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有色金属压铸行业概况

发布时间:2016-12-01 10:34:46    浏览次数:

一、压铸概述

压铸是压力铸造的简称,是将液态或半液态金属,在高压作用下,以比较高的速度填充入具有较高尺寸精度和一定表面粗糙度的压铸型腔,在压力下快速凝固成形获得铸件的一种铸造方法。压铸是铸造工艺中应用最广、发展速度最快的金属热加工成型工艺方法之一,在有色金属铸造中占据主导地位。和其他铸造方式相比,压铸件的材料损耗最小,可以获得的铸件的表面粗糙度通常可达到Ra1.6-2.5,尺寸精度高(可达到2-5级),机械性能好,生产效率高,无需大量的后续加工。

按压铸使用的金属原材料不同,压铸可以分为铝合金压铸、镁合金压铸、锌合金压铸、铜合金压铸等类别。

名称

主要特点

应用领域

铝合金压铸

铝合金质量轻、制造复杂和薄壁铸件时尺寸稳定性高、耐腐蚀性强,机械性能好,高导热及导电性,高温下强度依然很高

汽车、通讯基础设备、建筑等较重及体积较大的配件等

镁合金压铸

成型加工性能优良,切削加工性好,易于进行机械加工,强度重量比高,耐冲击,减震降噪效果好,电磁屏蔽能力强,可以重熔回收

汽车配件、通讯基础设备、3C产品、小型电动工具、厨房电器、小型的医疗仪器等

锌合金压铸

在三种有色金属中最易压铸,抗压强度、塑性高,锻造寿命长,其具备高韧性、高冲击强度及较易电镀等特质

3C产品、建筑五金、玩具、家居用品等

铜合金压铸

铜合金硬度、耐热性、耐蚀性高,机械性能高,抗磨损

仪器、仪表零件、水表盖圈、轴承保持器及医用钳等

注:资料来自中国铸造协会耐磨材料与铸件分会

目前,铝合金压铸件的产量在有色金属压铸件中占比最高。而镁合金作为压铸常用合金中最轻的金属,具有比铝合金更加优良的减震性能,在耐凹陷性、铸造成型性等方面也表现出优良的性能,加上容易回收利用、抗电磁干扰性能优越等特点,被誉为“21世纪绿色工程材料”,在汽车、航空航天、3C电子产品、运动器材等领域中正得到越来越广泛的应用。

压铸生产全过程的联合体是压铸合金、压铸模具、压铸机器,这是压力铸造的三要素。压铸工艺则是这三要素的有机联合的纽带。由于压铸是在高温、高压、高速下进行操作,所以压铸工艺各项工艺参数的正确选用是能否得到优质铸件的关键因素。而压铸模是三要素中最重要的要素,结构正确的模具能保证生产过程的顺利进行,是压铸出质量优良的压铸件的先决条件,也是正确选用和调整各项工艺参数的工具。

二、有色金属压铸行业发展现状

作为国民经济发展的基础工业和传统工业,压铸行业最早可追溯到19世纪初,伴随着印刷业的繁荣而逐渐兴起。20世纪初,美国H.H.Franklin公司首先采用压铸工艺生产了汽车上的连杆支承架,开创了压铸件应用于汽车工业的先河,成为了压铸发展史的转折点。1920年,冷室压铸机的问世,为高熔点合金(铝、镁、铜等)的压铸开辟了道路。此后,压铸件的应用日益广泛,遍及各个工业门类和领域,尤以汽车工业用量最大、品种最多、要求最严、品质最高。自20世纪中期至后期,压铸技术经历了不断的改革、演进与创新,压铸行业显现出突飞猛进的势头。

当前,压铸行业进入了新的发展时期,压铸设备和工艺技术的不断提高。随着全球经济的发展,汽车、3C产品、通讯基础设备、家用电器、医疗设备等众多领域对有色金属压铸件的需求稳步增长,越来越多的黑色金属铸件被铝合金和镁合金等有色金属压铸件所替代。根据《Modern Casting》杂志第49次全球铸件产量普查结果,2014年全球有色金属铸件总产量达到1919.62万吨,相比2013年增长4.89%。其中,铝合金铸件和镁合金铸件产量分别为1623.01万吨和19.26万吨,相比2013年分别增长5.68%和9.56%。

