鍛造是固態金屬塑性變形,鑄造是液態金屬充型
鍛造可以改善組織缺陷,鑄造可以制造復雜內腔結構件
現代工業應用的機械裝備大多是由金屬零部件裝配而成,大部分機械零件由于形狀復雜或者加工精度和表面質量要求較高,難以采用單一的方法直接生產,通常先用鍛壓、鑄造或焊接等方法制成毛坯,再經過切削/磨削加工的方法制成所需的零件。
另外,為了易于進行切削/磨削加工和改善零件的某些性能,中間常需穿插不同的熱處理工藝,如需進一步改善零件力學性能或其他物理、化學性能,還會利用表面處理手段來改變零件表面化學成分及分布。最后,將各種零部件按照規定的技術要求裝配起來,經過調試和檢驗后即可得到機械裝備成品。鍛鑄在航空航天、武器裝備、船舶制造、能源設備、工程機械、軌道交通等產業中起著支柱性作用,是現代裝備制造工業的基石,為國民經濟和國防工業的發展做出了巨大貢獻。
鍛造是金屬固態下的塑性變形,鑄造是利用液態金屬充型。鍛造是利用鍛造設備對金屬坯料施加外力,使其產生永久性塑性變形獲得具有一定微觀組織和性能、形狀和尺寸零件的加工方法。鍛造常與沖壓工藝合稱為鍛壓,兩者都屬于塑性成形,主要區別在于坯料供應形式不同,通常將以錠料或棒料為坯料的鍛壓稱為鍛造,將以板料為坯料的鍛壓稱為沖壓。鑄造是熔煉金屬,制造鑄型,并將熔融金屬在重力、壓力、離心力或電磁力等外力場的作用下充滿鑄型,凝固后獲得一定形狀、尺寸與性能鑄件的成形方法。
金屬材料經過鍛造后,可以改善組織缺陷,具有優異的綜合力學性能。金屬材料經過鍛造加工后,其中的氣孔、縮松等缺陷被壓合在一起,并使粗大的晶粒細化,得到致密的金屬組織,從而提高鍛件的力學性能,因此鍛件的力學性能一般優于鑄件。此外,在零部件設計時,若正確選用零部件的受力方向與纖維組織方向,還可以提高鍛件的抗沖擊性能。因此,鍛件主要用作承受重載和沖擊載荷,如機床主軸、傳動軸、齒輪、曲軸、彈簧、鍛模等。
鑄造工藝具有適用范圍廣,加工余量小的優點,在現代裝備制造中具有很高的占比。鑄造工藝幾乎不受形狀、尺寸、重量和材料類型的限制,加工余量小,在復雜內腔零部件制造中優勢顯著,常用于承壓為主而形狀復雜的零件,如床身、立柱、箱體、支架和閥體等。鑄造在現代裝備制造中具有很高的占比,例如在機床、內燃機的零件中,鑄件質量占總質量的70%~90%;在煤礦機械中,鑄件質量占比為60%~70%;在農業機械中,鑄件質量占比為40~70%。
鍛造和鑄造涵蓋多種衍生工藝、各有適用場景
1、鍛造常分為自由鍛、模鍛和環鍛
鍛造生產過程主要包括下料、加熱鍛打成形、冷卻、熱處理、表面處理和檢測。在鍛造過程中,目標是盡力創造有利的變形條件,充分發揮金屬的塑性,降低其變形抗力,消耗最少的功,耗費最少的材料,達到最佳的綜合效果。這既取決于被鍛金屬本身性質,又取決于加工條件,因此對金屬性質的理解、加熱溫度的控制、鍛打程序的優化、冷卻環境的確定以及熱處理和表面處理方法的選取等在鍛造工藝中十分重要。
鍛造主要可以分為自由鍛、模鍛、環鍛三類。自由鍛一般是指借助簡單工具對鑄錠或棒材進行墩粗、拔長、彎曲、沖孔、擴孔等方式生產零件毛坯;模鍛是指金屬坯料在具有一定形狀的鍛模膛內受壓變形而獲得鍛件;環鍛又稱為環形軋制,是借助環機使環件產生連續局部塑性變形,進而實現壁厚減小、直徑擴大、截面輪廓成形的塑性加工工藝。
2、鑄造包含砂型鑄造和特種鑄造
(1)鑄造工藝流程長,質控難度大,經濟效益與成品率掛鉤
鑄造工藝可以分為四個基本環節。鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里,經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能鑄件的工藝過程。下面以應用最為廣泛的砂型鑄造為例,鑄造工藝可以分為四個基本環節,即鑄造金屬準備、鑄型準備、澆注冷卻和鑄件處理。
鑄造金屬準備的基本要求是優質、低耗和高效。鑄造金屬準備環節包括準備爐料和熔煉金屬,熔煉金屬不僅是單純的熔化,還須使澆進鑄型的金屬在溫度、化學成分和純凈度方面都符合預期要求。若控制不當會使鑄件化學成分和力學性能不合格,并可能產生氣孔、夾渣、縮孔、冷隔和澆不足等缺陷。有時為了達到更高要求,金屬液在出爐后還要經爐外處理,如脫硫、真空脫氣、爐外精煉、孕育或變質處理等。鑄造工藝的耗能較高,其中金屬的熔煉與保溫占鑄造能耗的50%以上,選擇合適的熔煉設備對于降低能耗、提高效率和優化成本十分重要,熔煉金屬常用的設備有沖天爐、感應爐、坩堝爐等。
鑄型準備是鑄造生產中最復雜的工序,直接影響鑄件的質量。不同的鑄造方法有不同的鑄型準備內容,以砂型鑄造為例,鑄型準備包括材料準備和造型造芯兩大項工作,鑄件的精度主要取決于這道工序。將上型、下型、型芯等部分組成一個完整鑄型的操作過程便是合型,是澆注前的最后一道工序。
鑄件處理包括落砂清理和質量檢驗,鑄件有3個質量等級,等級以外的為不合格品。落砂是從砂型中取出鑄件的操作,落砂后的鑄件必須經過清理,才能使鑄件外表面達到要求。清理工作主要有切除澆冒口、清除砂芯、清除黏沙和鑄件修整,清理完的鑄件要進行質量檢驗,檢驗方法取決于鑄件的質量要求,常用的質量檢驗方法有外觀檢測、無損探傷檢驗和理化性能試驗。我國鑄件質量分等通則規定,鑄件質量可分為內在質量和外觀質量,內在質量是指:力學性能、化學成分、金相組織和內部缺陷等,外觀質量是指:尺寸公差、表面粗糙度、澆冒口殘留量、重量公差、焊補質量、表面缺陷等,按鑄件質量要素的等級標準可以將鑄件分成合格品、一等品和優等品共三個質量等級。在質量等級以外的鑄件稱為不合格品,不合格品也稱不良品,可分為廢品、次品、返修品和回用品(回爐料)。
