ISOTS 241372023 滑動軸承.通過壓配固體潤滑劑和微凹坑加工進(jìn)行表面改性標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)發(fā)展報告

滑動軸承通過壓配固體潤滑劑和微凹坑加工進(jìn)行表面改性標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)發(fā)展報告StandardizationDevelopmentReport:Plainbearings—Surfacemodificationbypressfittingsolidlubricantscombinedwithmicrodimpleprocessing摘要隨著高端裝備向高速、重載、高精度及長壽命方向發(fā)展，傳統(tǒng)滑動軸承的潤滑與抗磨損性能面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為應(yīng)對這一技術(shù)瓶頸，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于2023年2月發(fā)布了ISO/TS24137:2023《滑動軸承通過壓配固體潤滑劑和微凹坑加工進(jìn)行表面改性》技術(shù)規(guī)范。本報告旨在系統(tǒng)闡述該標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)背景、技術(shù)內(nèi)容、應(yīng)用價值及未來發(fā)展趨勢。報告首先分析了滑動軸承表面改性技術(shù)的行業(yè)需求與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，指出傳統(tǒng)涂層技術(shù)和單一潤滑方式在極端工況下的局限性。其次，詳細(xì)解讀了本標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)路徑，即將微凹坑加工（表面織構(gòu)化）與壓配固體潤滑劑技術(shù)相結(jié)合，形成“微儲油池+持續(xù)潤滑”的復(fù)合改性方案。本報告深入介紹了該標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)、測試方法與驗(yàn)收規(guī)范，并詳細(xì)介紹了其主要起草單位德國舍弗勒技術(shù)股份兩合公司（SchaefflerTechnologiesAG&Co.KG）在滑動軸承領(lǐng)域的深厚積淀與標(biāo)準(zhǔn)化貢獻(xiàn)。結(jié)論指出，ISO/TS24137:2023的發(fā)布填補(bǔ)了滑動軸承固體潤滑表面復(fù)合改性技術(shù)領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)空白，對提升裝備可靠性、降低能源消耗、促進(jìn)綠色制造具有里程碑意義。未來，該標(biāo)準(zhǔn)有望從技術(shù)規(guī)范（TS）升級為國際標(biāo)準(zhǔn)（IS），并在航空航天、新能源汽車、風(fēng)電等高端領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞滑動軸承；表面改性；固體潤滑劑；微凹坑加工；壓配；表面織構(gòu)；ISO/TS24137KeywordsPlainBearings;SurfaceModification;SolidLubricants;MicroDimpleProcessing;PressFitting;SurfaceTexture;ISO/TS24137正文1.引言滑動軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心基礎(chǔ)件，其性能直接決定了裝備的可靠性、壽命及能效。隨著現(xiàn)代工業(yè)向極端工況發(fā)展（如高溫、真空、輻射、重載啟動、邊界潤滑等），傳統(tǒng)的流體動壓潤滑或普通涂層技術(shù)已難以滿足日益嚴(yán)苛的可靠性要求。在此背景下，對滑動軸承表面進(jìn)行功能化改性，實(shí)現(xiàn)自潤滑或可控潤滑，成為突破行業(yè)技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵路徑。ISO/TS24137:2023《滑動軸承—通過壓配固體潤滑劑和微凹坑加工進(jìn)行表面改性》正是在這一技術(shù)需求下應(yīng)運(yùn)而生的。該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，標(biāo)志著國際標(biāo)準(zhǔn)化組織首次從頂層設(shè)計層面，框定了通過物理-機(jī)械復(fù)合方法實(shí)現(xiàn)軸承表面改性的技術(shù)規(guī)范。本報告將圍繞該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)邏輯、核心內(nèi)容、產(chǎn)業(yè)影響及參與單位進(jìn)行深度解析。2.標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)背景與行業(yè)需求2.1技術(shù)挑戰(zhàn)與行業(yè)痛點(diǎn)傳統(tǒng)滑動軸承在面臨低速重載、間歇啟停及潤滑介質(zhì)匱乏等工況時，極易發(fā)生粘著磨損、擦傷甚至咬死。