在当今的消费市场中,厂商们的文字游戏正层出不穷。在那些晕头转向的名词之间,往往藏着数不胜数的“文字陷阱”——散热风扇所采用的轴承,便是其中的典型。
说到“含油轴承”,爱好者们并不陌生:顾名思义,这些轴承中加注有润滑油脂。它们有着出色的静音效果,然而质量口碑却也参差不齐。
纵览市场上的含油轴承产品,厂商们的命名数不胜数:从知名的猫头鹰“SSO”、建准“Maglev”轴承,再到玄乎其玄的“S-FDB”、“磁悬浮”轴承,它们究竟孰优孰劣,技术本质又有何不同?
就让我们先从“液压轴承”说起吧。
液压轴承
液压轴承,通常是基于金属粉末压固、烧结后形成的制品,是粉末冶金的技术结晶。这些轴承的内壁疏松多孔,有如海绵,将有助于充分吸收润滑油脂。
在扇叶运转的过程中,套筒将承担起近似于“油泵”的作用。受到轴芯运动的挤压,内壁的润滑油将逐渐渗出,形成油膜填充于轴芯与套筒的接触面。
自然,这层油膜有助于吸收扇叶的振动,但受限于其运转原理的限制,油膜并不足以将套筒与轴芯完全阻隔,风扇轴芯始终难免与套筒的内壁接触,“边界摩擦”的情况在所难免。动平衡所带来的些许偏差,都可能转化为套筒表面的不均匀磨损。
除此以外,套筒的结构也存在一些问题:在扇叶朝下的吊装工况下,风扇的转子将承受更大的重力;套筒自身的密封性有所不足,在扇叶旋转时可能将液体甩出;外界进入的灰尘也可能从中作梗,从而导致润滑油的流失与变质现象。
尽管液压轴承有着如此多的缺点,但受限于成本与技术实力,它仍成为了散热厂商们所普遍选择的方案。
大家耳熟能详的猫头鹰SSO
台达SUPERFLO
酷冷至尊LDB/Rifle Bearing
乃至是近年来甚嚣尘上的“磁悬浮轴承”
都是基于液压套筒轴承的各类改进产品。而针对其先天缺陷,厂商们也给出了自己的解决方案。
吊装时的外力可能存在干扰,设计者引入了不同的磁稳定结构与之对抗。借助金属轴承外壳与注塑工艺的进步,扇叶背面的磁铁得以更靠近轴芯。这成就了SSO2轴承的稳定效果,进一步改善了轴承的精度与可靠性。
而为了减少进灰与“甩油”的情况,酷冷至尊引入了“迷宫式防尘结构”。名为“Rifling”的反向螺旋槽 虽然回油效果存疑,但也能更好地将异物隔离开来。
对于消费者们最关心的话题——如何最大限度地延长套筒寿命?材料的硬度是其中的重中之重。“一分钱,一分货”,尽管同是套筒轴承,但厂商们所使用的材料与结构不同,注定让它们的寿命天差地别。
廉价产品虽以“液压轴承”为名,但它们通常缺少可靠的磁稳定设计,也不具备相应的挡油结构。其套筒是否具备储油能力,更是未知数——作为代价,自然是其相差甚远的质量风评。
与此同时,还有一些消费级风扇 宣传自己使用了“FDB轴承”,号称能“避免轴承内部的摩擦”,从而能大幅延长使用寿命——在这玄乎其玄的概念背后,这所谓的“FDB轴承”,又究竟是怎么一回事呢?