注:数据来自《Modern Casting》杂志第45、46、47、48、49次全球铸件产量普查结果及国泰君安整理

我国压铸行业最早起步于20世纪40年代,但直到20世纪90年代才迎来真正的快速发展时期。20世纪90年代以来,随着我国汽车、通讯基础设备、3C产品、装备制造业、家电、机电仪表、轻工等产业的持续快速发展,以及国外压铸产业向中国转移,我国压铸件产量近年来均保持较快增长。根据中国铸造协会压铸分会统计数据,2012年、2013年、2014年我国压铸件产量分别约为210万吨、235万吨、260万吨,2013年和2014年同比增长率分别为11.90%和10.64%;2018年我国压铸件产量预计将达到约395万吨。

注:数据来自中国铸造协会压铸分会

作为全球最大的铸件生产国,我国的铸造厂数量在过去10年高速增长。根据《Modern Casting》杂志第49次全球铸件产量普查报告,我国铸造厂数量从2004年的1.2万家增加到了2014年的2.6万家,占到全球铸造厂总数的55%。在激烈的市场竞争中,我国的压铸企业在企业管理、企业文化、企业品牌以及企业竞争力等方面有了较大的提升。当前,我国压铸行业的良性市场环境已经形成,持续发展的大好时机还在继续,压铸行业的产业结构正在或已经发生如下诸多重大变化:① 专业压铸厂的数量增多,规模逐步加大,有的还延伸后续加工,包括机加工、热处理、表面涂覆等工序,直至向用户交付成品零件;② 零部件供应商设立压铸厂,实现企业内压铸零件自我供应的良性循环和优化的管理模式;③ 合并、联合的趋势有所加强,有终端成品企业和零部件企业的联合,也有关联工序的企业联合,还有生产企业与供应商联合,具有或联合、或兼并、或依附等多种形式;④ 地域性的压铸产业集群在规模以及产业链的延伸等方面继续扩展。

压铸行业最重要的应用领域是汽车工业。我国汽车压铸件产量始终保持压铸件总产量的65%以上。近10年来,高要求的汽车工业压铸零件转移到国内生产的逐渐增多,例如发动机缸体、变速箱壳体、油盘、油底壳等零件。其相关的压铸技术,有引进的,也有自行开发的。还有一些要求压铸件内部致密的、需要进行热处理以提高零件力学性能的,厚壁以及结构复杂且厚薄相间等特殊要求和性能的压铸件也开始在国内的进行开发和生产。

三、有色金属压铸行业发展前景

作为压铸行业产品最重要的一类,汽车零部件的需求情况在很大程度上影响压铸行业整体的发展前景。根据中国汽车工业协会的统计数据,2015年我国汽车产量达到2450.33万辆,同比增长3.3%;2016年我国汽车产量预计达到2604万辆,同比增长约6%。未来,我国汽车行业将继续总体保持平稳增长态势,带动我国压铸行业市场需求的持续增长。

同时,随着汽车行业对节能环保要求的日益重视,汽车轻量化,也即汽车零配件的轻量化,已经成为汽车工业发展的重要方向之一。近10年来,汽车铸件不断被质量轻的铝铸件取代,新一代汽车中钢铁黑色金属用量将大幅度减少,而铝及镁合金用量将显著增加,特别是质量比铝合金轻1/3的镁合金压铸件在汽车上的应用更将呈大幅度增长之势。有实力的进入汽车零配件市场的镁合金压铸厂商将极大受益于汽车零部件轻量化的发展趋势。

此外,作为技术型和资金密集型的压铸行业,伴随着劳动力成本上升、全球经济下行、我国经济结构转型升级,我国压铸行业未来还将呈现出如下发展趋势:

① 集成化。随着现代生产过程变得日益复杂,最终产品客户对于供应链效率要求逐步提高,市场对零部件集成化的要求越来越高,压铸企业也将逐步由单一的压铸件厂商转变为压铸、后续加工、装配、零部件集成与开发的压铸件集成厂商。

② 智能化。德国于2011年提出的工业4.0概念,在全世界掀起了工业智能化的浪潮,其中也包括压铸行业。压铸企业将实现对压铸及周边设备的各种技术工艺参数的远程实时控制及检测、压铸原料的自动输送、压铸后处理的自动化集成等,通过生产的自动化、标准化,逐步实现数字化、信息化、智能化。