(2)鑄造類型繁多,熔模精鑄是航空航天裝備制造的最優化成形工藝
特種鑄造以砂型鑄造為基礎創造而來,可以滿足零部件的特殊要求。砂型鑄造是以砂為主要造型材料制備鑄型的鑄造方法,它具有成本低,靈活性大、適應面廣的優勢,世界各國用砂型鑄造方法生產的鑄件占鑄件總產量的70%-80%。雖然砂型鑄造應用普遍,但存在鑄造尺寸精度低、表面粗糙度值大和鑄件內部質量差等問題。為了改善這些缺陷,滿足一些零件的特殊要求,人們在砂型鑄造的基礎上,通過改變鑄型的材料、模型材料和金屬液充型形式或冷凝條件等又創造了許多其他的鑄造方法,被統稱為特種鑄造。
特種鑄造各有優越之處,但也存在一定的適用范圍。常見的特種鑄造有熔模精鑄、消失模鑄造、金屬型鑄造、石墨型鑄造、離心鑄造、壓力鑄造、反重力鑄造、連續鑄造等,其中反重力鑄造根據施加壓力形式的不同,可以分為低壓鑄造、差壓鑄造、調壓鑄造及真空吸鑄。每種特種鑄造方法,在提高鑄件尺寸精度和表面質量、改善合金性能、提高勞動生產率、改善勞動條件和降低鑄造成本等方面各有其優越之處,但鑄件的結構、形狀、尺寸、質量、材料種類往往受到一定限制。
熔模精鑄是航空航天軍工裝備制造的最優成形工藝。當前,國內外航空航天軍工裝備一體化輕量設計、低成本批量制造、結構特性愈趨復雜已成為發展的統一趨勢。傳統的砂型鑄造無法實現復雜構件的精準成形,金屬型鑄造、V法鑄造當前只適宜于結構簡單部件(環狀結構、錐狀結構、框梁類結構等)的批量化制造。壓力鑄造(高壓)雖在軌道交通領域應用廣泛,但其內部組織較其他成形工藝在疏松、氣孔等缺陷上問題嚴重。石膏型鑄造由于鑄型導熱系數偏低,產品整體機械力學性能不高。綜合批量制造成本、產品生產周期和結構精準化成形等因素,對比各種凝固成形制造工藝,熔模精密鑄造是最優化匹配的成形工藝,同時可以結合材料體系選擇,實現結構部件的材料減重與結構減重雙向輕量化設計。
(三)高端裝備對高性能、輕量化和低成本的強烈訴求,牽引高端鍛鑄工藝快速發展
高端裝備制造處于價值鏈高端和產業鏈核心環節,決定著整個產業鏈綜合競爭力的戰略性新興產業,是現代產業體系的脊梁。在調整產業結構的背景下,高端裝備制造業被認為是七大新興產業中資金最密集、產業鏈最完備、見效最快的產業之一。高端裝備主要包括傳統產業轉型升級和戰略性新興產業發展所需的高技術、高附加值裝備,高端裝備的重點領域和方向包括航空航天裝備、航發與燃機裝備、衛星及應用、海洋工程裝備等。高端裝備對高性能、輕量化和低成本的訴求愈發強烈,牽引著高端鍛鑄技術快速發展。本文所指的高端鍛鑄工藝主要是指面向高端裝備難加工材料零部件高效制造的,所生產的產品具有高性能、高可靠性、高附加值的鍛鑄工藝。高端裝備對零部件高可靠和長壽命的要求主導著鍛鑄造工藝的改進方向。高端鍛鑄工藝可以在獲得復雜構件形狀的同時,通過從材料到最終構件的全工藝過程調控改善構件內部組織及綜合力學性能。同時,高端鍛鑄工藝能制造整體結構,提高裝備適應各種苛刻載荷和保持性能長期穩定性的能力,滿足武器裝備高可靠性和長壽命的要求。
航空、航天和武器裝備對輕量化的永恒追求對鍛鑄工藝提出了更大的挑戰。例如,先進飛機要求結構重量系數在27-28%,先進航空發動機更是迫切需要減重,以提高推重比。通過優化結構是實現輕量化的重要途徑之一,即采用適合于不同載荷的合理結構,根據結構承受的載荷形式及大小,合理地分配材料,把材料放到最能發揮承載能力的位置。典型輕體結構形式有空心變截面、薄壁曲面、多層結構、變厚度、薄壁高筋、整體結構等。輕質材料本身具有難成形特點,同時輕體結構還具有復雜形狀特征,兩者的耦合也大幅提升了制造的難度,對鍛鑄工藝提出了更大的挑戰。
高端裝備制造關于經濟性的需求對鍛鑄工藝提出了新要求。長期以來,對于復雜構件多采用簡單形狀毛坯通過機械加工獲得最終形狀構件,這不僅浪費大量材料,還導致制造周期長、效率低、成本高,對鈦合金、高溫合金和金屬基復合材料構件,機械加工成本更高。因此,這要求鍛鑄造工藝從毛坯成形到近凈成形轉變。
歐美等工業發達國家在研發和應用高端鍛鑄工藝上富有成效。歐美等工業發達國家在發展鍛鑄理論基礎上,結合先進計算機技術,綜合應用材料、自動控制、機械等方面的新成果,研制并采用了各種高端鍛鑄成形技術,對復雜的鍛鑄成形工藝過程進行數字化控制,以實現復雜構件整體化、近凈成形及成形改性一體化,向武器裝備提供小余最或無余量的毛坯和零部件,大幅降低產品成本,縮短周期,提高零部件使用性能和武器裝備的壽命。2022年,美國國防部發布報告《SecuringDefenseCriticalSupply Chains》提出,要進一步制定鍛造和鑄造國防工業戰略,研發新的鍛鑄工藝,加大投資力度。
高端鍛造已成為高端裝備零部件制造主流工藝
(一)鍛件在高端裝備中應用比重高且承擔著關鍵作用
鍛件是構成飛機骨架的主要承力構件。飛機鍛件一般用作受力狀態復雜、工作條件惡劣的關鍵零部件,鍛件制成的零件重量約占飛機機體結構重量的 20%-35%,是決定飛機的性能、可靠性、壽命和經濟性的重要因素之一。大型民機機身結構件產品包括飛機機體的框、梁類結構件,具體有飛機艙門部位的門框鍛件,機頭部位的風擋邊框鍛件,機翼與機身部位的連接件,機翼部位的邊條、承力梁、框鍛件,發動機吊掛系統鍛件,機身承力框鍛件,轉向舵部位的轉軸梁鍛件;直升機結構件主要包括發動機系統鍛件、傳動箱系統鍛件、槳轂系統鍛件、機身結構鍛件、起落架鍛件和武器吊掛系統鍛件。
