航空鍛造產(chǎn)業(yè)專題研究報告當(dāng)前市場存在哪些認知差？

01航空鍛造簡介：航空鍛造是引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級和支撐軍機迭代的關(guān)鍵驅(qū)動因素1.1金屬成形工藝中，鍛造和鑄造是主流應(yīng)用工藝金屬材料成形工藝類別包括液態(tài)成形、塑性成形和連接成形等，當(dāng)前主流的加工工藝為鍛造和鑄造。1.2同等材料成形，鍛件的力學(xué)性能一般優(yōu)于鑄件鍛造和鑄造因其工藝特點不同，主要的應(yīng)用場景不同：鍛造適用于服役條件惡劣、追求結(jié)構(gòu)可靠的簡單結(jié)構(gòu)件，而鑄造更適合制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)和內(nèi)腔的零部件。鍛造的主要目的是成形和改性（機械性能和內(nèi)部組織的改善），在同等材料的條件下，鍛造加工可獲得致密的金屬組織，因此鍛件的力學(xué)性能一般優(yōu)于鑄件1.3鍛造工藝可分為自由鍛、模鍛、輾環(huán)等鍛造和鑄造因其工藝特點不同，主要的應(yīng)用場景不同：鍛造適用于服役條件惡劣、追求結(jié)構(gòu)可靠的簡單結(jié)構(gòu)件，而鑄造更適合制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)和內(nèi)腔的零部件。鍛造的主要目的是成形和改性（機械性能和內(nèi)部組織的改善），在同等材料的條件下，鍛造加工可獲得致密的金屬組織，因此鍛件的力學(xué)性能一般優(yōu)于鑄件。1.4航空鍛造業(yè)的主流應(yīng)用工藝為精密模鍛工藝現(xiàn)代航空工業(yè)對于性能要求較高，因此航空用金屬部件尺寸大，對內(nèi)部微結(jié)構(gòu)要求高，常規(guī)的鍛造、切削、鏜銑等加工方法難以滿足工藝要求，需要高端航空鍛造先進技術(shù)的支撐。模鍛工藝為航空鍛造業(yè)的主要工藝，當(dāng)前應(yīng)用于航空鍛造的主要模鍛技術(shù)為整體成形技術(shù)（大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件）和等溫鍛造技術(shù)（中小型復(fù)雜零件）以及精密輾軋技術(shù)（環(huán)形件）等。02行業(yè)變化：推重比提高牽引超大尺寸、整體成型工藝和精密鍛造趨勢2.1“推重比”提高牽引高端精密鍛造工藝的持續(xù)進步推重比增加包含2個方面：1、發(fā)動機推力提升；2、飛機自重減輕。機體結(jié)構(gòu)減重→金屬材料材料具更高的比剛度、比強度→且結(jié)構(gòu)件大型化、一體化→驅(qū)動鍛造技術(shù)向整體成形模鍛技術(shù)衍進。動力系統(tǒng)推力增加→提升發(fā)動機渦輪前進口溫度→關(guān)鍵部位金屬耐高溫要求提升→難變形金屬材料應(yīng)用提升→驅(qū)使等溫鍛造技術(shù)的發(fā)展。2.2航空鍛造處產(chǎn)業(yè)鏈中游，三大要素影響成品質(zhì)量航空鍛造行業(yè)處于航空制造產(chǎn)業(yè)鏈的中游，上游原材料企業(yè)，提供鈦合金、高溫合金等金屬原材料，經(jīng)過鍛造企業(yè)的制坯、鍛壓后形成粗鍛件，經(jīng)精加工成結(jié)構(gòu)件后交由主機廠進行裝配。鍛件的最終成品質(zhì)量受諸多因素影響，我們分析判斷，原材料的質(zhì)量、鍛造工藝的水平和鍛造設(shè)備的先進程度影響較大，三大因素相互制約，較為考驗單因素的先進水平和相互的協(xié)同性。2.3新一代飛機機體結(jié)構(gòu)件大型化、一體化趨勢顯著飛機的主承力結(jié)構(gòu)件和航空發(fā)動機中的主要組成部分均為模鍛件，而未來航空鍛造技術(shù)的重要發(fā)展方向是模鍛件的大型化和一體化，基于此實現(xiàn)主承力結(jié)構(gòu)的整體化，從而減少零部件數(shù)量和裝配步驟，達到減少制造成本、減輕結(jié)構(gòu)重量、提升飛行可靠性的目的。軍機、民機的結(jié)構(gòu)件大型化、一體化趨勢均較為顯著。軍機方面，F(xiàn)/A-18殲擊機采用鈦合金整體隔框鍛件，減少368種零件，減重350kg，機械加工工時減少50%；俄羅斯安－22運輸機采用整體鍛造技術(shù)減少了800個零件，使飛機減重1000kg，節(jié)約機械加工工時20%；民機方面，A-380、B747、B-777等客機制造均大規(guī)模使用大型模鍛一體化鍛件。