隨著國(guó)家對(duì)可再生能源的持續(xù)支持和風(fēng)電裝機(jī)容量的穩(wěn)步提升，中國(guó)風(fēng)電軸承行業(yè)將迎來(lái)巨大發(fā)展機(jī)遇，市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)。智能化、低碳化、輕量化已成為風(fēng)電軸承未來(lái)的發(fā)展方向。

     滾動(dòng)軸承的核心任務(wù)是支撐并引導(dǎo)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的部件，在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件之間傳遞力和扭矩，并將旋轉(zhuǎn)元件引導(dǎo)至整體設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)。主要包含4個(gè)主要部件：

軸承制造的三道質(zhì)量關(guān)口

     滾動(dòng)軸承相較滑動(dòng)摩擦能把摩擦降到更低，從而支撐風(fēng)機(jī)的低摩擦、低噪音排放、低磨損、高效運(yùn)行以及長(zhǎng)使用壽命等綜合要求。 但要達(dá)成這些目標(biāo)，制造路徑本身就更苛刻。因此，在滾動(dòng)軸承的研發(fā)與生產(chǎn)全周期中，材料的選型與分析、機(jī)加工尺寸的精密控制，以及來(lái)料檢驗(yàn)的數(shù)字孿生，已成為決定產(chǎn)品性能與可靠性的關(guān)鍵因素。

材料分析

尺寸控制

數(shù)字孿生

蔡司風(fēng)電軸承的三道質(zhì)量保障

 第一道 材料分析：提前看到失效點(diǎn)

      風(fēng)機(jī)軸承制造離不開鑄造與鍛造工藝，材料組織、缺陷與熱處理結(jié)果共同決定其承載能力。若缺乏鑄造材料組織結(jié)構(gòu)與缺陷的驗(yàn)證，問題會(huì)在后續(xù)承載中放大。

因此需要對(duì)材料進(jìn)行如下檢測(cè)：

材料和失效分析

鑄造/鍛造缺陷：孔隙率、裂紋缺陷、二次枝晶臂間距；

斷裂后的失效分析；

形貌結(jié)構(gòu)

晶粒尺寸、形狀與分布，找到薄弱點(diǎn)和失效點(diǎn)；

熱處理和硬化工藝后的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

蔡司解決方案

材料結(jié)構(gòu)開發(fā)與原材料加工

掃描電子顯微鏡（SEM）

     蔡司掃描電子顯微鏡可用于材料開發(fā)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（VDA 19.1等）性能驗(yàn)證，高倍率條紋分析技術(shù)可一站式關(guān)聯(lián)分析平臺(tái)，用于測(cè)定鑄件斷裂前的循環(huán)次數(shù)，確保結(jié)果可重復(fù)、可復(fù)現(xiàn)。

▲ZEISS Crossbeam 

▲ZEISS EVO

高級(jí)成像與表面形貌分析

共聚焦顯微鏡

     通過(guò)簡(jiǎn)化的可重復(fù)工作流程，蔡司共聚焦顯微鏡可實(shí)現(xiàn)軸承材料表面形貌的高分辨率成像。將經(jīng)典對(duì)比度技術(shù)與共聚焦技術(shù)相結(jié)合，為分析提供完整背景，確保部件符合所需的材料和表面粗糙度規(guī)格要求。

▲ ZEISS LSM 900 MAT

冶金學(xué)與光學(xué)檢測(cè)

光學(xué)和數(shù)碼顯微鏡

     利用蔡司光學(xué)顯微鏡和數(shù)碼顯微鏡可對(duì)軸承材料的晶粒度與枝晶臂間距分析，這對(duì)軸承部件材料至關(guān)重要，因其直接決定機(jī)械性能（特別是強(qiáng)度），所有分析均須符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ISO/ASTM/VDA等）。

▲ZEISS Axio Imager   

▲ZEISS Smartzoom 5

第二道 尺寸控制：避免軸承的早期磨損與故障

     軸承零件特征多且差異小，滾道輪廓、波紋度與幾何尺寸共同影響軸承的嚙合與載荷分布，因此軸承加工過(guò)程中的尺寸檢測(cè)尤為重要。如果測(cè)量能力不足或節(jié)拍不匹配，就容易出現(xiàn)尺寸偏差，進(jìn)而影響后續(xù)裝配，導(dǎo)致其嚴(yán)重磨損，影響風(fēng)機(jī)性能。

滾道輪廓度和波紋度測(cè)量

輪廓和波紋度分析：滾道主導(dǎo)的一些波段可能導(dǎo)致噪聲、振動(dòng)及設(shè)備故障；

高精度滾道輪廓測(cè)量：輪廓尺寸不準(zhǔn)確可能導(dǎo)致過(guò)早磨損與故障；

尺寸檢測(cè)

