目前我国轴承锻造产业生产现状及发展趋势
2024-05-29作者:中国轴承工业协会副秘书长 刘桥方
轴承是机械行业核心基础零部件,轴承工业是国家基础性战略性产业,对国民经济发展和国防建设起着重要的支撑作用,建国以来,特别是改革开放以来的持续、快速发展,我国轴承工业已形成独立完整的工业体系,我国已成为轴承销售额和产量居世界第三位的轴承生产大国。并向世界轴承强国迈进。特别是“十三五”以来,我国轴承行业的众多企业,奋力拼搏,攻坚克难,逆势而上,保持全行业平稳较快发展,为建成世界轴承强国打下了良好基础。
2022年统计,全行业规模以上企业1300多家,主营业务收入2232亿元,轴承产量212亿套。2022年我国共累计出口创汇72.55亿美元,进口轴承用汇45.64亿美元,进口轴承27.21亿套。
我国已是世界轴承生产大国,但还不是世界轴承强国,产业结构、研发能力、技术水平、产品质量、效率效益都与国际先进水平有较大差距。国内现有近10000家轴承及轴承产品相关企业,其中中低端产品占比 > 70% ,全球高端轴承市场容量中,中国企业仅占有5%左右 。
一、锻造工序是轴承生产制造过程中的关键环节
1、轴承套圈是滚动轴承的重要零件,其重量一般约占轴承总重量的60%~70%。套圈毛坯有锻件、冷挤件、温挤件、管料和棒料等,其中锻件约占套圈毛坯总数的85%左右。
由轴承生产的劳动量分析可知,套圈毛坯锻造的劳动量通常占轴承加工总劳动量的10~15%。
2、在轴承生产中,套圈毛坯质量的好坏,生产率的高低,都将对轴承产品的质量、性能、寿命及企业的经济效益产生重要的影响。这是因为毛坯留量的大小(包括毛坯的成形方式)决定轴承材料的利用率,而毛坯尺寸分散度和几何形状精度差则是造成废品率高、不能正常自动化生产的主要原因。毛坯加工工艺、设备精度和性能决定了毛坯质量,毛坯的好坏直接影响车加工精度,而车加工的好坏直接影响磨削精度和效率,这是误差复映规律决定的工艺遗传的工艺遗传继承性。
3、轴承结构不同,尺寸大小不一,各厂设备、技术状况及生产习惯的不同,导致轴承套圈毛坯的制造工艺也各不相同,目前国内轴承零件(套圈、滚动体):除管料和棒料直接车削外,其余均采用锻压成形。冷挤压工艺(或称冷锻),温挤目前也已投入生产,和高速镦锻工艺可望逐步推广。
4、轴承套圈锻造加工的主要目的是:
1)通过锻造加工,获得与产品形状相近的毛坯,从而提高金属材料利用率,节约材料,减少机械加工量,降低成本;
2)通过锻造加工,消除金属内在缺陷,改善金属组织,使金属流线分布合理,金属紧密度好,从而提高轴承使用寿命。
5、根据锻造时金属的温度情况,可将锻造分为热锻、冷锻和温锻三大类:热锻是指将金属加热到再结晶温度以上的锻造加工;冷锻是指金属在室温下的变形;而介于两者之间的金属变形叫温锻。目前在轴承套圈锻造工艺中,温锻还处于试验研究阶段,冷锻仅部分用于生产,生产中大量采用的主要是热锻。
热锻轴承套圈的生产过程主要包括三个环节:加热、下料和锻造成形。锻造成形是套圈锻造生产的中心环节,其形式很多。目前我国广泛采用的成形工艺大致可分为三大类:锤上锻造工艺、平锻机锻造工艺和压力机锻造工艺。多数轴承套圈由锻锤(平锻机)或压力机锻造成形后,都要经过扩孔机辗扩成形,以提高锻件质量、精度和生产率。为了进一步提高锻件的尺寸和几何精度,为后工序自动化创造条件,轴承行业在辗扩之后加精整(或称整形)工序。
二、目前我国轴承行业锻件生产现状及存在的问题
(一)目前我国轴承行业锻件生产现状
1、目前,我国轴承生产年消耗钢材近400万吨,其中以锻件生产约占70%-80%左右,其余为冷镦、冷辗扩(挤压)棒(管)料。目前,国内套圈锻造以热锻为主,以压力机锻造-辗扩成型生产线为主。锻造加热采用煤、油和电加热。加热火耗损失为1%-3%,表面脱碳层深度为0.3-0.4mm,材料利用率为40%-50%。20世纪八十年代,有些轴承企业在小型轴承套圈上推广了冷挤压工艺,对外径80-130mm的套圈采用温挤压工艺,外径小于80mm的套圈采用冷辗工艺(目前行业上以扩大到150mm以下),材料利用率达到60%以上。
