九五”的努力，在相關(guān)技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化上做了大量工作，一些依賴進(jìn)口的，已逐步實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，鋼球制造工藝又有新的發(fā)展，特別是日本于90年代初獲得成功，用于批量生產(chǎn)的超細(xì)樹脂砂輪鋼球精磨技術(shù)，上海自97年初開始組織工藝攻關(guān)，化了三年時(shí)間獲得成功，為中國(guó)鋼球制造工藝增添了光輝的一頁(yè)。鋼球技術(shù)的進(jìn)步是有目共睹的，目前的生產(chǎn)量為世界第一，但總體質(zhì)量水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有不少差距，1997年機(jī)械部在青島組織了《全國(guó)鋼球質(zhì)量上臺(tái)階攻關(guān)會(huì)》，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)行業(yè)的現(xiàn)狀指出，中國(guó)鋼球的問題不是數(shù)量，提高質(zhì)量是振興中國(guó)民族工業(yè)的重點(diǎn)，目標(biāo)要瞄準(zhǔn)當(dāng)今國(guó)際最先進(jìn)水平。從此，吹響了中國(guó)鋼球向國(guó)際最先進(jìn)水平奮進(jìn)的號(hào)角。我們應(yīng)該有充分的信心和決心，通過持續(xù)努力，中國(guó)的鋼球質(zhì)量水平一定可以在國(guó)際舞臺(tái)上立于不敗之地。

中國(guó)軸承工業(yè)協(xié)會(huì)技術(shù)委員會(huì)二次委員全體會(huì)議暨技術(shù)工作會(huì)議 , 2004

1 歷史的回顧

高精度軸承鋼球

1883年，德國(guó)FAG制造出世界上第一臺(tái)磨球機(jī)，它的外型盡管是那么的原始，結(jié)構(gòu)盡管是那么的簡(jiǎn)單，大小盡管是那么的不起眼，但它的誕生開創(chuàng)了人類鋼球制造的先河，至今已有121年的歷史。

在當(dāng)時(shí)半封建半殖民地的中國(guó)，沒有自己的軸承工業(yè)，抗日戰(zhàn)爭(zhēng)期間，NTN為適應(yīng)軍械的維修，在東北鐵路沿線——瓦房店建立了一家軸承工廠（瓦軸前身），為控制當(dāng)時(shí)中國(guó)的軸承生產(chǎn)技術(shù)，所用的鋼球由日本生產(chǎn)，運(yùn)來中國(guó)進(jìn)行裝配。1948年，當(dāng)時(shí)的瓦房店已經(jīng)解放，瓦房店軸承廠的金德元、宋世發(fā)等人決心改變中國(guó)不能生產(chǎn)鋼球的落后局面，在無技術(shù)，無圖紙的情況下，自己動(dòng)手制造土設(shè)備，用鐵棒磨成針的精神，把圓柱體磨成了球體，造出了中國(guó)第一粒鋼球，開創(chuàng)了中國(guó)鋼球生產(chǎn)的歷史。

解放后在中央政府盡快恢復(fù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的思想指導(dǎo)下，國(guó)家為建立新中國(guó)的工業(yè)體系，建立了一批大型骨干企業(yè)，作為冶金、農(nóng)機(jī)、化工、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、軍工行業(yè)不可缺少的重要配件——軸承，無可非議地被列入該行列，瓦軸首先被列入重點(diǎn)發(fā)展企業(yè)。后來因?yàn)榭姑涝男枰?，建立了哈軸總廠，瓦軸和哈軸先后從蘇聯(lián)引進(jìn)了鋼球制造設(shè)備，派出了龔兆良、李世亮等人赴蘇學(xué)習(xí)，同時(shí)引進(jìn)了蘇聯(lián)的鋼球制造技術(shù)和管理方式。50年代籌建洛陽(yáng)軸承廠（包括鋼球車間）被列為蘇聯(lián)對(duì)華援建的156個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目之一，整個(gè)工廠全部由蘇聯(lián)援建。哈、瓦、洛的建成標(biāo)志著中國(guó)鋼球制造步入了系統(tǒng)化、規(guī)?；?、工業(yè)化生產(chǎn)，由于受條件限制和蘇聯(lián)生產(chǎn)模式移植的影響，當(dāng)初軸承企業(yè)從套圈、滾動(dòng)體、保持架直到裝配所有工序全部由一家企業(yè)完成，鋼球是軸承的重要配件，為滿足企業(yè)的配套需要，哈、瓦、洛軸承廠在蘇聯(lián)專家的幫助下先后建立了自己的鋼球分廠或鋼球車間，開始大批量生產(chǎn)鋼球，并培養(yǎng)了一批鋼球制造的骨干力量，可以說哈、瓦、洛就是中國(guó)鋼球的發(fā)源地。三個(gè)工廠所采用的工藝和加工設(shè)備基本一致，其工藝和設(shè)備為：

