中国能造航母,为何一颗高端轴承造不出?国产高端轴承突破!盾构机主轴承已落地!外资在中国份额已跌超七成?
能造航母,造不出轴承——这句话曾经是中国制造业最让人堵心的一道谜。航母上有6万多个零部件,复杂程度吓人,中国硬是给造出来了。但有一种东西,结构简单,长得像个圆圈,里面塞几颗钢珠——却让中国工业界头疼了几十年。这东西叫轴承。
盾构机是打隧道的巨型装备,曾经整机95%的零件都是中国造,但有一个核心零件,必须从德国和瑞典买,每年光这一项就要花上亿元。这个零件叫主轴承,是盾构机的"心脏"。
2026年,这颗心脏,终于换上了中国造的。
轴承,为什么看上去简单,做起来这么难。轴承的作用,是让机器能转起来。任何一台旋转设备——电机、机床、飞机发动机、盾构机——内部都有轴承。轴承质量不过关,机器就会振动、发热、磨损、失效,最终报废。
问题是,高端轴承对材料和精度的要求,达到了一种让人咋舌的程度。第一关是材料。高端轴承必须用超高纯度的特种轴承钢,钢里面哪怕有一个微米级别的杂质夹杂物,运转时就会从那里生出疲劳裂纹,整个轴承提前报废。冶炼这种钢,是中国长期的短板——知道理论,但做不到那个纯净度。
第二关是加工精度。盾构机主轴承的直径动辄几米,但滚道面的加工公差必须控制在微米级别。进口设备能稳定做到正负2.5微米,国产设备一度根本达不到。
第三关是验证。一台盾构机要在地下连续工作上万小时,主轴承也必须撑那么久。但你没办法用三个月证明一个要转十年的零件合格,只能做上万小时的台架试验,再加上真实工程验证。这一关,快不了。
三道关卡叠在一起,让"国产高端轴承"这件事,迟迟只停在实验室门口。
在轴承这个行业,全球格局极度集中。八家公司,被称"轴承八大家",2023年合计占据全球约75%的市场份额,基本垄断了中高端轴承领域。
中国是全球最大的轴承生产国和消费国,产量连年位居全球第一,2024年全国轴承产量已达296亿套。但问题是,多而不精。大量产品集中在中低端,高端领域几乎是别人的天下——2024年,单价超过500美元的高端轴承,进口占比仍然高达61.4%。
盾构机主轴承就是其中最硬的一块骨头。2020年,中国科学院正式启动"高端轴承自主可控制造"战略性先导科技专项,由中科院金属研究所牵头,联合40多家科研机构和企业开展攻关。
攻关期间遇到过硬关。2022年7月,项目进入"会战"阶段,研究人员来到河南洛阳的组装现场,发现手头的机床根本达不到加工8米级大型主轴承的精度要求——进口设备要么禁售给中国,要么价格高昂还要候产两年。
金属所党委当场拍板,组建了以首任所长名字命名的"李薰大型重载轴承攻关突击队",在合作企业的配合下,一点点改造现有机床,一点点摸索工艺参数,仅用两个月,硬是突破了国内淬火机床的最大尺寸限制,实现了8米级超大直径主轴承滚道面的大淬深控制。
从材料到设计到制造,团队先后突破12项核心技术,包括低氧稀土钢材料制备、高精度大型滚子加工、铜钢复合保持架设计等。
2022年4月20日,装有国产3米主轴承的盾构机,在沈阳地铁一号线东延线投入使用——这是全链条国产化主轴承首次在实际工程中亮相。2023年4月6日,示范标段成功贯通。
2023年10月,铁建重工研制的直径8.61米盾构机主轴承在长沙下线,成为全球直径最大、单体最重、承载最高的整体式盾构机主轴承,标志着国产超大直径主轴承正式进入世界领先水平。
2025年10月,中科院金属所与中交天和签署合作协议,装有8米国产主轴承的盾构机将在江西省高速公路隧道工程中投入实战。2026年4月,全球最大直径的盾构机正式开工——心脏是中国的。
盾构机主轴承这一品类,从2016年前100%进口,到今天国产化率超过90%,外资在这个品类的中国市场份额已经大幅萎缩。
盾构机主轴承的突破,是一个缩影。同期,高铁轴箱轴承、风电主轴轴承,国产替代也在加速推进。这几条线走的是同一个路:从材料冶炼开始,一层层往上打通,做到验证通过,再推进到实际装备。
能造航母,造不出轴承,这句话背后,藏的是工业体系的层次问题。航母是系统集成,是把现有技术组装到一起的能力;轴承是基础材料+制造精度+时间验证,是三道门背后的慢功夫。慢功夫,急不来。但慢到一定程度,也就出来了。
【主要信源】
钢铁之脊:高端轴承的自主之路,中国科学院官网,2026年1月7日
