「行研參考」壓鑄行業研究

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一、行業定義

壓鑄,全稱壓力鑄造,是一種利用模具腔對融化的金屬施加高壓使金屬熔液凝固而形成鑄件的少無切削的特種鑄造方法。

壓鑄將壓鑄機、壓鑄模和合金三大要素有機組合並加以綜合運用,可省去大量的機械加工工序和設備,具有生產效率高、工序簡單、節約原材料、鑄件公差等級較高、表面粗糙度好、機械強度大等優點,是目前應用最廣泛、發展速度最快、技術最先進且效率最高的精密零部件製造技術之一。

二、行業市場規模

(一)全球有色金屬鑄件產量

鑄件是用各種鑄造方法制造的金屬成型物件,包括黑色金屬鑄件和有色金屬鑄件。黑色金屬鑄件是指鐵、錳、鉻或其合金鑄件,而有色金屬鑄件指鐵、錳、鉻以外的所有金屬或其合金鑄件。隨著全球經濟的發展,汽車、3C產品、通信設備、家用電器、醫療設備等眾多領域對有色金屬鑄件的需求穩步增長,越來越多的黑色金屬鑄件被鋁合金和鎂合金等有色金屬鑄件所替代。

根據《Modern Casting》雜誌第50次全球鑄件產量普查結果,2015年全球有色金屬鑄件總產量達到1,919.62萬噸,相比2014年增長4.41%。其中,全球鋁合金鑄件產量為1,605.3萬噸,中國鋁合金鑄件產量約610萬噸,中國鋁合金鑄件產量佔全球鋁合金鑄件總產量的比例約為38%。

圖表 1 2010-2015年全球有色金屬鑄件產量及增速

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(二)我國壓鑄件產量

我國的壓鑄生產始於20世紀40年代末,經過幾十年的發展,我國現有壓鑄企業暨與壓鑄相關聯企業約12,600多家,其中生產壓鑄件的企業佔70%以上。[1]

我國壓鑄件的產量早已居世界第一位,且保持增長態勢。2013年我國壓鑄件產量約287.5萬噸,較上一年增長8.49%,由於下游汽車、通信行業的需求帶動,2014年我國壓鑄件產量大幅增長19.65%,達343.98萬噸,2015年繼續上漲至367.5萬噸,2012年至2015年間我國壓鑄件產量複合增速為8.5%。

圖表 2 2012-2015年中國壓鑄件產量及增速

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三、行業技術水平及發展趨勢

近幾年,外資企業的進入帶來了大量的先進設備和技術,加之國家政策的大力支持,我國壓鑄行業整體發展水平明顯提高,但從壓鑄模具、製造工藝、製造過程控制技術、壓鑄設備等方面的發展情況看來,我國壓鑄行業技術水平與發達國家相比仍存在一定差距。

(一)壓鑄模具發展情況

我國壓鑄模具企業約有800多家,年產值達130億元人民幣,壓鑄模具的生產能力約佔世界總量的10%,國內壓鑄模具的設計、製造能夠滿足汽車、摩托車、家電、輕工業等行業的大部分需求。目前,我國壓鑄模具行業已躋身世界前列,但仍存在壓鑄成品率、生產效率較低、模具可靠性不高、壽命較短(我國壓鑄模具平均壽命僅為國外的二分之一左右)等問題,新品種零件的壓鑄模具,尤其是大型、薄壁、精密模具或者技術含量高、難度大的模具一般還要依靠國外引進,總體水平與德、美、日等發達國家相差3-5年。另外,模具鋼也是制約我國壓鑄模具產業發展的一大因素。目前,我國已實現了很多鋼種的國產化,並開發出大量新鋼種,但由於沒有規範的行業標準,國內產品的質量參差不齊、穩定性不高,很多企業不敢輕易使用國產鋼種。國產模具鋼憑藉價格優勢在低端模具鋼市場站穩腳跟,而高端模具鋼市場很大程度上依然依賴於國外優質進口模具鋼。因此,大型、精密、複雜、高技術含量的中高檔壓鑄模具和優質模具鋼的研發和生產是我國壓鑄模具發展的重要方向。

(二)製造工藝發展情況

壓鑄技術在汽車、通信、航空、高速機車、精密儀表等領域的大範圍應用,推動壓鑄工藝不斷創新完善,目前先進的壓鑄工藝主要包括:鑄鍛雙控成型、真空壓鑄、半固態壓鑄、觸變注射成形、充氧壓鑄等[2]。