飛機起落架系統結構件也大量采用鍛件。現代飛機的起落架(機輪、制動裝置、減振系統、支柱和相應的收放機構)是飛機的主要組成部分之一,它占飛機總重量的3.5%-5.0%,占飛機結構重量的15%-20%。起落架承受起飛著陸及滑行和停放時地面給飛機的反作用載荷,緩和飛機著陸及在不平地面上運動時的撞擊,它的工作性能的好壞,直接影響著飛機的起飛和著陸性能。起落架系統結構件包括飛機主起系統和前起系統,包括外筒、活塞桿鍛件,扭力臂、斜支撐、支架、后支架等鍛件。
鍛件制成的零件重量約占發動機結構重量的30%-45%,包括環形鍛件、盤鍛件和葉片鍛件。航空難變形金屬材料環形鍛件主要應用于航空發動機的風扇、壓氣機、渦輪和燃燒室等四大部件中,按照安裝位置和功能可以分為機匣、安裝邊、封嚴環、各類支承、承力環、盤軸、殼體等部件,主要起包容、連接、支撐、傳動、密封等作用,是航空發動機中的重要零部件。盤鍛件有壓氣機盤和渦輪盤,而葉片鍛件包括風扇葉片、壓氣機動葉和靜葉,主要位于發動機冷端。
(二)高端鍛造技術制造精度高,生產成本低,產品質量好
1、大型復雜構件整體精密鍛造技術
大型復雜構件整體精密鍛造技術不僅可以提高零部件可靠性,還能減輕結構重量、降低制造成本、縮短制造流程。此類技術主要就是利用整體鍛造成型的加工方式將原本多件工件組合成為一體,不僅可以降低零部件、連接件的數量,提高零部件可靠性,還能減輕結構重量、降低制造成本、縮短制造流程。例如,飛機承力框構件是飛機結構件中典型的大型鍛件,這類鍛件形狀特征復雜,空間跨度尺寸大,成形困難并且往往帶有不同形狀尺寸的肋和輻板,模具充填困難,成形載荷大,鍛件組織均勻性和流線完整性不易控制。若將傳統的多段組合框改為整體框,這樣既可以減少零件或連接件的數量,避免螺栓機械連接或焊接連接的薄弱面,減少應力集中源和避免金屬流線中斷、提高飛機隔框的抗疲勞、抗應力腐蝕等性能和安全可靠性。另外,還可以設計更薄的構件剖面,大大減輕飛機結構質量和提高飛機結構效益。
整體精密鍛造技術在國外已得到廣泛應用。根據《航空鈦合金鍛造技術的研究進展》,目前國外已經開始廣泛在航空裝備的生產中應用鈦合金整體成型技術,在較為先進的軍用飛機中,將近40%的結構都是鈦合金整體性的構件,例如美國F-22戰斗機的4個承力隔框就是采用整體精密熱模鍛造技術,鍛件投影面積為4.06~5.67m2,其中機身整體隔框閉式模鍛件,投影面積達到5.67m?,是目前世界上最大的鈦合金整體隔框鍛件。美國F/A-18殲擊機淘汰了之前的制造方式,采用生產整體隔框精鍛件(投影面積為 4m2)取代原設計中的368 種零件,使飛機減重 350kg,節約機械加工工時50%。俄羅斯安-22 運輸機通過此類技術生產20個隔鍛件(投影面積為3.5m2).減少了800個零件,使飛機機體減重1000kg,減少機械加工工時20%。大型復雜構件整體精密鍛造技術可以有效降低飛機結構重量,增加發動機推重比,顯著提高飛行器的總體效能,已經成為第三、四代飛機生產技術的重要標志性技術之一。
大型航空關鍵構件往往外形尺寸龐大、材料變形強度高,使得其模鍛成形時所需的變形壓制力十分巨大,必須使用重型壓力機設備進行壓制成形。美、俄、法等少數制造強國在 20 世紀就已研制出了 400~750 MN 的巨型壓力機設備。依靠這些大型模鍛液壓機生產的大型整體優質模鍛件,為美、俄、法3國在航空產品方面能夠生產出第四、五代軍用戰機和波音B747、空客A380空中“巨無霸”飛機提供了有力支撐,使其在航空航天產品方面居于世界前列。中航重機的公告顯示,全球范圍內400MN以上大型鍛壓機共有12臺,其中美國擁有4臺,俄羅斯擁有2臺,法國擁有2臺中國擁有 4臺。
2、徑-軸雙向精密環軋技術
精密環軋技術是生產高性能無縫環件的首選工藝方法。無縫環件在航空、航天、船舶、兵器、核工業等諸多軍工領域廣泛應用,發動機機匣、安裝邊、導彈艙體結合環、飛船加強環、火炮、坦克座圈等都是由輾軋環件加工的。因此,精密環軋技術對于提高武器裝備的性能水平、使用壽命和研發能力都有重要影響。
徑-軸雙向軋制是國外近年來采用的一種精密環軋技術。環軋按其受壓及變形方向的不同,可以分為徑向軋制和徑-軸雙向軋制兩類。徑向軋制指在環軋過程中,環壁徑向受壓縮,軸向不受軋棍限制,金屬主要沿切線方向延伸,徑向軋制工藝主要適用于矩形截面環形件的成形。為了改善軋制環件的端面質量、軋制成形復雜截面輪廓的環件,在徑向環件軋制設備的基礎上,增加一對軸向端面軋棍,對環件的徑向和軸向同時進行軋制,這樣使得徑向軋制產生的環件端面凹陷再經過軸向端面軋制而得以修復平整,且軸向端面軋制還可使環件獲得復雜的截面輪廓形狀。
3、超塑性等溫鍛造技術
在鍛造工藝中,尤其是在鍛造具有薄的腹板、高肋和薄壁的零件時,毛坯的溫度很快地向模具散失,變形抗力迅速增加,塑性急劇降低,不僅需要大幅度提高設備噸位,也易造成鍛件開裂。因此,不得不增加鍛件厚度,增加機加工余量,降低了材料利用率,增加了制件成本。自20世紀70年代以來得到迅速發展的等溫成形與超塑成形為解決上述問題提供了強有力的手段。
超塑性等溫鍛造解決了鍛造大型精密鍛件和難變形合金需要特大噸位設備和成形性能差的困難。超塑性等溫鍛造使材料在鍛件成形過程處于超塑性變形狀態,降低了材料的變形抗力,單位壓力一般為常規熱鍛的1/5-1/10,因此同等尺寸的鍛件可以采用更小的設備成形。超塑性等溫鍛造有效提高了材料的變形性能,解決了鍛造人型精密鍛件和難變形合金需要特大噸位設備和成形性能差的困難,可以在低于常規鍛造很多的載荷下,成形出高質量、高精度的薄壁、薄腹板、高肋板和其他復雜鍛件,這對很難機械加工的高溫合金和鈦合金鍛件特別有利。
4、粉末鍛造技術