FDB-流体动态轴承
FDB轴承,全称为“Fluid Dynamic Bearing(流体动态轴承)”。顾名思义,它通过特殊的内部结构生成流体动压,并借此将风扇的轴芯浮离轴承表面。这将在根本上减少同套筒的摩擦,从而大幅延长轴承的寿命、带来更为稳定的运转体验。
在部分资料中,FDB也被称作为“液态轴承”。与“液压轴承”仅一字之差,但其原理截然不同。
公版RTX4090风扇,采用了NIDEC代工的FDB液态轴承
FDB轴承的结构高度精密,时至今日仍是被少数厂商所垄断的技术。
NIDEC FDB轴承,感谢@上升子 提供的图片,下同
轴套的内表面上布满了纹路,它们是用于形成动压的刻槽。呈“V”形收敛的造型都经过精密计算,旨在叶轮旋转时引导液体动压的生成。
NIDEC FDB轴承的动压刻槽
FDB轴承的工况非常复杂,需要面对多个方向的外力作用。仅有径向的动压结构并不充足,有时还需要端面的推力圆盘进行支撑。它的表面同样带有刻槽,能够生成轴向的动压。
NIDEC FDB的推力圆盘结构
也正因此,无论朝着何种方向,FDB轴承始终能可靠地工作。不需磁稳也无惧吊装,重力对动压的干扰不值一提,流体的力量远超预期。但也因其极高的技术要求,FDB轴承的制造门槛惊人。
它最初被用于机械硬盘的电机之上,旨在消除滚珠轴承“非周期性振动”所带来的磁道读写误差。超高的磁盘转速,能够生成强大的动压,油膜本身也会带来缓冲的作用。在这令人叹服的原理背后,自然也需要空前绝后的设计与制造精度作为支撑。
不难看出,FDB轴承的外在 纹理密布,而其材料与加工精度才是真正的灵魂。时至今日,诸多消费级风扇厂商也在热炒“FDB”的概念,但它们的轴承实物可谓是“东施效颦”。
利民“S-FDB”轴承
尽管以“FDB”为名,但利民的“S-FDB轴承”就相差许多。初代的它完全是“液压轴承”巧立名目,甚至还遗留着Rifling螺旋槽。
而所谓的“V2.0”产品,也只不过是在黄铜材料上,粗略地加工出了“形似”FDB的纹理。如此简单粗暴的实现方案,不由让人哑然失笑:没有太多精密计算,谈何能产生真正的动压?
至于那复杂的推力结构、那经过反复研究验证的润滑配方,自然也不可能出现在这些模仿品中。为了廉价且便于加工,必须使用相对较软的材料。但先天不足的材料强度,又何谈保证轴承的耐久?
利民甚至没能为它配上完善的挡油结构,其套筒亦无储油能力。以“S-FDB”巧立名目,这些轴承的可靠性 比之优秀的套筒轴承尚显不如。
更为“悲剧”的是,由于其车削加工的本质,限制了材料强度的进一步提升——提升强度,意味着陡增加工成本。对比一些强韧的“液压轴承”,这些所谓的“FDB轴承”反而不如。
除去TL-B12S外,还有多款利民风扇使用了类似的轴承。而若放眼当代散热市场,宣传自己采用了“FDB轴承”的散热风扇 更可谓比比皆是。然而上至百元价位的高端旗舰产品,下到一二十元的廉价入门风扇,无一例外 皆是这“黄铜套筒”的拙劣翻版。
企图利用“FDB轴承”这玄乎其玄的概念弯道超车,并不能改变轴承套筒的先天不足;刻意忽略“材料强度”与“设计加工精度”的问题核心,归根结底只是掩耳盗铃。真正的FDB技术仍被少数厂商垄断,消费市场的“东施效颦”却“蔚然成风”,不得不说是一种悲哀。
后记
在我们的传统认知里,“FDB”似乎已在一定程度上 成为了代表产品定位的概念。对某些品牌而言,旗下的“FDB轴承”产品,似乎总要比“液压轴承”更为高端一些。
也正因此,“FDB”这一词汇的范围被迅速扩大化——我们通常会下意识地将猫头鹰SSO、NIDEC NBRX等质量较好的套筒轴承,也归类到“FDB”的行列中。
然而从其剖面图不难得知,这些轴承的内表面分明没有刻槽。它们就是真正的“套筒轴承”,尽管其质量之高 已与其它产品不可同日而语。
在消费级机箱风扇中,几乎不存在真正意义上的、能形成流体动压的“FDB轴承”产品。同样是以“FDB”为名,内部构造却是天差地别。正因这些“看不见的地方”,散热领域才充斥着许多文字游戏。
大名鼎鼎的“Sony-FDB”,是否能形成流体动压 也是未知数
在此后的文章里,我将引入“仿FDB轴承”的词汇,将这些“仿品” 与真正的NIDEC FDB区分开来。“液压轴承”也不再是低端产品的代名词,衡量一款轴承的质量高低,将根据制造商与其结构推测。希望这能消除可能存在的误解,令文章中的表述更为严谨。
希望本篇文章能给予消费者们帮助,让越来越多的用户在选购产品时擦亮眼睛。唯有认清宣传词汇背后的本质,我们才能督促行业的真正转变。
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