圖表 3 主要的壓鑄工藝

壓鑄工藝

具體方法

鑄鍛雙控成型

可以在同一成型過程中連續完成壓鑄和鍛造兩種工藝,精確控制鑄件的形狀、尺寸和性能,適合生產形狀複雜和高強度的汽車零部件及其他結構部件。

真空壓鑄

在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體,從而提高壓鑄件力學性能和表面質量的先進壓鑄工藝。

半固態壓鑄

是在液態金屬凝固前,進行強烈攪拌,在一定的冷卻速率下獲得約50%甚至更高的固體組分的漿料,用這種漿料進行壓鑄。通常有兩種方法:一種是將上述半固態的金屬漿料直接壓射到型腔裡形成鑄件,稱為流變鑄造法;另一種是將半固態漿料預先製成一定大小的錠塊,需要時再重新加熱到半固態溫度,然後送入壓室進行壓鑄,稱為攪溶鑄造法。

觸變注射成形

是把低熔點合金熔化,然後以高速、高壓把原料注入模具中快速成形的技術,壓鑄件成品具有較高的耐腐蝕性和機械強度,主要用於製備手機、電腦、攝像機等物件的殼體。

充氧壓鑄

金屬液填充模具前將氧氣充入模具,取代其中的空氣,壓鑄時一部分氧氣通過排氣槽排出,一部分與金屬液反應形成氧化物顆粒從而消除壓鑄件的氣孔。

目前,普通壓鑄和真空壓鑄在國內被廣泛採用,觸變注射成形、半固態壓鑄還處於實驗和推廣階段。另外,在冷衝成型與機加技術方面,我國與國際領先水平仍存在一定差距;而在表面處理工藝、焊接、膠接與機械聯接方面,我國技術已相對成熟,並已開始自主研發。

(三)製造過程控制技術發展情況

目前,從產品設計、模具製作到壓鑄生產各個環節中,國際領先的壓鑄企業已實現計算機技術、信息技術、模擬技術、自動控制技術、電液伺服控制技術等的廣泛應用,製造過程控制自動化水平較高,而我國壓鑄企業生產、加工、檢測尚不能一體化,仍普遍處在努力實現半自動化和自動化的過程中。隨著“中國製造2025”戰略的推進,我國壓鑄行業製造過程控制水平也將努力從(半)自動化向信息化、數字化、智能化邁進。

(四)壓鑄設備發展情況

近年來,中國鑄造設備及精密數控設備的設計水平、技術參數、性能指標和製造質量等都有不同程度的提高。目前,高效智能壓鑄島技術是壓鑄行業設備升級的主要方向。智能壓鑄島以高性能壓鑄機為核心,配備給湯機械手、噴塗機械手、取件機械手、壓鑄件切澆口裝置、壓鑄件打碼機、快速換模系統、鑲嵌件裝置、產品輸送裝置等多種自動化設備,然後按程序要求整合各個動作,實現壓鑄生產的數控化、智能化、信息化、自動化、單元化。國產壓鑄島在產量和品種規格上雖已滿足各行業的基本需求,但在智能化和自動化方面與世界先進壓鑄島相比依然有很大差距。另外,我國壓鑄機開發能力薄弱,壓鑄設備可靠性、穩定性欠佳,鎖模力4,500 噸以上(不含4,500噸)的壓鑄設備依賴進口,壓射系統改進緩慢,壓鑄件質量較難保證。

四、行業競爭格局

目前,全球領先的鋁壓鑄企業有Alcast公司、美國Arconic(NYSE:ARNC)、意大利邁凱實、芬蘭Alteams、歐洲菲斯達等。發達國家的壓鑄企業數量較少,但是單個企業的規模較大、專業化程度較高,在資金、技術、客戶資源等方面具有較強優勢。

我國精密壓鑄行業的生產企業數量眾多,規模不一,競爭充分,市場集中度偏低,大部分中小企業年產幾百到上千噸不等,規模較大的企業年產量可達數萬噸。目前,行業內在技術、資金、設備上佔據較大優勢的是一些中外合資、大型國企、新成立的大型現代企業及有實力的民營企業,如廣東鴻圖、鴻特精密、春興精工、旭升股份等上市企業。自2010年來,行業內企業的平均規模逐步增大,且隨著行業准入制度的深入實施,企業總數呈現逐年下降的趨勢,市場集中度不斷提高。

產品結構方面,我國中小壓鑄企業主要生產低端壓鑄產品,如五金、家電、燈具等普通壓鑄產品,價格競爭激烈,企業效益較低;少數規模較大的壓鑄企業擁有較先進的設備與技術,能夠生產符合汽車、通信等行業要求的高精密壓鑄件產品,可與下游廠商形成良好合作關係,在競爭中處於優勢地位,企業效益較好。



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