粉末鍛造是粉末冶金與精密模鍛相結合的新型工藝,兼有二者的優點。它是以金屬粉末為原料,經過冷壓成形、燒結、熱鍛成形或由粉末經熱等靜壓、等溫模鍛,或直接由粉末熱等靜壓及后續處理等工序制成所需形狀的精密鍛件。一般的粉末冶金制件,含有大量的孔隙,致密度差,經過熱等靜壓或加熱鍛造后,可使制件的相對密度提高至 98%以上。
(三)返回料的應用是未來高端鍛造降低生產成本的重點方向
高溫合金在加工流程中會產生大量返回料,材料利用率很低導致零部件成本高昂。以高溫合金的尖端應用航空發動機為例,由于需要充分考慮強度、空氣動力、減重等要求,零件加工環節多、形狀復雜、精度要求高,導致材料有效利用率非常低,一般情況下超過90%的材料會成為返回料,高溫合金中鎳金屬的價格高昂,這也導致相關零部件的生產制造成本居高不下。
返回料的應用可以有效降低成本。根據中航上大的公告披露,以GH4169牌號高溫合金為例,公司使用約70%的同牌號返回料作為原材料進行冶煉生產,相較于傳統使用純金屬料的生產方式可降低生產成本約30%。根據論文《鈦合金低成本化制備技術研究現狀》,利用鈦合金加工制成的TC4 板坯,板材成本降低 20%以上,組織和力學性能與常規 TC4 板材基本一致。根據中航重機的公告,以TC4產品為例,如果利用回收料熔煉成鈦錠較利用海綿鈦熔煉成鈦錠將降低成本約 30%。
國際方面已經建立起來一套完善的廢料回收和再利用模式。例如,美國從20世紀 70年代起開展高溫合金返回料的再生利用,目前已形成技術成熟、體系完善、返回料嚴格分類回收和再生利用的全產業鏈閉環模式,在高溫合金生產過程中返回料使用比例達到 70%-90%。返回料經過多次真空提純和精煉,再生利用后的純凈度水平和各項指標穩定性均優于礦冶新料,使得再生材料的質量和穩定性水平大幅提升,同時還可降低成本 30%以上。
熔模精鑄是許多高端零部件的最優鑄造工藝
熔模精鑄優點突出,可以助推零部件制造提效降本
熔模精鑄以蠟模為型,用耐火材料制作型芯型殼,脫蠟后形成空腔并澆注熔體形成鑄件,成形后的鑄件只需少許的修整和熱處理即可得到所需零部件,故也被稱為熔模精鑄。熔模精鑄的主要工藝流程為:制模→修模→蠟模組樹→制殼(多層反復)→脫蠟→焙燒→熔煉澆注→破殼清砂→切割→精整→缺陷修復→熱處理→無損檢測→檢驗→產品交付。
熔模精鑄生產的零件精度高,表面質量光潔,能夠實現近凈成形,適于生產高熔點和難以加工的復雜薄壁金屬鑄件。熔模精鑄的主要優勢有:
(1)近凈成形,大幅降低制造成本。熔模精鑄件尺寸精度高其尺寸精度可達CT5CT7級(砂型鑄造為CT10-CT13級),表面非常光潔,Ra最小可達0.8um,可大大減少鑄件的切削加工余量,甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量,不必機械加工即可使用,即實現近凈成形。當采用熔模精鑄方法可節省大量設備和機加工時,大幅節約金屬原材料,熔模精鑄件的金屬利用率是一般鍛造件的3倍左右。
(2)造型性好,可以減輕結構質量。采用熔模精鑄工藝可以生產外形和內腔非常復雜的零件,最小孔徑可達1.0mm,最小壁厚可達0.8mm,提高設計自由度,實現結構減重。
(3)一次成型,可以實現減重延壽。將原來由許多零件組合、焊接的部件進行整體設計鑄造成形,可以消除裝配結構,降低零件重量,減少各部件焊接組裝,避免組裝應力,改善抗疲勞特性,延長工作壽命。
(4)適應性強,滿足柔性化生產。熔模精鑄的工裝模具可采用多種材料和工藝方法制造,它既適用于大批量生產,也適用于小批量生產,甚至單件生產,能夠滿足現代柔性化生產的需求。模具在大批量生產時可用金屬壓型,小批量生產時可采用易熔合金或石膏壓型。熔模精鑄的合金材料也不受限制,各種合金材料均可制造,如碳鋼、不銹鋼、合金鋼、鑄鐵、鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金以及高溫合金。
(5)性能優良,可以具備媲美鍛件的力學性能。通過“熱等靜壓”氣鍛方式提高鑄件致密度及性能。熱等靜壓是將鑄件置于密封耐壓容器內,抽真空后充入性氣體介質,升溫加壓。在高溫和均勻的高壓下鑄件內部的封閉的孔隙(氣孔、疏松)被壓實閉合,并擴散結合為致密的組織,使鑄件缺陷得到修復,性能得到明顯改善的一種熱處理工藝,目前熱等靜壓已廣泛用于鈦合金、高溫合金鑄件。
(6)生產高效,可以成規模制造,具有規模效應。熔模精鑄可以通過蠟模組樹的方式,實現對中小型零部件的一次澆注大批量生產,從而提高生產效率,降低生產成本。
使用熔模精鑄件的增益效果十分顯著。自20世紀70年代起,歐美等工業發達國家率先采用大型整體精密鑄件代鍛件、板焊組合件以提高部件整體結構性能和可靠性減輕結構重量、降低制造成本、縮短制造周期。例如波音767-40ER飛機的儀表控制臺框架,過去由 296個零件組成,現改為11個精密件整體成形,壁厚僅為1.8mm。部件減重 27kg,成本降低50%,制造周期縮短89%,工裝費用減少90%。
熔模精鑄件在高端裝備中地位重要且應用廣泛
1、熔模精鑄件在航空航天和武器裝備中得到廣泛應用
熔模精鑄件如今在航空航天和武器裝備中廣泛應用,是先進航空航天和武器裝備產品輕量化、精確化、長壽命、低成本發展的重要技術基礎。包括發動機葉片、機匣在內,還有飛機艙門、機翼及平尾支座等飛機中的關鍵構件,其形狀尺寸、組織結構和性能直接影響發動機和飛機的性能、結構重量系數、壽命和制造成本等各種重要指標,當前基本采用的都是精鑄件。據統計,發達國家的高溫合金熔模精密鑄件約占航空發動機重量的 1/4,其中結構件約占2/3。除了航空裝備外,在航天、船舶、兵器和電子領域也廣泛應用熔模精鑄件。
