ISOTS 241372023 滑动轴承.通过压配固体润滑剂和微凹坑加工进行表面改性标准立项发展报告

滑动轴承通过压配固体润滑剂和微凹坑加工进行表面改性标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Plainbearings—Surfacemodificationbypressfittingsolidlubricantscombinedwithmicrodimpleprocessing摘要随着高端装备向高速、重载、高精度及长寿命方向发展，传统滑动轴承的润滑与抗磨损性能面临严峻挑战。为应对这一技术瓶颈，国际标准化组织（ISO）于2023年2月发布了ISO/TS24137:2023《滑动轴承通过压配固体润滑剂和微凹坑加工进行表面改性》技术规范。本报告旨在系统阐述该标准的立项背景、技术内容、应用价值及未来发展趋势。报告首先分析了滑动轴承表面改性技术的行业需求与国内外研究现状，指出传统涂层技术和单一润滑方式在极端工况下的局限性。其次，详细解读了本标准的核心技术路径，即将微凹坑加工（表面织构化）与压配固体润滑剂技术相结合，形成“微储油池+持续润滑”的复合改性方案。本报告深入介绍了该标准的关键技术参数、测试方法与验收规范，并详细介绍了其主要起草单位德国舍弗勒技术股份两合公司（SchaefflerTechnologiesAG&Co.KG）在滑动轴承领域的深厚积淀与标准化贡献。结论指出，ISO/TS24137:2023的发布填补了滑动轴承固体润滑表面复合改性技术领域的国际标准空白，对提升装备可靠性、降低能源消耗、促进绿色制造具有里程碑意义。未来，该标准有望从技术规范（TS）升级为国际标准（IS），并在航空航天、新能源汽车、风电等高端领域得到广泛应用。关键词滑动轴承；表面改性；固体润滑剂；微凹坑加工；压配；表面织构；ISO/TS24137KeywordsPlainBearings;SurfaceModification;SolidLubricants;MicroDimpleProcessing;PressFitting;SurfaceTexture;ISO/TS24137正文1.引言滑动轴承作为旋转机械的核心基础件，其性能直接决定了装备的可靠性、寿命及能效。随着现代工业向极端工况发展（如高温、真空、辐射、重载启动、边界润滑等），传统的流体动压润滑或普通涂层技术已难以满足日益严苛的可靠性要求。在此背景下，对滑动轴承表面进行功能化改性，实现自润滑或可控润滑，成为突破行业技术瓶颈的关键路径。ISO/TS24137:2023《滑动轴承—通过压配固体润滑剂和微凹坑加工进行表面改性》正是在这一技术需求下应运而生的。该标准的发布，标志着国际标准化组织首次从顶层设计层面，框定了通过物理-机械复合方法实现轴承表面改性的技术规范。本报告将围绕该标准的技术逻辑、核心内容、产业影响及参与单位进行深度解析。2.标准立项背景与行业需求2.1技术挑战与行业痛点传统滑动轴承在面临低速重载、间歇启停及润滑介质匮乏等工况时，极易发生粘着磨损、擦伤甚至咬死。1.边界润滑失效：当油膜厚度不足以分离摩擦表面时，金属直接接触导致剧烈磨损。2.涂层寿命局限：传统的喷涂或电镀涂层（如DLC膜）虽能提供初始减摩性能，但在长期磨损或重载冲击下易剥落。3.维护成本高昂：频繁注油、更换轴承不仅增加停机损失，也带来环境污染。2.2技术趋势与标准化缺口近年来，表面织构化技术（如微凹坑、微沟槽）因其能捕获磨屑、储存润滑剂并产生附加动压效应而成为研究热点。然而，单纯的微凹坑在无油或极端工况下仍无法提供持续润滑。将固体润滑剂（如石墨、二硫化钼、PTFE）通过物理方法填充入微凹坑中，形成“贮备式”自润滑表面，成为一种革命性方案。然而，直至2023年，国际范围内缺乏统一的设计方法、工艺参数及性能测试标准，导致不同企业的产品性能参差不齐，严重制约了该技术的产业化推广。ISO/TS24137:2023的立项，旨在解决“如何制造”、“如何评价”这两个核心问题，为全球滑动轴承行业提供一致的技术语言。3.标准核心内容与技术解析ISO/TS24137:2023是一项技术规范（TechnicalSpecification），它详细规定了通过将固体润滑剂压入微凹坑表面来实现滑动轴承表面改性的工艺和技术要求。其核心逻辑在于：通过精密机械加工在轴承工作表面创建规则的微凹坑阵列（MicroDimple），然后利用机械压配（PressFitting）工艺将固体润滑剂填入这些微凹坑中。3.1微凹坑的几何参数设计标准中对微凹坑的形貌、尺寸、分布密度做出了指导性规定。例如：-形状：圆形、椭圆形或方形凹坑。-直径：一般控制在100μm-500μm范围内，以适应不同轴承尺寸和载荷。