太行发动机严重受制于我国轴承工业基础薄弱

高端轴承为何成为木桶原理中的“短板”

在专家学者呼唤下,中央对航空发动机研发予以高度重视并计划投入上千亿人民币的研发巨资,但用于航空发动机配套的高可靠性、高精密度的顶级轴承已成为中国的航空发动机研发中绕不过去却难以翻越的“珠穆朗玛峰”。以航空发动机主轴承为例,它是航空发动机的关键部件之一。在高速、高温、受力复杂的条件下运转,其质量和性能直接影响到发动机性能、寿命和可靠性。要想保证可靠性,前提之一就是要保证发动机内的轴承具备长寿命——军机航空发动机要求在3000小时以上,民机航空发动机要求更高,要求达到数万小时。而航空发动机中轴承工作环境完全可以用“炼狱”来形容,它们不仅要以每分钟上万转的速度长时间高速运转,还要承受着各种形式的应力挤压、摩擦与超高温。另外,对于一般的结构部件来说,即便出现轻度裂纹也可以保证安全使用——这在专业上称为损伤容限,而航空发动机主轴承这样关键传动部件不存在损伤容限,其在使用过程中绝不允许出现裂纹等形式的损伤,所以主轴承研发、制造难度之大堪称轴承领域的“珠穆朗玛峰”。

所以轴承虽是零部件,但它的精度、性能、寿命和可靠性对主机(如航空发动机)的精度、性能和可靠性起着决定性的作用,轴承技术的落后给我国工业各行业带来严重的负面影响。正是基于轴承的重要性,新中国成立之初“156项”工业化奠基项目中专设一个轴承项目,即现在的洛轴集团。

HJT同志为何关心轴承产业

洛轴集团是目前国内规模最大的综合性轴承制造企业,曾有过辉煌历史的洛轴在2003~2006年之间经历了一段非常艰难的时期,企业一度面临停产。在2006年洛轴承改革发展最为困难的时候,HJT总书记先后两次针对洛轴承改革发展问题做出重要批示,要求有关部门认真加以研究,对我国重要工业企业、优秀民族工业品牌予以支持和保护,帮助他们走出困境。2010年7月13日,HJT总书记在视察洛轴承时提出“建成世界一流的轴承研发生产基地”。

洛轴承制造最大轴承直径为6.25米,相当于两层楼高,最小轴承直径仅9毫米,而国外制造的用于精密仪器上最小轴承仅绿豆大小。随着纳米技术的发展,制造出纳米尺度的超微轴承也是迟早的事。轴承是极大与极小极端制造能力的典型代表,具有很高的技术含量,完全可作为衡量一个国家科技、工业实力的重要标准。当今世界科技、工业强国无一例外是轴承研发制造强国。我国之所以是工业大国而不是工业强国,一个重要表现就是轴承产业大而不强。2012年我国轴承产业销售额达1420亿人民币,这在我国算是一个比较大的工业行业,但生产的主要是中低端轴承而高端轴承则主要依靠进口,很多坐过高铁的乘客都不知道,中国虽能制造高速动车组,但动车所用高端轴承主要依靠进口。西方几家轴承巨头制造高铁轴承能满足动车时速350~400千米的需求,而我国目前的高铁轴承仅能满足时速150~200千米的动车组要求,所以,目前国内时速200千米以上的动车组配套的轴承基本上依赖高价进口。这也从一个侧面反映了我国轴承产业大而不强的现状。

轴承技术人才为何青黄不接

工业和信息化部于2011年11月25日正式发布《机械基础、基础制造工艺和基础材料产业“十二五”发展规划》(简称“三基规划”)。笔者以为“三基规划”最大缺陷见物不见人,忽视了与“三基”相关的技术落后人才的培养,这方面轴承产业是个典型。