2、鑄造渦輪葉片是航發和燃機的關鍵熱端部件
渦輪葉片是航空發動機中最關鍵的零件之一,處于發動機中溫度最高、應力最復雜、環境最惡劣的部位,且數量眾多、形狀復雜、尺寸要求高、加工難度大,直接影響著航空發動機的性能。渦輪葉片是將高溫、高壓燃氣的能量持續轉換為機械能并帶動其他部件工作,根據所處環境的差異,可以細分為高壓和低壓渦輪葉片。高壓渦輪葉片需要在 1400℃~2200℃℃、20atm~50atm 的環境中以 1.5萬轉/分鐘的速度下高速旋轉,葉片榫頭(工作葉片和渦輪盤相連的部分)所承受的離心力相當于葉片重量的1萬倍,高達 10~15噸。因此,高壓渦輪葉片要求具備極強的耐高溫、抗蠕變、抗疲勞和抗腐蝕能力以及較長的使用壽命。當高溫高速高壓氣流經過高壓渦輪葉片后,含有的能量有所下降,低壓渦輪葉片的工作環境會相對溫和一些,相應的性能要求會有所降低。
采用先進的冷卻結構可進一步提高渦輪葉片的承溫能力。目前,渦輪葉片采用的冷卻技術包括:氣膜冷卻、沖擊冷卻、擾流柱強化換熱、肋壁強化換熱等。總地來看氣冷結構對渦輪前進口溫度的提升貢獻率達到了70%。然而,隨著冷卻技術的不斷改進,葉片內部結構愈加復雜,對于渦輪葉片的材料設計和制造工藝設計提出了更高的挑戰。
燃氣輪機葉片的工作環境更為惡劣,對葉片制造提出了更高要求。與航空發動機相比,工業燃氣輪機葉片的工作環境要惡劣得多,大多含硫、釩等雜質,造成熱腐蝕。對高溫合金部件破壞作用大;燃機葉片壽命通常達幾萬乃至幾十萬小時,承受基本載荷的時間長;燃氣輪機葉片尺寸大、質量大,航發葉片長度最大約為10cm,重量基本為數百克,相對容易制成單一的晶體,但燃氣輪機的葉片長度可達15至40cm,重量可從數公斤到約10公斤,對葉片制造形成了極大挑戰。
3、鑄造機匣是航空發動機的承力骨架
機匣是航空發動機的關鍵部件,在發動機中主要起包容轉子和承擔載荷的作用。機匣外形結構復雜,不同型號發動機的機匣形狀各不相同,設計功能決定了機匣的形狀,基本形狀特征是圓筒形或圓錐形的殼體和支板組成的構件。發動機機匣類零件主要包括風扇機匣、增壓級機匣、中介機匣、壓氣機機匣、燃燒室機匣、渦輪級間機匣渦輪機匣、渦輪后機匣、軸承機匣、中央傳動機匣、附件機匣和尾椎等。帶整流支板的中介機匣和渦輪后機匣結構復雜,是發動機上的主要承力件,大部分采用熔模精鑄工藝制造。
熔模精鑄+3D打印是高端鑄造重要發展方向之一
快速熔模精密鑄造技術(熔精鑄+3D打印)是重要的發展方向之一。由于熔模精密鑄造工藝過程復雜且制造周期長,難以滿足現代社會對企業產品多樣化和市場快速響應的需求。而 3D 打印技術是制造業領域正在迅速發展的一項新技術,它以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體。3D打印無需模具,有效縮短了加工周期,產生的廢料極少,在非批量化生產中具有較好的效率和成本優勢,在研發階段有望推動設計方案的快速迭代,成為該階段的制造主力。快速熔模精密鑄造技術就是將3D打印技術與熔模精密鑄造工藝相結合 3D,當前 3D打印技術在精鑄工藝流程中的應用包括兩個不同的層次:一是通過打印獲得鑄造模樣或鑄型從而縮短、加速鑄造工藝流程;二是采用 3D 打印方式修復鑄件缺陷或組合制造金屬構件,提高鑄件成品率。
高端鍛鑄行業市場空間測算
軍機機身鍛鑄件:受益于軍用飛機規模性增長及結構性升級
隨著我國國防和軍隊現代化建設的進程提速,疊加地緣政治形勢復雜多變,國家從數量上與性能上都對軍機提出更為迫切的需求,合力推動軍機市場空間的快速增長。在陸軍加速邁進立體化作戰時代、海軍要求以航母等新型作戰力量建設為突破、空軍加速“空天一體、攻防兼備”戰略轉型之際,軍機都將扮演關鍵角色。與此同時,隨著未來戰爭將實現陸、海、空、天、網、電的多軍種多領域的深度聯合作戰,軍機將成為關鍵樞紐和節點,在各軍種內承擔核心作戰及協同任務,重要性不斷提升。
另一方面,近年來,我國面臨周邊環境日益復雜,艦載機和航母的組合實戰、戰斗機大航程巡航作戰和隱身突防、適應高原環境的武裝直升機、向高原運送物資以及空中加油的大型運輸機等新需求亟待滿足,這就對軍機執行作戰任務的能力提出了更高的要求,也構成了我國軍機未來需要重點突破的發展方向,市場的空間不只是規模性的,結構性的轉變也在同步推進。對于不同類型的軍機,投向的重點將沿著優化武器裝備規模結構以及發展新型武器裝備的戰略方向。
民機機身鍛鑄件:國產民機加速批產,鍛鑄件市場迎來新增量
民航業復蘇明顯,全球民機ABC格局初步構建。2023年,民航業復蘇明顯,據國際航空運輸協會(IATA)統計,2023年全球航空客運總量(按收入客公里計算)已恢復至2019年水平的94.1%。2023年12月6日,國際航空運輸協會大幅調高 2023年全球航空運輸業盈利預期。中國商飛優先布局國內市場,C919正式開始商業化飛行,并取得超千架在手訂單,全球民機ABC格局(空客、波音、商飛)初步構建。
中國商飛公司通過支線飛機型號研制、窄體干線飛機產業發展、寬體飛機拓展形成了全系列產品三部曲,構建了完整的研發體系和產品譜系,探索獨具特色的商用飛機發展路徑。
隨著國產民機進入產業化和規模化階段,量價齊升帶動市場規模擴大。飛機制造過程非常復雜,交付速度受到全產業供應鏈的制約,同時也在持續的改進和調整,C919在早期階段擴產會相對偏謹慎。隨著規模生產經驗逐漸成熟,供應鏈配合愈加熟,未來C919的擴產有望迎來加速度。2023年年初,中國商飛透露,預計C919在5年內年產能規劃將達到150架,甚至更多。