上徑、中徑、底徑、高度、寬度、頂部圓弧半徑、角度測(cè)量：確保各組件的特性符合要求；

將滾子、套圈和保持架分類并配對(duì)到相同的公差帶/等級(jí)中

蔡司解決方案

小尺寸零件：

加工車間現(xiàn)場(chǎng)的滾子尺寸控制

     生產(chǎn)測(cè)量機(jī)ZEISS DuraMax憑借其小巧的占地面積、出色的熱穩(wěn)定性和防塵保護(hù)，成為車間現(xiàn)場(chǎng)的理想解決方案。該設(shè)備可配備ZEISS VAST XXT傳感器，實(shí)現(xiàn)快速掃描；并且能集成到生產(chǎn)線中，確保軸承各維度的尺寸測(cè)量，確保精確的測(cè)量結(jié)果，提升生產(chǎn)效率。

▲ZEISS DuraMax

小尺寸零件：

測(cè)量室的套圈、滾子、保持架尺寸測(cè)量

     三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)ZEISS MICURA采用主動(dòng)掃描技術(shù)，可配備主動(dòng)式測(cè)頭（如VAST XT gold或ZEISS VAST XTR gold），并結(jié)合RT-RB四軸聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，對(duì)軸承部件的滾道及各維度尺寸進(jìn)行高精度測(cè)量，實(shí)現(xiàn)軸承部件幾何形狀與表面的最終檢測(cè)。

▲ZEISS MICURA

小尺寸零件：

套圈、滾子和保持架的批量產(chǎn)品檢測(cè)

     ZEISS PRISMO系列三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可提供在線與離線檢測(cè)方案，搭載高精度測(cè)頭VAST GOLD，配合RT-AB旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)（氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)）及（ZVR+ZVRA）系統(tǒng)，對(duì)軸承部件實(shí)現(xiàn)高性能的連續(xù)四軸掃描。ZEISS PRISMO fortis則可配置自動(dòng)化上下料解決方案，兼容多種工件類型，顯著提升檢測(cè)效率。

▲ZEISS PRISMO fortis 

▲ZEISS PRISMO verity

▲ZEISS PRISMO ultra

大尺寸零件：

軸承套圈與保持架的序列化生產(chǎn)管控

     蔡司MMZ系列大型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)采用主動(dòng)掃描技術(shù)對(duì)軸承部件復(fù)雜的幾何形狀、表面與輪廓進(jìn)行最終驗(yàn)證，適用于具有極高公差等級(jí)的大型工件。通過(guò)使用蔡司VAST navigator探頭系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速掃描，為軸承的套圈與保持架提供堅(jiān)固的設(shè)計(jì)和高精度的尺寸數(shù)據(jù)。

▲ZEISS MMZ T  

▲ZEISS MMZ M

▲ ZEISS MMZ G

第三道 數(shù)字孿生：質(zhì)量數(shù)據(jù)的監(jiān)控與追溯

     模具/刀具狀態(tài)變化、毛坯質(zhì)量波動(dòng)會(huì)把問題帶入軸承的機(jī)加工與磨削階段，后續(xù)即使尺寸測(cè)得再準(zhǔn)，也可能面臨返工的風(fēng)險(xiǎn)，因此必須通過(guò)對(duì)軸承部件的表面數(shù)字化采集把質(zhì)量篩查工作前移。

模具與刀具的狀態(tài)監(jiān)控

     需要對(duì)模具、刀具進(jìn)行全生命周期幾何精度檢測(cè)與監(jiān)控，保障服役期間產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性；

毛坯件光學(xué)檢測(cè)

需要在銑削、車削、磨削等工序前，完成光學(xué)篩查并給軸承的毛坯件預(yù)留足量加工余量。

蔡司解決方案

全表面數(shù)字化質(zhì)量數(shù)據(jù)采集

構(gòu)建幾何數(shù)字孿生模型

     蔡司光學(xué)三維系統(tǒng)提供多場(chǎng)景靈活解決方案，可獲取模具與刀具的高精度全域測(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行研發(fā)原型與生產(chǎn)流程評(píng)估；配合 ZEISS INSPECT 軟件，通過(guò)預(yù)設(shè)檢測(cè)方案與人性化功能提升操作效率。該軟件可以基于大范圍三維坐標(biāo)點(diǎn)云構(gòu)建完整幾何數(shù)字孿生，與 CAD 模型比對(duì)后，可快速、可重復(fù)地識(shí)別零部件幾何偏差與缺陷，支持零部件的持續(xù)改進(jìn)。

ZEISS TRITOP

三維攝影測(cè)量系統(tǒng)

ZEISS T-SCAN hawk 2

手持式三維激光掃描儀

ZEISS ATOS 5 

高速三維掃描系統(tǒng)

ZEISS ATOS LRX

大型部件三維掃描系統(tǒng)

總結(jié)

     風(fēng)電軸承的質(zhì)量不是單點(diǎn)參數(shù)，而是材料、熱處理、輪廓與幾何、來(lái)料余量、分級(jí)配對(duì)、數(shù)字化追溯共同組成的系統(tǒng)工程。 只有守住軸承制造的三道質(zhì)量關(guān)口，才能更穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)軸承的低噪音、低振動(dòng)與長(zhǎng)壽命品質(zhì)目標(biāo)，提升風(fēng)機(jī)的整體性能，也更符合風(fēng)電行業(yè)對(duì)低維護(hù)成本與穩(wěn)定運(yùn)行的期待。

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