冷鐓（A-148、др-5、A-142、A-141）→；銼球（Mщ-32）→軟磨（Mщ-33）→熱處理（Б-30，Б-70自制空氣回火爐）→硬磨（Mщ-33）→研磨（Mщ-33，Bщ-22）→拋光（傾斜式串桶）→分選（Aщ類分選機(jī)）→人工外觀→涂油包裝。

微小型鋼球工藝流程：

成型→銼削→軟串（臥式串桶）→軟研→熱處理→硬研→拋光→人工外觀→分選→涂油包裝

當(dāng)時(shí)鋼球生產(chǎn)無國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采用的是蘇聯(lián)ГOCT3722標(biāo)準(zhǔn)，精度級(jí)別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（相當(dāng)于現(xiàn)在的G10，G20，G40），實(shí)際生產(chǎn)水平是95%以上為Ⅲ級(jí)，只有極少量產(chǎn)品為Ⅱ級(jí)，用上述工藝無法生產(chǎn)Ⅰ級(jí)。對(duì)一些軍工產(chǎn)品有特別要求，只能在最終增加一道單溝精研的方法，來滿足精度要求，但這種方法工藝過程繁瑣，生產(chǎn)效率低，各溝槽的尺寸差異大，生產(chǎn)成本高。

1957年上海為發(fā)展軸承工業(yè)，籌建了上海鋼珠廠（64年改為上海鋼球廠）得到哈軸、瓦軸的無私幫助，哈軸提供了全部鋼球工藝資料和設(shè)備圖紙，在上海市機(jī)械局組織下，上海機(jī)床廠、上海第三機(jī)床廠、上海電爐廠、上海群英機(jī)械廠等給予大力支持，在最短的時(shí)間內(nèi)完成了各種鋼球設(shè)備的制造任務(wù)，確保了1958年上海鋼珠廠的正式投產(chǎn)，由此誕生了中國(guó)第一家鋼球制造的專業(yè)廠家，從此邁出了鋼球設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的第一步。同年，相繼誕生了青島鋼球廠、沈陽(yáng)鋼球廠，60年代又出現(xiàn)了湖北鋼球廠、重慶鋼球廠，當(dāng)時(shí)被稱為中國(guó)五大鋼球廠。70年代開辦了岳陽(yáng)鋼球廠（湖南鋼球廠），80～90年代成立了河南鋼球廠、如皋鋼球廠、東阿鋼球廠、三峽鋼球廠，到了90年代初已發(fā)展到中國(guó)鋼球十大專業(yè)廠家。除此之外，徐州迴轉(zhuǎn)支承廠、中山軸承廠都新建鋼球分廠。這支隊(duì)伍的迅速壯大使中國(guó)鋼球制造業(yè)越來越引起世界的關(guān)注。

隨著改革開放，中國(guó)的軸承工業(yè)得到飛速的發(fā)展，特別是外資的引進(jìn)和私有資本的加入，加速了中國(guó)軸承工業(yè)的發(fā)展，作為軸承的重要配件——鋼球，也和軸承一起跨入了生產(chǎn)大國(guó)的行列。

機(jī)械工程師 2002.5
姜海彬 哈爾濱軸承集團(tuán)公司，黑龍江 哈爾濱 150036

摘要：分別就軸承鋼球的精度缺陷和表面質(zhì)量缺陷對(duì)軸承振動(dòng)值的影響進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步解決軸承振動(dòng)噪聲問題奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：波紋度；不圓度；表面完整性；振動(dòng)值
中圖分類號(hào)：TH133.33??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B???? 文章編號(hào)：1002-2333（2002）05-0045-01