我国轴承产业技术落后是与技术人才严重短缺密切相关,全国轴承企业技术人才在年龄结构上普遍存在断层现象。以哈尔滨轴承集团为例。从1994年到2002年毕业的轴承专业大学生一个也没有引进,2002年以后,每年即使能引进轴承专业大学生,数量最多4~5个,最少年份才引进1个,出现了严重的青黄不接与人才断层现象,其它轴承企业也存在类似问题。众多企业轴承专业的技术人才断层现象首先应归罪于高校人才培养上出现断层,因为这段时间原有的七八工科院校的轴承专业以所谓发展“宽口径专业”为名而被裁减合并到综合性机械工程专业中,成为依附于机械专业的一门课目(专业课),轴承专业毕业人数急剧减少。

现在河南科技大学轴承专业成了全国仅存的“独生子”,迄今为止该校已为全国轴承行业培养了近2000名本科生和硕士生。这些学生绝大多数已成为轴承行业的技术骨干,河南科技大学因而被业内人士誉为“中国轴承行业的黄埔军校”。但该校轴承专业每年仅提供60多名的毕业生,远远不能满足全国上千家轴承厂的需求,众多轴承厂不出现技术人才断层才怪。靠每年仅60多名的毕业生去支撑一个较大产业发展实在是势单力孤、不成比例。与之对比的是全国每年百万数量级金融、会计、经济学等财经类文科毕业生却就业艰难。

河南科技大学轴承专业毕业生虽很受欢迎,但存在2个问题,一是河南科技大学不是全国重点大学,而是省属地方大学(相当于“二本”大学)。现在,逃离工科成风,即使重点大学传统工科专业,考生报考都不积极,更不要说地方大学的工科专业。所以报考河南科技大学轴承专业的以中等考分的学生居多,高分的一流考生不多,学生进口质量不理想,毕业生总体质量就不会理想。对轴承这样的重要的行业,人的素质上不去,轴承业如何振兴和发展呢!比较现实的做法是,对轴承专业应实行低收费乃至免收费教育,以吸引一流考生报考。

轴承专业决不是可有可无的“小儿科”专业

日本轴承巨头NSK,其总部有1800个研发人员,这是中国轴承同行不敢想象的。在许多外行人看来,轴承是种结构简单的零部件,有必要配备这么多研发人员吗?其实大家在日常生活中看到的轴承都是技术含量较低的低端轴承,而高端轴承技术复杂程度是低端轴承无法相比的。

中国工程院院士卢秉恒认为:高端轴承研发涉及材料、油脂及润滑、制造、设计、轴承制造装备、检测与试验等一系列技术难题,还涉及接触力学、润滑理论、摩擦学、疲劳与破坏、热处理与材料组织等基础研究和交叉学科。

卢院士这番话表明了高端轴承技术的极端复杂性,其难度非常大,NSK总部有1800个轴承研发人员也就不足为怪了。这同时也说明专为不起眼、看似简单的轴承专门设置一个工科专业是很必要的。而一个综合性、宽口径的机械工程专业的本科生尽管也学过数十小时的轴承课时,但如此短的的学时,只可能触及轴承这门高深学问的皮毛,如这样的本科生投身轴承行业,几乎等于从头开始学,用人单位还得费时费力对其进行轴承专业知识的大量培训,当然会怨声载道。所以,轴承专业绝不是像某些人所认为的是低端、普通、“小儿科”性质的工科专业。

光有中央领导重视轴承产业,却没有相关部门去贯彻落实也不行。希望教育部门关心一下这个小而重要的工科专业,必须改变轴承专业“独生子”的现状,清华等重点工科大学应重新恢复设立轴承产业,为中国的轴承产业培养更多的专业技术人才,有了技术人才的支撑,中国才能实现由轴承大国到轴承强国的根本性转变。

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说道轴承,我在国内某美资企业(北美最大的钢材供应商和轴承制造商,圆锥滚子轴承的发明者)热处理做过一段时间,现在工厂的技术水准是美国20年前的技术水准,因为美国对中国投资都有技术封锁,最好的技术不会教给你,从美国发过来的工装最早的1955年的都有,真是爷爷辈的了。