2024年3月28日,中國商飛供應商大會召開,上海市經濟信息化委副主任表示將重點以中國商飛總裝基地、中國航發商發總裝基地為牽引,建設臨港新片區成為大飛機及航空發動機制造高地,加快建設世界級大飛機園區;以中國商飛上海飛機設計研究院為牽引,建設浦東新區成為大飛機研發高地;以中國航發商發研發設計中心和中航民機機載系統工程中心為牽引,建設閔行區成為航空發動機和機載系統研發高地。
綜合產能建設及市場需求情況,我們作出如下假設:
①預計 2024 年中國商飛將下線 25-35 架C919.2025 年將下線 45-55 架,“十五五”期間有望下線 300-500 架,那么 2024-2030年共預計下線370-590 架。
根據中國東航 2022年5月公告披露,C919目錄單價為0.99億美元/架(折合人民幣6.53 億元/架);根據國航 2023年12月公告披露,國產大飛機C919的目錄單價提升為 1.08億美元/架(折合人民幣7.67億元/架)。市場空間的測算上,我們參考國航的披露定價,即 1.08億美元/架,假設匯率為1美元=7 人民幣,則預計2024-2030年C919的市場空間為2797.2億元-4460.4億元。預計2030-2040年,隨著全產業鏈基本成熟,飛機運營、配套維修能力基本完善,市占率逐步提升,國產大飛機也有望迎來黃金時期。
軍用航空發動機鍛鑄件:軍發放量先行,鍛鑄件價值量占比較大
軍用飛機加速列裝帶動軍用航發批產型號放量。為實現強軍備戰目標,“十四五以來,我國武器裝備發展由以往的“研制、定型或小批量生產階段”發展到批量生產階段,特別是軍用飛機、軍用無人機加速發展不斷列裝上量。從運-20到殲-20,再到直-20,這些年我國航空工業領域“20家族”不斷壯大,各種機型相繼研制成功并體系化發展。隨著軍用飛機型號升級和新機型加速列裝對新型航空發動機提出了新需求軍用航發產品線愈發豐富,眾多產品將陸續定型批產。同時,伴隨國產軍用航發技術逐漸成熟,新型號定型速度也將加快。
我們以航發動力和航發科技在 2023年的總營業收入作為空間測算的基準,綜合考慮我國未來的發動機需求結構、換發頻率和備發要求等因素,我們作出如下基本假設:
①2024-2030年航發主機廠發動機市場在2023年基準的基礎上將實現復合增速10-15%。
據此測算,2024-2030年我國航發主機廠發動機的市場規模約為5035-6141億元,年均 719-877 億元。
渦扇發動機應用數量多、價值量高,因此我們以渦扇發動機各組件的價值量占比作為整個主機廠航空發動機的代表。渦扇發動機中的葉片、渦輪盤、燃燒室和機匣主要由鍛鑄件構成,根據立鼎產業研究院的數據,渦扇發動機的葉片、渦輪盤、燃燒室和機匣的價值占比高達68%。我們作出如下假設:
①假設鍛鑄件在渦扇發動機中的價值量占比為55%-60%。
我們預計 2024-2030年航發主機廠發動機中鍛鑄件的市場空間約為 2700-3700億元,年均 400-530 億元。
民用航空發動機鍛鑄件:民機發動機國產替代加速、國際轉包放量,后勁十足
我國規劃了3個型號的民用渦扇發動機。我國通過支線飛機型號研制、窄體干線飛機產業發展、寬體飛機拓展形成全系列產品三部曲,構建完整的研發體系和產品譜系,探索獨具特色的商用飛機發展路徑。目前C919飛機采用的是CFM國際公司研制的 LEAP-1C發動機,我國國產商用航發與世界領先水平還有較大差距,產品還處于研制階段,但國產替代需求強烈。國產民用大飛機事業的發展,中國航發商發應運而生,成為民用大涵道比渦扇發動機研發的總師單位和總承制單位。中國航發商發共規劃了三個產品系列為商飛的產品配套:一是160座窄體客機發動機“長江”1000,配裝C919大型客機;二是280座寬體客機發動機“長江”2000,配裝C929寬體客機;三是 110-130座的新支線發動機“長江”500,配裝ARJ21支線客機的改進型。
根據立鼎產業研究院測算,航空發動機在民用飛機占比約為整機價值量的22%結合中國商飛最新預測2022-2041年交付新機價值總量,2022-2041年航空發動機市場規模約為 1.41萬億美元,對應平均每年704億美元;其中,中國市場新機交付量約占全球 22%,據此測算 2022-2041年我國民用航空發動機市場規模 3216.2億美元。假設美元匯率為1美元=7人民幣,則 2022-2041年我國民用航空發動機市場規模 2.25萬億元,則對應每年平均1126億元。未來,隨著國產長江系列發動機的服役和批產鍛鑄市場有望迎來“新引擎”。
燃氣輪機鍛鑄件:燃機應用領域廣泛,國產加速迎來大市場
燃氣輪機可以分成重型燃氣輪機、輕型燃氣輪機、微型燃氣輪機,主要應用領域有分布式能源、調峰電站、管輸增壓、煤化工、風光互補、生物質氣化聯合循環、移動電源車和船舶、坦克動力等領域。
①管道增壓
我國油氣管網增壓運輸對輕型燃氣輪機的需求強勁。油氣管網是國家重要的基礎設施和民生工程,是油氣上下游銜接協調發展的關鍵環節,是現代能源體系和現代綜合交通運輸體系的重要組成部分。我國進口油氣運輸管線工程、國內系列天然氣運輸工程(“西氣東輸”、“北氣南下”、“海氣登陸”)和成品油運輸工程(北油南運、沿海內送)使得我國對燃氣輪機需求急速上升。以西氣東輸工程為例,天然氣管線一般每隔 100至 200公里設有一個由多臺壓縮機組構成的壓氣站,通過燃氣輪機不斷加壓保證天然氣的長距離輸送,需要大量采購 30MW 級燃氣輪機驅動壓縮機組。根據國家發改委和能源局聯合印發的《中長期油氣管網規劃》規劃,到 2025 年輸油氣管網總里程約 24萬公里,而根據中國石油管道局工程有限公司首席專家張文偉介紹,截至2022年底,我國長輸油氣管網總里程約18萬公里。國內和“一帶一路”沿線的油氣管網工程對輕型燃氣輪機具有廣闊的強勁需求。