1.邊界潤滑失效：當(dāng)油膜厚度不足以分離摩擦表面時，金屬直接接觸導(dǎo)致劇烈磨損。2.涂層壽命局限：傳統(tǒng)的噴涂或電鍍涂層（如DLC膜）雖能提供初始減摩性能，但在長期磨損或重載沖擊下易剝落。3.維護(hù)成本高昂：頻繁注油、更換軸承不僅增加停機(jī)損失，也帶來環(huán)境污染。2.2技術(shù)趨勢與標(biāo)準(zhǔn)化缺口近年來，表面織構(gòu)化技術(shù)（如微凹坑、微溝槽）因其能捕獲磨屑、儲存潤滑劑并產(chǎn)生附加動壓效應(yīng)而成為研究熱點(diǎn)。然而，單純的微凹坑在無油或極端工況下仍無法提供持續(xù)潤滑。將固體潤滑劑（如石墨、二硫化鉬、PTFE）通過物理方法填充入微凹坑中，形成“貯備式”自潤滑表面，成為一種革命性方案。然而，直至2023年，國際范圍內(nèi)缺乏統(tǒng)一的設(shè)計方法、工藝參數(shù)及性能測試標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致不同企業(yè)的產(chǎn)品性能參差不齊，嚴(yán)重制約了該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣。ISO/TS24137:2023的立項(xiàng)，旨在解決“如何制造”、“如何評價”這兩個核心問題，為全球滑動軸承行業(yè)提供一致的技術(shù)語言。3.標(biāo)準(zhǔn)核心內(nèi)容與技術(shù)解析ISO/TS24137:2023是一項(xiàng)技術(shù)規(guī)范（TechnicalSpecification），它詳細(xì)規(guī)定了通過將固體潤滑劑壓入微凹坑表面來實(shí)現(xiàn)滑動軸承表面改性的工藝和技術(shù)要求。其核心邏輯在于：通過精密機(jī)械加工在軸承工作表面創(chuàng)建規(guī)則的微凹坑陣列（MicroDimple），然后利用機(jī)械壓配（PressFitting）工藝將固體潤滑劑填入這些微凹坑中。3.1微凹坑的幾何參數(shù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中對微凹坑的形貌、尺寸、分布密度做出了指導(dǎo)性規(guī)定。例如：-形狀：圓形、橢圓形或方形凹坑。-直徑：一般控制在100μm-500μm范圍內(nèi)，以適應(yīng)不同軸承尺寸和載荷。-深度：與直徑的比例（深徑比）是關(guān)鍵參數(shù)，通常建議在0.05至0.3之間，過淺無法儲存足夠潤滑劑，過深則可能引起應(yīng)力集中。-面積占有率：凹坑在表面所占的面積比，需根據(jù)工況（如P×V值）進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，通常推薦在10%-35%之間。3.2固體潤滑劑的選擇與壓配工藝標(biāo)準(zhǔn)明確了壓合固體潤滑劑的材料類別（如石墨基、二硫化鉬基、聚四氟乙烯基復(fù)合材料），并對壓裝工藝參數(shù)（壓力、填充率、壓合深度）提出要求。核心在于通過壓配工藝，確保固體潤滑劑與凹坑壁面形成可靠的機(jī)械鎖合，避免在運(yùn)行初期被擠出。3.3性能測試與評價為了驗(yàn)證改性效果，標(biāo)準(zhǔn)提供了以下標(biāo)準(zhǔn)化的測試方法：-摩擦系數(shù)測定：采用銷盤式或軸套式摩擦試驗(yàn)機(jī)，在不同速度、載荷下測量動態(tài)與靜態(tài)摩擦系數(shù)。-磨損率評估：通過稱重法或表面輪廓儀測量磨損體積，評價耐磨壽命。-壓配牢固度測試：進(jìn)行剪切測試，評估固體潤滑劑在摩擦界面的附著穩(wěn)定性。本標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性在于，它將“形貌設(shè)計（Design）”與“材料耦合（Material）”、“加工過程（Process）”以及“性能驗(yàn)證（Performance）”串聯(lián)成一個閉環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)化體系，具有極強(qiáng)的工程指導(dǎo)意義。4.主要參與單位介紹：德國舍弗勒技術(shù)股份兩合公司（SchaefflerTechnologiesAG&Co.KG）ISO/TS24137:2023的制定匯集了全球頂尖的滑動軸承制造商與研究院所，其中，德國舍弗勒集團(tuán)作為核心技術(shù)貢獻(xiàn)單位，對該標(biāo)準(zhǔn)的起草與最終發(fā)布起到了至關(guān)重要的推動作用。4.1企業(yè)概況與行業(yè)地位舍弗勒集團(tuán)是全球范圍內(nèi)最著名的軸承和線性運(yùn)動技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者之一，旗下?lián)碛蠭NA、FAG和LuK等世界知名品牌。集團(tuán)總部位于德國黑措根奧拉赫，自1950年代起即深耕滑動軸承技術(shù)。其產(chǎn)品覆蓋從汽車動力總成（發(fā)動機(jī)軸瓦、連桿襯套）到工業(yè)齒輪箱、風(fēng)電主軸、航空航天等幾乎所有高精密旋轉(zhuǎn)領(lǐng)域。