我国相继引进了30多条高速镦段机生产线,推动了轴承行业锻造水平的技术进步,加快了毛坯专业化生产过程。高速镦锻工艺目前已成为国际上轴承套圈锻造的主要工艺,其采用感应加热至始锻温度,在高速顿锻机上完成切料、镦饼、成形和分离等工序,使用于大批量生产。高速镦锻工艺生产效率高,锻件尺寸精度高,表面质量好,能降低留量,提高材料利用率。
目前轴承行业锻造产业生产三种组织方式
1)龙头企业一般具有自己的锻造工厂(车间),所有的锻件由工厂内部生产。
2)多数企业锻件生产主要以厂内加工为主,特殊要求的情况下外协加工。
3)锻件专业厂。具有较完备的生产能力,为轴承企业提供专业锻造服务加工和锻件供应。
2、目前行业轴承零件锻造工艺情况
大锻件:锤或油压机锻造→立式、卧式碾扩→正火、退火;
中形锻件:100t-800t压力机锻造→立式碾扩→冷却→退火;
小形锻件:60mm-100mm:高速锻+冷碾或压力机+热碾;
60mm以内产品多为管材、棒材或压力机挤压成形;
(二)目前我国轴承行业锻件主要生产厂家
1、洛阳LYC轴承有限公司
洛轴精锻重工公司锻造技术成熟,引进了RYJ-100、LRYJ-150L高速圆锯机等先进的下料设备、D51K-800E数控辗环机、国内先进315T自动生产线,大大提高了锻件加工效率。目前洛轴精锻重工公司可加工Φ50mm-Φ3200mm之间锻件,月产锻件约4000吨。
拥有1台PF-260SSA型双工位滚柱自动冷镦机,镦锻力4000KN,切断棒料直径Φ25mm-Φ35mm,镦制滚柱直径Φ38mm;借助z32-16、z32-28设备,多采用冷镦方式加工Φ10mm-Φ28.575mm的钢球多采用热镦方式加工Φ30mm-Φ49.212mm钢球,目前洛阳LYC轴承有限公司滚动体厂月均加工冷镦滚子约310吨,加工钢球毛坯球约130吨。
2、瓦房店轴承集团有限责任公司
瓦轴精密锻压公司拥有2500t、4500t压力机等主要生产设备144台,生产线36条,其中锻造生产线26条。锻件加工范围外径30mm、外径5500mm,可加工多种不同类型轴承钢、不锈钢、耐热钢、碳钢和合金工具钢的轴承锻件。2022年生产轴承锻件499多万件,加工锻件7.2万吨,综合材料利用率平均51%,轴承钢原材料消耗31048吨。
3、五洲新春集团股份有限公司
公司拥有瑞士AMP-50XL、HBP-160等高速镦锻机5台,日本万阳棒料剪切生产线2条,日本万阳1300t多工位步进梁生产线2条,1.0m卧式轧环生产线1条,扬力2500t五工位步进梁生产线1条,扬力1000T四工位步进梁生产线2条,全自动器人锻造线1条,普通热锻造生产线13条,保护气氛退火自动生产线4条、保护气氛正火自动线2条。年生产锻件5万吨。
可生产:一代轮毂、圆锥、球轴承、变速箱齿坯锻件凸轮、轴承锻件、 发动机齿轮锻件、 离合器、HUB、转向螺母、一代轮毂、钢球、凸轮、变速箱齿坯锻件、齿坯、精密零部件的下料工序、变速箱/发动机、齿坯、Ⅱ代Ⅲ代轮毂、轴承套圈(DGBB,TRB,CRB)
汽车配件等。在国内轴承锻造生产应为比较先进的工艺。
4、弗马斯精密锻件(大连)有限公司
设备为意大利的全自动化设备,机器人上下料,主要特点是:一是中频加热炉加热钢棒(四个测温仪分别测量加热钢棒的不同部分的温度),热剪下料直接锻造;二是从中频加热炉到1600(3150)压机,从压机到辗环机均为机器人递料;三是辗环机为径轴向辗环机;四是套圈尺寸自动测量后进行分选;五是辗环测量合格的产品进入整径工序;六是整径后进入风冷线。
径轴向数控辗环,设备精度高,留量和尺寸偏差小。但不适合加工多品种,小批量产品。
5、河北鑫泰轴承锻造有限公司
锻造生产线20条,产品外径50mm—1500mm;设备为160t-1600t压力机、中型和大型数控辗环设备,生产锻件50000吨/年;
长期为国内主要轴承生产厂家配套,同时亦为SKF、Schaeffler、TIMKEN等全球轴承生产商做配套服务。
6、人本集团
拥有高速锻、热辗扩、热模锻等,锻造加工线,其中9条线进口高速镦