-深度：与直径的比例（深径比）是关键参数，通常建议在0.05至0.3之间，过浅无法储存足够润滑剂，过深则可能引起应力集中。-面积占有率：凹坑在表面所占的面积比，需根据工况（如P×V值）进行优化设计，通常推荐在10%-35%之间。3.2固体润滑剂的选择与压配工艺标准明确了压合固体润滑剂的材料类别（如石墨基、二硫化钼基、聚四氟乙烯基复合材料），并对压装工艺参数（压力、填充率、压合深度）提出要求。核心在于通过压配工艺，确保固体润滑剂与凹坑壁面形成可靠的机械锁合，避免在运行初期被挤出。3.3性能测试与评价为了验证改性效果，标准提供了以下标准化的测试方法：-摩擦系数测定：采用销盘式或轴套式摩擦试验机，在不同速度、载荷下测量动态与静态摩擦系数。-磨损率评估：通过称重法或表面轮廓仪测量磨损体积，评价耐磨寿命。-压配牢固度测试：进行剪切测试，评估固体润滑剂在摩擦界面的附着稳定性。本标准的先进性在于，它将“形貌设计（Design）”与“材料耦合（Material）”、“加工过程（Process）”以及“性能验证（Performance）”串联成一个闭环的标准化体系，具有极强的工程指导意义。4.主要参与单位介绍：德国舍弗勒技术股份两合公司（SchaefflerTechnologiesAG&Co.KG）ISO/TS24137:2023的制定汇集了全球顶尖的滑动轴承制造商与研究院所，其中，德国舍弗勒集团作为核心技术贡献单位，对该标准的起草与最终发布起到了至关重要的推动作用。4.1企业概况与行业地位舍弗勒集团是全球范围内最著名的轴承和线性运动技术领导者之一，旗下拥有INA、FAG和LuK等世界知名品牌。集团总部位于德国黑措根奥拉赫，自1950年代起即深耕滑动轴承技术。其产品覆盖从汽车动力总成（发动机轴瓦、连杆衬套）到工业齿轮箱、风电主轴、航空航天等几乎所有高精密旋转领域。4.2在表面改性领域的研发优势在滑动轴承表面改性领域，舍弗勒并非仅限于生产，而是长期致力于基础材料与工艺的研究。-核心技术储备：舍弗勒拥有并主导开发了多种表面涂层技术（如DurotectB、DurotectD等）及表面织构化技术。在固体润滑剂嵌入轴承表面的应用方面，舍弗勒早在2010年代就已形成了成熟的内部标准，并在F1赛车发动机轴瓦和大型风力发电机主轴轴承上进行了大量验证。-“PEC”概念验证中心：舍弗勒在德国设有专门的“产品工程与表面技术”中心，专门解决极端工况下的润滑问题，其研发的“带固体润滑剂沟槽的滑动轴承”已成为该领域的标杆。4.3标准化贡献与实践在本次标准制定过程中，舍弗勒不仅提供了详尽的试验数据，还分享了其“压配填充工艺”中的关键技术参数（如填充压力与凹坑深度的函数关系模型）。此外，舍弗勒将该标准与自身的“X-life”质量标准体系相融合，通过ISO/TS24137的发布，使高端滑动轴承的性能评估有了国际统一的技术参照，从而让客户从“经验选型”变为“标准选型”。舍弗勒的参与，确保了该标准不仅具有理论高度，更具备了极高的工程可操作性。5.标准的应用价值与产业影响5.1提升装备可靠性，降低运维成本通过ISO/TS24137标准制造的改性轴承，能够在无外部供油或供油不足的条件下稳定运行数小时甚至更长时间。这对于钢铁冶金、重型矿山机械、造纸设备等“开-停”频繁的装备具有革命性意义。预置在微凹坑中的固体润滑剂能在每次启动时瞬间提供润滑膜，极大降低启动扭矩和停机时的咬死风险。5.2推动绿色制造与节能减排传统滑动轴承依赖大量润滑油，渗透、泄漏对土壤和水源造成污染。ISO/TS24137提倡的固体润滑+表面织构技术，不仅减少了80%以上的润滑油消耗，还实现了“少油甚至无油化”的绿色润滑目标，契合我国“碳达峰、碳中和”以及全球可持续发展战略。5.3促进产业链协同与技术创新该标准为表面改性供应商、轴承制造商、终端用户提供了统一的接口。无论是激光加工、电化学加工制造微凹坑，还是特种润滑脂/固体润滑剂供应商，都能依据该标准进行产品质量控制，形成了完整的产业链闭环。6.修订展望与未来发展ISO/TS24137:2023作为一项技术规范（TS），其本身带有验证和技术成熟度测试的性质。根据ISO标准体系惯例，在收集全球用户反馈和积累更多应用数据后，该标准预计将在未来3-5年内进行修订，并有很大可能升级为正式的国际标准（IS）。未来的修订方向可能集中在以下方面：1.材料拓展：纳入更多新型固体润滑材料，如类石墨碳膜（DLC）或生物基润滑材料。2.工艺在线化：引入高功率激光脉冲加工（LIPSS）与冷喷涂等新兴工艺，替代单纯的机械压配。3.数字化辅助：纳入基于有限元仿真的微凹坑布局优化算法，推荐软件仿真与实物验证的对应关系。7.结论ISO/TS24137:2023的立项与发布，是世界滑动轴承工业技术发展史上的一个重要里程碑。它系统性地解决