要生产好的轴承首先是准备好材料,然后送由承包商粗加工,到公司先进行尺寸好光谱仪等质检测量,再后面就是热处理,话说热处理设备这一块中国自主的设备生产商还很少,主要有推杆炉,辊棒炉,井式炉,转底炉等,一般井式炉被易普生和宝华威2个厂商占领,推杆,棍棒,转底炉被爱协林和宝华威占领,就质量和可靠性来说易普生和爱协林比较靠谱些,

回想早年模具学徒的时候那时候我们自己这边的淬火简直就是完全人工凭经验来搞,没有详细的流程和数据储存,现在的热处理完全不一样,一般现在分为透淬钢和渗碳钢两种根据需要应用于不同的地方,透淬钢的轴承一般用于一般的产品上面,而渗碳钢都是合金钢要求渗透性比较好,最终的目的是是一个轴承的表面渗层硬度比心部高,而且更加耐磨,而心部保存有韧性。这样的轴承就能耐磨还不易开裂,可靠性高。渗碳淬火的工艺需要大量的经验和数据累积来改进,渗碳过后还要淬火,淬火过后检验硬度,然后金相室还要检验渗层等各种参数,然后合格就转到磨加工,最后就是探伤,装配了。 步骤看着简单,但是都不简单,毕竟我们现在的这种模式除了最后的磨加工都是老美至少15年前的技术标准啊。

反正我的理解是材料热处理这一块单纯的民营是搞不动的,只要靠国家来培育发展,太烧钱了,比如想做一套大型风电机的轴承就初期实验的费用就是个天文数字的,还不一定能见到水花,真的烧钱啊。。。。材料,设备,电费,时间,人工都是一点毛毛雨的。

说的比较乱,也就是把自己知道的写一点下来,不过看军工这几年的架势,热处理的技术是绝对超越了我说的这些东西的。希望早点看到我们国内自己的大型轴承企业走出来。

我早就说过,也呼吁过,中国应该建立专业的发动机大学!就是“中国发动机科技大学”!聘请全世界一流的的专家和学者来中国执教!重金打造中国的发动机教育基地!可是至今不见反响,太让人失望!

中国的航空发动机并非因为轴承等外面所传的各种原因而受制,特别是太行发动机已经按部就班的在进行试用了,就研制过程而言,不存在任何制约。

之所以太行发动机没有大规模装备,这跟航空发动机的研制过程有关系的,科普一下,航空发动机研制过程大体可以分为论证论述阶段(方案)、工程方案设计阶段(图纸设计工艺)、工程试制阶段(设计工艺转化现实)、设计定型阶段(重新论证修改)、试生产(小批量使用)、工艺技术产业化论证(研制反馈)、产业化定型(批量研制)、用户使用(装备并反馈)、工艺技术产业化再论证。这里的每一个阶段都需要时间,一个阶段出现问题就要返回上一阶段论证和研制,因此航空发动机不是说你把钱砸进去就能出产品的,特别是高性能航空发动机,不但要性能高效还要安全稳定,反复的测试是完全有必要的,太行发动机于2005年完成了方案论证工作,到今年仅仅过去了8年,研制工作也只过去了18年,已经初步实现了产业化,这已经是很了不起的事情了,偏偏有些人一定要挑起发动机的事情说三道四,中国的航空发动机确实不如美国的航空发动机先进,但是我们一直在追赶,并且已经赶上了第一集团,时间将证明继续抹黑中国航空发动机无疑是自讨没趣。

本文内容于 2013/12/26 16:37:11 被代号珍惜编辑

5楼techre

不是轴承难做,而是基础材料做不出。现在学机械的,恐怕都有人不知道什么是金相学。

8楼 战略前沿
在中国现在这个年代,这么有钱,搞点东西怎么比六七十年代还难啊

主要是现在搞科研的没有老一辈科学家的吃苦耐劳,工作认真负责的精神了

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