目前我國軸承鍛造產業生產現狀及發展趨勢
2024-05-29作者:中國軸承工業協會副秘書長 劉橋方
軸承是機械行業核心基礎零部件,軸承工業是國家基礎性戰略性產業,對國民經濟發展和國防建設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、快速發展,我國軸承工業已形成獨立完整的工業體系,我國已成為軸承銷售額和產量居世界第三位的軸承生產大國。并向世界軸承強國邁進。特別是“十三五”以來,我國軸承行業的眾多企業,奮力拼搏,攻堅克難,逆勢而上,保持全行業平穩較快發展,為建成世界軸承強國打下了良好基礎。
2022年統計,全行業規模以上企業1300多家,主營業務收入2232億元,軸承產量212億套。2022年我國共累計出口創匯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大國,但還不是世界軸承強國,產業結構、研發能力、技術水平、產品質量、效率效益都與國際先進水平有較大差距。國內現有近10000家軸承及軸承產品相關企業,其中中低端產品占比 > 70% ,全球高端軸承市場容量中,中國企業僅占有5%左右 。
一、鍛造工序是軸承生產制造過程中的關鍵環節
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的85%左右。
由軸承生產的勞動量分析可知,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、在軸承生產中,套圈毛坯質量的好壞,生產率的高低,都將對軸承產品的質量、性能、壽命及企業的經濟效益產生重要的影響。這是因為毛坯留量的大小(包括毛坯的成形方式)決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的主要原因。毛坯加工工藝、設備精度和性能決定了毛坯質量,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,這是誤差復映規律決定的工藝遺傳的工藝遺傳繼承性。
3、軸承結構不同,尺寸大小不一,各廠設備、技術狀況及生產習慣的不同,導致軸承套圈毛坯的制造工藝也各不相同,目前國內軸承零件(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,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,獲得與產品形狀相近的毛坯,從而提高金屬材料利用率,節約材料,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,生產中大量采用的主要是熱鍛。
熱鍛軸承套圈的生產過程主要包括三個環節:加熱、下料和鍛造成形。鍛造成形是套圈鍛造生產的中心環節,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。多數軸承套圈由鍛錘(平鍛機)或壓力機鍛造成形后,都要經過擴孔機輾擴成形,以提高鍛件質量、精度和生產率。為了進一步提高鍛件的尺寸和幾何精度,為后工序自動化創造條件,軸承行業在輾擴之后加精整(或稱整形)工序。
二、目前我國軸承行業鍛件生產現狀及存在的問題
(一)目前我國軸承行業鍛件生產現狀
1、目前,我國軸承生產年消耗鋼材近400萬噸,其中以鍛件生產約占70%-80%左右,其余為冷鐓、冷輾擴(擠壓)棒(管)料。目前,國內套圈鍛造以熱鍛為主,以壓力機鍛造-輾擴成型生產線為主。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線,推動了軸承行業鍛造水平的技術進步,加快了毛坯專業化生產過程。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。高速鐓鍛工藝生產效率高,鍛件尺寸精度高,表面質量好,能降低留量,提高材料利用率。
目前軸承行業鍛造產業生產三種組織方式
1)龍頭企業一般具有自己的鍛造工廠(車間),所有的鍛件由工廠內部生產。
2)多數企業鍛件生產主要以廠內加工為主,特殊要求的情況下外協加工。
3)鍛件專業廠。具有較完備的生產能力,為軸承企業提供專業鍛造服務加工和鍛件供應。
2、目前行業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以內產品多為管材、棒材或壓力機擠壓成形;
(二)目前我國軸承行業鍛件主要生產廠家
1、洛陽LYC軸承有限公司
洛軸精鍛重工公司鍛造技術成熟,引進了RYJ-100、LRYJ-150L高速圓鋸機等先進的下料設備、D51K-800E數控輾環機、國內先進315T自動生產線,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壓力機等主要生產設備144臺,生產線36條,其中鍛造生產線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線2條,日本萬陽1300t多工位步進梁生產線2條,1.0m臥式軋環生產線1條,揚力2500t五工位步進梁生產線1條,揚力1000T四工位步進梁生產線2條,全自動器人鍛造線1條,普通熱鍛造生產線13條,保護氣氛退火自動生產線4條、保護氣氛正火自動線2條。年生產鍛件5萬噸。
可生產:一代輪轂、圓錐、球軸承、變速箱齒坯鍛件凸輪、軸承鍛件、 發動機齒輪鍛件、 離合器、HUB、轉向螺母、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。在國內軸承鍛造生產應為比較先進的工藝。
4、弗馬斯精密鍛件(大連)有限公司
設備為意大利的全自動化設備,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,從壓機到輾環機均為機器人遞料;三是輾環機為徑軸向輾環機;四是套圈尺寸自動測量后進行分選;五是輾環測量合格的產品進入整徑工序;六是整徑后進入風冷線。
徑軸向數控輾環,設備精度高,留量和尺寸偏差小。但不適合加工多品種,小批量產品。
5、河北鑫泰軸承鍛造有限公司
鍛造生產線20條,產品外徑50mm—1500mm;設備為160t-1600t壓力機、中型和大型數控輾環設備,生產鍛件50000噸/年;
長期為國內主要軸承生產廠家配套,同時亦為SKF、Schaeffler、TIMKEN等全球軸承生產商做配套服務。
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