多項國家重大裝備的核心部件取得突破

從穿山越嶺到過江跨海，盾構機是國民經濟和建設的重大裝備。作為盾構機“心臟”的主軸承，其研發是實現盾構機自主可控制造的“最后一公里”。2022年底，我國科研團隊研制出設計壽命超過10公里、具有國際水平的“超大型盾構機用直徑8米主軸承”。面向國家重大需求，現在科研團隊又有了新目標。

春節期間，在位于沈陽的中科院金屬研究所，科研團隊正在進行新一輪研發。他們瞄準的，是設計壽命超過15公里的盾構機主軸承，以滿足未來長隧道、大隧道盾構機制造的需求。

在剛剛過去的2022年年底，科研團隊成功研制出設計壽命為10公里、直徑為8米、重達41噸的超大型盾構機主軸承，可承載的最大軸向力為10的5次方千牛，約等于2500頭成年亞洲象的重力，成為目前我國制造的首套直徑最大、單重最大的盾構機用主軸承。

讓盾構機主軸承的設計壽命從10公里提升至15公里，是新升級也是新挑戰，所帶來的研發難度呈指數級增加。

科研團隊介紹，主軸承是盾構機的核心部件，類似于手掌的掌心，四周承載著刀盤，帶動刀盤旋轉實現隧道挖掘。為了實現超大直徑盾構機主軸承自主可控，科研團隊10多年前開啟了材料制備研發，將目光瞄準了稀土鋼。然而，稀土鋼在工業化生產時遭遇的難題長期懸而未決，導致我國稀土鋼的研發由熱變冷。正是在這個幾近冷藏的領域，研究團隊經過大量的實驗、計算，最終開發出“低氧稀土鋼”關鍵技術。

“低氧稀土鋼”研發成功，讓盾構機主軸承研發駛入快車道。面向國家重大需求，2020年中科院啟動“高端軸承自主可控制造”戰略性科技先導專項。科研團隊聯合40多家科研院所和優勢企業協同攻關，僅用3年就突破了一級大型滾子精密加工技術。至此，從主軸承材料制備到成套設計精密加工均已完成，直徑3米級到8米級的盾構機主軸承也相繼誕生。直徑3米的主軸承，已在沈陽地鐵工程中成功應用。

春節期間，我國制造的首套直徑最大、單重最大的8米盾構機用主軸承，正在中交集團的蘇州常熟廠房內緊鑼密鼓進行裝機測試，后續將裝到16米級盾構機上，在過湖隧道工程中率先應用。盾構機用超大直徑主軸承的研制成功，為我國高端基礎零部件攻關提供了良好的范式。聚焦高端裝備、能源電力、船舶制造等領域的國家重大需求，科研團隊解決了多項國家重大裝備的核心部件需求，正在完成從“會做什么”到“要做什么”的華麗轉身。