1 前言

在組成軸承的三大部件當(dāng)中，套圈滾道和滾動(dòng)體的幾何精度、表面質(zhì)量對(duì)降低軸承的振動(dòng)噪聲起著決定性的作用。在低噪音軸承中，對(duì)軸承鋼球的幾何精度和表面質(zhì)量的要求比對(duì)套圈滾道的要求要高出一級(jí)。因此，提高軸承鋼球的幾何精度和表面質(zhì)量是降低軸承振動(dòng)噪聲的主要途徑。本文僅就鋼球的質(zhì)量對(duì)軸承的振動(dòng)噪聲的影響進(jìn)行分析探討。

2 鋼球的幾何精度對(duì)鋼球單體振動(dòng)值的影響

鋼球的幾何精度也叫球形精度，具體包括鋼球表面波紋度、棱圓度和批直徑變動(dòng)量。

（1）鋼球表面波紋度反映了球表面在微觀上波峰波谷起伏不定的程度，起伏太大，將使鋼球的球形精度變差，在宏觀上的直接反映便是鋼球的單體振動(dòng)值增大，而鋼球單體振動(dòng)值的上升將直接造成合套后軸承整體振動(dòng)噪聲的提高。試驗(yàn)表明：隨著規(guī)格的不同，裝套軸承的單體振動(dòng)值上升1 dB, 合套后軸承的振動(dòng)噪聲要相應(yīng)上升1~5 dB.

（2）鋼球的棱圓度又叫不圓度，書面叫法為球形誤差。不圓度大的鋼球，其單體振動(dòng)值就高，最終合套后軸承的振動(dòng)噪聲也高。

（3）鋼球的批直徑變動(dòng)量是指同一批加工的鋼球當(dāng)中，球與球之間由于參與研磨循環(huán)的次數(shù)不同而產(chǎn)生的直徑上的微小差異。在軸承滾道中均勻分布的各粒鋼球，隨著內(nèi)套的高速轉(zhuǎn)動(dòng)而承受著周期性的負(fù)荷，如果這時(shí)滾道中的各粒鋼球之間直徑上存在著哪怕是微小的差異，都會(huì)在軸承的內(nèi)外套之間產(chǎn)生明顯的振動(dòng)，這一點(diǎn)，在平時(shí)手感檢測(cè)軸承的振動(dòng)時(shí)便會(huì)感受的到。

3 鋼球的表面完整性對(duì)鋼球單體振動(dòng)值的影響

鋼球的表面完整性，亦即通常所說的鋼球的表面缺陷程度、表面粗糙度及其分布均勻程度和表面硬度均勻程度等三方面狀況的重要技術(shù)指標(biāo)是影響鋼球動(dòng)態(tài)性能的主要因素之一。

鋼球的表面質(zhì)量缺陷是指在鋼球的加工過程中，由于設(shè)備精度、原材料質(zhì)量、工裝調(diào)整等方面原因產(chǎn)生的表面上局部的極細(xì)微的材料缺損。按其形態(tài)的不同，可分為點(diǎn)子、群點(diǎn)、劃條和擦傷等四類。點(diǎn)子即鋼球表面上的點(diǎn)狀缺損；群點(diǎn)指鋼球表面上某處緊密聚集在一起的若干點(diǎn)狀缺損；劃條是指鋼球表面上隨機(jī)分布的長(zhǎng)短不一的細(xì)直線狀缺損；擦傷則是指鋼球表面上一組排列方向一致的短細(xì)直線狀缺損。研究表明：在目前的加工條件下，鋼球表面質(zhì)量缺陷是不可避免的，只是輕重程度不同而已。比如，表面上點(diǎn)子缺陷程度嚴(yán)重的鋼球，其單體振動(dòng)值比沒有點(diǎn)子缺陷的鋼球要高出3 dB；表面上劃條較重的鋼球，其單體振動(dòng)值要比表面基本無劃條的鋼球高出2 dB左右；而表面擦傷較重的鋼球，其單體振動(dòng)值要比無擦傷的鋼球高出4 dB左右。而具有這三種較重表面缺陷的鋼球分別裝套后的軸承，他們的振動(dòng)噪聲則比對(duì)照組的軸承（用基本沒有這三種表面缺陷的鋼球裝配的軸承）高出很多；有點(diǎn)子缺陷的，高出3.9 dB；有擦傷缺陷的，高出4.7 dB；有劃條缺陷的，高出2.5 dB。

通過上述分析，我們從原理上基本弄清了該如何從工藝上改進(jìn)鋼球的動(dòng)態(tài)性能以最終解決合套后軸承的振動(dòng)噪聲問題。