②分布式供能、工業發電
燃機在分布式供能和工業發電等領域的需求急速上升。全世界1/5發電量來自于燃氣輪機,燃氣輪機循環熱效率可以到達60%,遠遠超過一般火電站使用的超臨界燃煤系統的40%。當前,我國正在建設以大規模可再生能源發電為主體,安全高效的新型電力系統。電力供應需考慮可負擔性和可達性、能源供應安全性以及環境可持續性三個核心維度,而風能、太陽能等能源自身存在隨機性、間歇性和波動性,使得電網和電力供應系統的安全性和穩定性備受考驗。而燃氣輪機效率高、可靠性強、操作靈活、排放低,可使用氫燃料混合物,其發電、調峰、備用電源的功能更適應工業化發展,是目前以新能源為主體的新型電力系統底層布置的最優選擇,未來燃氣輪機對新型電力系統的支撐作用將越發顯現。
根據《燃氣分布式能源各階段技術發展分析》的數據,截至2020年,國內燃氣分布式能源項目達到632個,均為天然氣分布式能源項目。燃氣分布式能源項目裝機容量為22.74GW,預計到2030年,裝機容量達到58.43GW,到2060年裝機容量達到 59.9 GW。
③艦船動力
艦船燃氣輪機具有功率大、尺寸小、質量輕、起動迅速、加速性和機動性好等優點,可以有效改善艦船的戰術技術性能,使艦船的速度大大提高。世界各國海軍在役的艦船普遍采用了全燃動力或柴燃聯合動力裝置,裝艦范圍包括艦空母艦、巡洋艦、護衛艦、導彈快艇、獵潛艇、魚雷快艇、登陸艇、潛艇支援船、破冰船和測量船等。燃氣輪機在發達國家的大中型水面艦艇動力中已處于主導地位,航空母艦、巡洋艦、驅逐艦以及護衛艦中約有 3/4的艦船采用了燃氣輪機。當前,我國海軍的仍處于快速發展階段,艦船燃氣輪機需求量較大,隨著國產艦船燃氣輪機研制成功,并批量生產國產艦船燃氣輪機有望在主力艦艇上批量列裝。
艦船鍛鑄件:造船大周期已至,需求持續攀升
船舶工業是為國民經濟及國防建設提供技術裝備的現代綜合性和軍民結合的戰略性產業,是國家實施海洋強國和制造強國戰略的重要支撐。新世紀以來,我國船舶工業快速發展,已經成為世界最主要的造船大國之一。船舶工業根據用途可分為軍用艦艇和民用船舶兩大類。
軍用艦艇
近年來我國海軍裝備建設呈現高速更新迭代的態勢。伴隨2022年第一艘國產電磁彈射航母下水,中國進入三航母時代指日可待。同時,還有多艘055型驅逐艦,075二號艦、三號艦接連入列中國海軍,我國遠海防衛作戰裝備力量體系發展步伐加快,近海防御作戰裝備力量體系優化提高,兩棲攻擊裝備力量體系不斷加強。近期地緣關系急劇緊張,亞太局勢日趨復雜,臺海、南海局勢不斷緊張,這些主力軍艦為維護地區局勢穩定、把握戰略主動發揮著舉足輕重的作用。從未來發展方向上看,美國現有11艘航母服役,我國目前仍然數量較少,仍有較大的發展空間,此外航母編隊需配置相應的護衛艦、驅逐艦、登陸艦和補給艦等艦船,仍有較大的造艦訴求。同時,由水面至水下,布局向海底、深海作戰艦艇也將是我國發展新域新質作戰力量的重點,這也將催生一系列新型艦艇的裝備需求。
民用船舶
民用船舶進入新一輪高景氣周期,我國造船業有望充分受益。民用船舶行業是國民經濟中的重要組成部分,它不僅為海洋資源的開發提供了裝備,也為世界貿易提供了必需的平臺。近年來,伴隨船齡陸續到期、減碳政策促進更新換代以及航運貿易迎來新高峰,民用船舶行業進入新一輪高景氣周期。而我國造船業經過供給側出清、市場化改革、產業轉型升級以及加速拓展海外市場后,我國船舶產業實現崛起,成功躋身世界造船第一梯隊,持續保持全球領先地位。截止2024年七月份,全球造船廠手持船舶訂單量達到約2.48億修正總噸,我國造船廠手持船舶訂單量在全球市場占比為42.97%。
核電機組鍛鑄件:核電發展步入黃金期,機組零部件需求加速放量
“雙碳”目標為核電發展提供新機遇。2020年9月,我國正式提出二氧化碳排放力爭于 2030年前達到峰值,努力爭取于2060年前實現碳中和的目標。“雙碳”目標的提出,為包括核電在內的清潔低碳能源提供了新的發展機遇。在我國“十四五規劃和黨的二十大報告中,均提出要“積極安全有序發展核電”
核電機組獲批數量創下了審批重啟后新高。根據《中共中央國務院關于加快經濟社會發展全面綠色轉型的意見》,將沿海核電與西北風電光伏、西南水電、海上風電等一并列入清潔能源基地,并明確提出加快這些清潔能源基地建設。2024年8月19日,國務院常務會議審議決定核準江蘇徐圩、山東招遠、廣東陸豐、浙江三澳、廣西白龍五個核電項目,核準機組數量共11臺,這也是國常會首次一次性核準5個核電項目。2011年日本發生福島核泄漏后,國內核電審批速度放緩甚至暫停。2019年,核電審批重啟,此次國常會單次核準機組數量11臺,獲批數量創下了審批重啟后新高。
據華夏電力測算,在碳達峰碳中和日標下,按照2030年、2050年核電的發電量占比分別達10%和18%測算,我國的核電在運裝機容量至少需要達到1.5億千瓦和3.8億千瓦。以此測算,我國未來十年必須保持每年核準10臺以上核電機組的發展力度。根據中國核能行業協會數據,我國目前已形成年供10臺/套左右百萬千瓦級壓水堆核電主設備成套供貨能力。我們作出以下假設:
①2024-2033年,年均審批開工核電機組10臺;
②百萬千瓦級三代核電機組的單臺投資額在 200億元
③設備費用在核電機組建設中占比為30%;
④根據中國核電網,核電站的前期建設工作一般需要5-10年,由于投資節奏難以掌握,我們以年為單位按照直線平均法均攤。
據此測算,2024-2033年我國核電機組設備的市場規模約為6000億元,年均約為 600 億元。