03市場空間：軍機航發(fā)雙輪驅(qū)動景氣上行，軍轉(zhuǎn)民長賽道紅利釋放可期3.1航空航天業(yè)是當(dāng)前驅(qū)動鍛造市場增長的主要動力根據(jù)GrandViewResearch，2019年全球金屬鍛造市場總價值量約為83.85億美元，預(yù)計在2020-2027年間復(fù)合年均增長率（CAGR）將達到5%；其中，市場增長的動力主要來自于全球范圍內(nèi)航空航天及車輛領(lǐng)域需求的上漲，航天航空行業(yè)預(yù)計將為增長最快的細分行業(yè)；2019年，全球航天航空鍛造行業(yè)市場規(guī)模約為29.10億美元，約占全球鍛造市場總價值量的33.5%，預(yù)計在2020-2027年間CAGR將達到7.3%，領(lǐng)先鍛造市場整體增速約46%。3.2高端航空鍛造難度較大，產(chǎn)業(yè)具有明顯高附加值鍛件的精度要求高、加工難度大，不斷發(fā)展新工藝、新技術(shù)的趨勢下工藝復(fù)雜程度提升，對設(shè)備的能力要求較高，屬于航空制造領(lǐng)域的高端制造。因此航空鍛造產(chǎn)品具有較高的平均毛利率，體現(xiàn)出高附加值的特點。3.3基于空中力量的競爭，多軍種軍機現(xiàn)代化建設(shè)提速中、美、俄橫向比較，中國軍機總量在各個主力類型上都存在數(shù)量差距。當(dāng)前我國軍機從總體數(shù)量和結(jié)構(gòu)上都與軍事強國美國、俄羅斯存在一定差距，未來增長空間較大。從絕對數(shù)量上來看，美國目前擁有的軍機數(shù)量約為我國的4倍，差距較大。從結(jié)構(gòu)上來看，中國與美、俄軍機細分種類的數(shù)量差距同樣較大，且技術(shù)存在代差。以戰(zhàn)斗機為例，目前我國主力機型仍以二代機和三代機為主，而美國主力機型目前以三代機和四代機為主，且四代機的列裝量仍在持續(xù)加速。04競爭要素：設(shè)備前置疊加工藝積累，商業(yè)模式創(chuàng)新加持先發(fā)優(yōu)勢富集4.1航空鍛造行業(yè)的競爭要素主要邏輯競爭要素1：基于稀缺大型設(shè)備，持續(xù)積累工藝和技術(shù)，掌握自主先進設(shè)備制造工藝和鍛造工藝。競爭要素2：基于主機廠聚焦核心裝配業(yè)務(wù)的需求變化，進行商業(yè)模式的產(chǎn)業(yè)鏈縱向一體化延伸。競爭要素3：基于軍品資質(zhì)審核的進入性壁壘，持續(xù)工藝積累和商業(yè)模式創(chuàng)新實現(xiàn)先發(fā)優(yōu)勢富集。4.2自主設(shè)備投資大、建設(shè)周期長，進入壁壘較強先進鍛造設(shè)備自主建設(shè)投入成本高、建設(shè)周期長，進口設(shè)備采購成本昂貴，且設(shè)備運行須配備相應(yīng)先進工藝與技術(shù)人員，僅有極少數(shù)企業(yè)配置，目前我國擁有自主大型模鍛液壓機制造能力的代表設(shè)備是三角防務(wù)的400MN大型模鍛液壓機。4.3掌握核心技術(shù)保障快速響應(yīng)模鍛機建設(shè)需求模鍛液壓機大型化趨勢提升工藝效率和工藝質(zhì)量，以應(yīng)對新材料新技術(shù)的沖擊。近年來航空金屬鍛造受非金屬復(fù)合材料和增材制造等技術(shù)的沖擊較大，應(yīng)對挑戰(zhàn)的一大發(fā)展需求就是模鍛液壓機大型化，向更大噸位的鍛造能力發(fā)展。原因在于當(dāng)鍛造壓力較高時，鍛造工序次數(shù)、鍛造的時間和期間加熱次數(shù)會顯著減少，提高了生產(chǎn)率和鍛件質(zhì)量。我國已掌握模鍛機制造核心技術(shù)，可隨時根據(jù)需求制造大噸位模鍛液壓機。模鍛液壓機制造的最新核心技術(shù)為預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞和剖分-砍合結(jié)構(gòu)技術(shù)，該技術(shù)的掌握和應(yīng)用使得1GN級別的超重型模鍛液壓機成為可能。本世紀初，清華大學(xué)與三角防務(wù)合作，在2007年成功在鋼絲纏繞預(yù)應(yīng)力技術(shù)上基礎(chǔ)上運用坎合技術(shù)成功研制4萬噸航空模鍛機。該400MN航空模鍛液壓機的主缸使用鋼絲纏繞和剖分-砍合結(jié)構(gòu)技術(shù)，從而成為全球最大的模鍛液壓缸。該技術(shù)05典型企業(yè)國內(nèi)航空鍛鑄產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)——以渦扇發(fā)動機