4.2在表面改性領(lǐng)域的研發(fā)優(yōu)勢在滑動軸承表面改性領(lǐng)域，舍弗勒并非僅限于生產(chǎn)，而是長期致力于基礎(chǔ)材料與工藝的研究。-核心技術(shù)儲備：舍弗勒擁有并主導(dǎo)開發(fā)了多種表面涂層技術(shù)（如DurotectB、DurotectD等）及表面織構(gòu)化技術(shù)。在固體潤滑劑嵌入軸承表面的應(yīng)用方面，舍弗勒早在2010年代就已形成了成熟的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，并在F1賽車發(fā)動機(jī)軸瓦和大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸軸承上進(jìn)行了大量驗(yàn)證。-“PEC”概念驗(yàn)證中心：舍弗勒在德國設(shè)有專門的“產(chǎn)品工程與表面技術(shù)”中心，專門解決極端工況下的潤滑問題，其研發(fā)的“帶固體潤滑劑溝槽的滑動軸承”已成為該領(lǐng)域的標(biāo)桿。4.3標(biāo)準(zhǔn)化貢獻(xiàn)與實(shí)踐在本次標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，舍弗勒不僅提供了詳盡的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，還分享了其“壓配填充工藝”中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)（如填充壓力與凹坑深度的函數(shù)關(guān)系模型）。此外，舍弗勒將該標(biāo)準(zhǔn)與自身的“X-life”質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系相融合，通過ISO/TS24137的發(fā)布，使高端滑動軸承的性能評估有了國際統(tǒng)一的技術(shù)參照，從而讓客戶從“經(jīng)驗(yàn)選型”變?yōu)椤皹?biāo)準(zhǔn)選型”。舍弗勒的參與，確保了該標(biāo)準(zhǔn)不僅具有理論高度，更具備了極高的工程可操作性。5.標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用價值與產(chǎn)業(yè)影響5.1提升裝備可靠性，降低運(yùn)維成本通過ISO/TS24137標(biāo)準(zhǔn)制造的改性軸承，能夠在無外部供油或供油不足的條件下穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)小時甚至更長時間。這對于鋼鐵冶金、重型礦山機(jī)械、造紙?jiān)O(shè)備等“開-停”頻繁的裝備具有革命性意義。預(yù)置在微凹坑中的固體潤滑劑能在每次啟動時瞬間提供潤滑膜，極大降低啟動扭矩和停機(jī)時的咬死風(fēng)險。5.2推動綠色制造與節(jié)能減排傳統(tǒng)滑動軸承依賴大量潤滑油，滲透、泄漏對土壤和水源造成污染。ISO/TS24137提倡的固體潤滑+表面織構(gòu)技術(shù)，不僅減少了80%以上的潤滑油消耗，還實(shí)現(xiàn)了“少油甚至無油化”的綠色潤滑目標(biāo)，契合我國“碳達(dá)峰、碳中和”以及全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。5.3促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與技術(shù)創(chuàng)新該標(biāo)準(zhǔn)為表面改性供應(yīng)商、軸承制造商、終端用戶提供了統(tǒng)一的接口。無論是激光加工、電化學(xué)加工制造微凹坑，還是特種潤滑脂/固體潤滑劑供應(yīng)商，都能依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量控制，形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。6.修訂展望與未來發(fā)展ISO/TS24137:2023作為一項(xiàng)技術(shù)規(guī)范（TS），其本身帶有驗(yàn)證和技術(shù)成熟度測試的性質(zhì)。根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)體系慣例，在收集全球用戶反饋和積累更多應(yīng)用數(shù)據(jù)后，該標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計將在未來3-5年內(nèi)進(jìn)行修訂，并有很大可能升級為正式的國際標(biāo)準(zhǔn)（IS）。未來的修訂方向可能集中在以下方面：1.材料拓展：納入更多新型固體潤滑材料，如類石墨碳膜（DLC）或生物基潤滑材料。2.工藝在線化：引入高功率激光脈沖加工（LIPSS）與冷噴涂等新興工藝，替代單純的機(jī)械壓配。3.數(shù)字化輔助：納入基于有限元仿真的微凹坑布局優(yōu)化算法，推薦軟件仿真與實(shí)物驗(yàn)證的對應(yīng)關(guān)系。7.結(jié)論ISO/TS24137:2023的立項(xiàng)與發(fā)布，是世界滑動軸承工業(yè)技術(shù)發(fā)展史上的一個重要里程碑。它系統(tǒng)性地解決