核電設備許多關鍵零部件均采用鑄鍛件,包括核反應堆壓力容器、核主泵、蒸汽發生器、穩壓器、主管道、閥門等。我們作出以下假設:
①根據中國鍛壓網數據,一套百萬千瓦壓水堆核電機組鑄鍛件價值達5億元。綜合以上假設,2024-2033年核電機組設備的鍛鑄件總市場空間約為500億元,年均50億元。我們認為,中國核電已經進入黃金期,相關鍛鑄件企業的核電業績有望進入放量期。
我國高端鍛鑄行業發展現狀及競爭格局
(一)鍛鑄產量已多年位居世界首位,產業加速邁向高端化
1、鍛造行業:尋求結構優化,高端產能提升較快
我國鍛造行業的產量全球第一,但企業平均產量較低。自2013年起,我國的鍛件總產量長期維持在1000萬噸以上,產量持續維持全球首位。根據《中國鍛壓行業“十四五”發展綱要》,國內骨干鍛造企業數量仍有460家,企業平均產量還比較低。
“十三五”期間,我國鍛造在裝備及產品方面取得了較大的突破。在鍛造設備方面,截止“十三五”末期,我國已經具備了世界頂級噸位且技術含量高的800MN模鍛液壓機、300MN等溫模鍛液壓機、350MN 高能螺旋離合式壓力機、360MN 立式擠壓機等先進鍛壓設備,大大提升我國鍛造技術的研發和生產能力。
2、鑄造領域:行業集中度較低,尚有少數高精尖鑄件能力待提升
我國鑄造總產量常年位居世界首位,行業集中度還比較低。截至2023年,我國各類鑄件總產量5190萬噸,占全球總產量的60%以上。我國盡管鑄造企業數量有較大幅度減少,但截止“十三五”末仍有2萬多家鑄造工廠,數量偏多,企業平均規模偏小,企業規模過小,不利于采用更為高效智能的生產裝備,不利于提高勞動生產率,難以進行集約式生產以實現更高的規模效益。
國家頒布多項政策,引導鑄造產業高水平、高質量發展。與發達國家的鑄造發展水平相比,我國鑄造行業整體上在科技創新水平、資源利用與生產效率、產業與產品結構、信息化程度、質量與效益等方面仍有一定差距,節能減排和轉型升級任務艱巨。為此,國家近年來頒布了多項政策積極推動行業進一步實現高質量發展。
(二)高端鍛鑄位于產業鏈中游、近年來業績增長進入快車道
鍛鑄行業位于產業鏈中游。鍛鑄行業上游主要是各類金屬材料冶煉企業,如碳鋼不銹鋼、合金鋼、鋁合金、鈦合金、高溫合金等,原材料的質量水平直接影響鍛鑄行業的發展,原材料的價格波動對鍛鑄行業的毛利率也有重要影響。下游是各類高端裝備制造企業,包括航空、航天、燃機、核電、船舶和兵器等領域的大型央國企。
(三)高端鍛鑄行業產業鏈整合成為趨勢,強者恒強
1、PCC發展路徑參考:內生外延式擴張與一體化發展戰略并行,助推PCC成為國際高端鍛鑄行業的標桿企業
PrecisionCastpartsCorp.(PCC)是全球高端精密零部件龍頭,產品包括復雜鍛件,精密鑄件,航空緊固件以及其他的關鍵特殊金屬零部件。PCC總部位于美國俄勒岡州波特蘭,160余家子公司和分支機構遍布全球,是一家全球性的復雜金屬部件和產品的制造商,主要服務于航空航天,能源設備制造業和通用工業產品制造業。PCC集團按產品類別主要有三大板塊:精密鑄造產品(PCCStructurals、PCCAirfoils)鍛造產品(Wyman-Gordon、PCC Energy、TIMET、SMC);結構件產品(PCCFaSTENers、PCCAerostructures)。2009年,PCC集團在《財富》500強榜單中排名第 362位,在航空航天和國防工業中排名第11位。2015年,排名分別上升為第322、9位。2014年,根據市值,PCC集團在標準普爾500指數中排名第133位。2016年1月,PCC集團被伯克希爾哈撒韋公司以372億美元的價格收購。
一體化戰略成效顯著,公司營收持續增長、盈利能力保持穩健。PCC在2011-2015年的營業收入保持穩定增長,在2015年達到614億元,在退市前的10年中凈利潤的最大值為2014年的109億元。2011-2015年間,毛利率始終維持在30%以上,凈利率在15%,ROE在13%,具有非常穩健的盈利能力。PCC集團由一個位于美國的小型熔鑄廠逐步發展,壯大成為今天國際鍛鑄產業的頂尖企業和財富五百強企業,對于我國的鍛鑄企業的定位與發展有著一定的啟示和借鑒作用。
2、國內高端鍛鑄產能天花板顯著提升,產業鏈延伸成未來趨勢
據不完全統計,國內高端鍛鑄企業近10年來共推進擴產項目16個(包括計劃中以及實施中的),累計投資76.82億元。在16個擴產項目中,有15個是在近五年才開始建設。在擴產項目中,已投產的有11個,占比為69%;高端鍛造行業的擴產項目有9個,累計投資43.39億元;高端鑄造行業的擴產項目有7個,累計投資33.43億元。擴產的鍛件類產品涉及大型模鍛件、等溫鍛件、環形鍛件和精鍛葉片等,鑄件類產品包括精鑄葉片、小型結構精鑄件和大型薄壁精鑄件等。
據不完全統計,國內高端鍛鑄企業近10年來共布局產業鏈延伸項目14個(包括計劃中以及實施中的),累計投資82.55億元。在14個產業鏈延伸項目中,有12個是在近五年才開始布局。在產業鏈延伸項目中,已投產的有8個,占比為57%;高端鍛造行業的產業鏈延伸項目有9個,累計投資69.98億元;高端鑄造行業的產業鏈延伸項目有5個,累計投資13.57億元;產業鏈向延伸的項目有9個,縱向延伸的項目有5個。企業通過橫向拓展可以布局新的產品,開辟新的細分市場,抬升業績天花板;縱向延伸可以增厚產品附加值,提高盈利能力。
(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)
(轉自:未來智庫)