③ 人才复合化。压铸企业的自动化、智能化要求技术人员对材料、模具、压铸工艺、设备、机加工等技术的全面掌握,成为复合型技术人才。

四、行业主管单位及相关法律法规

1、行业管理体制及主管部门

压铸行业的主管部门为国家发展与改革委员会、工业和信息化部,所属行业协会为中国铸造业协会。行业主管部门及行业协会职责具体如下:

部门

职能

国家发展和改革委员会

负责产业政策的研究制定、行业的管理与规划等

工业和信息化部

拟订并组织实施工业行业的规划、产业政策和标准;监测工业行业正常进行;推动重大技术装备发展和技术创新;管理通信业;指导通信信息化建设;协调维护国家信息安全

中国铸造业协会

中国铸造业协会是全国唯一经国家民政部登记注册的国家一级铸造行业组织(社团法人)。中国铸造协会具有调查研究、政策建议、组织协调、信息引导、咨询服务、维护权益、行业自律及教育培训等职能

2、行业主要法律法规及产业政策

为推进压铸行业的战略性调整及促进产业升级,优化压铸产品的品种和产品结构,提高其市场竞争力以及为实现安全生产、绿色生产,近年来,我国相继推出了一系列支持压铸行业发展的政策,具体如下:

① 2006年2月9日,国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》提出“重点研究开发满足国民经济基础产业发展需求的高性能复合材料及大型、超大型复合结构部件的制备技术,……,轻质高强金属和无机非金属结构材料,……。”

② 2008年4月14日,科技部、财政部、国家税务总局联合发布的《高新技术企业认定管理办法》将“精密压铸技术生产高性能铝合金、镁合金材及铸件”列为国家重点支持的高新技术领域。

③ 2011年6月23日,由发改委、科技部、工信部、商务部和国家知识产权局联合发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011年度)》将“高性能铝合金、镁合金、钛合金、钨合金及其复合材料,……,镁及镁合金的液态铸轧技术,……,着色、防腐技术及相关配套设备”等列入当前优先发展的高技术产业化重点领域。

④ 2013年2月6日,发改委制定的《产业结构调整指导目录(2011年本)》(2013年修正)指出“鼓励类:交通运输、高端制造及其他领域有色金属新材料生产,……,交通运输工具主承力结构用的新型高强、高韧、耐蚀铝合金材料及大尺寸制品;高精密液压铸件;轻量化材料应用,……,高强度钢、镁铝合金、复合材料、粉末冶金、高强度复合纤维等。”

⑤ 2013年5月10日,受国家工业和信息化部、国资委和财政部的联合委托,中国铸造协会经过广泛调研和深入研讨,制定的《中国铸造行业准入条件》,从企业规模、铸造方法与工艺、铸造设备、铸造质量、能源消耗、废弃物排放与治理、职业健康安全与劳动保护、人员素质等方面制定了铸造行业准入条件,对防止企业盲目建设、避免行业无序竞争提供了保证。

⑥ 2015年5月19日国务院印发《中国制造2025》,文中将发展节能与新能源汽车、车身轻量化材料列入国家大力推动重点领域突破发展的范围。

五、行业所处的生命周期、季节性特点

我国有色金属压铸行业目前增长较为稳定,生产工艺技术比较成熟,行业及商业模式特点比较清晰,整个行业处于行业生命周期的成熟期。

我国整个有色金属压铸行业的季节性特征不明显,通常仅受我国传统春节影响,从而导致每年第一季度订单及产量偏少。

六、行业与上下游的关系

有色金属压铸行业是一个产业链跨度长、覆盖面宽的产业,其产品生产过程是对压铸件进行设计、生产、加工和装配的过程。上游行业主要是铝合金锭、镁合金锭等压铸原材料生产厂商。下游行业则是包括汽车、家电、3C产品、电动工具、工业配件等在内的广泛的应用市场,其中汽车工业为有色金属压铸行业最重要的应用领域。有色金属压铸行业与上下游的关系如下图所示:

七、行业整体竞争情况

我国压铸企业数量众多,行业集中度低,企业资金实力普遍不强,研发投入较少,自主创新能力和品牌竞争力较弱,整个行业竞争激烈。大部分中小压铸厂主要生产五金、灯具、玩具等普通压铸产品,企业规模小,设备水平较低,价格竞争激烈,企业效益较低。而少数规模较大的压铸企业拥有较先进的设备与技术,能够生产符合汽车、高端电器、3C产品、电动工具、通讯等产业要求的高精密压铸件产品。这类厂商能够与下游客户建立稳定的长期合作关系,在市场竞争中处于较为有利的地位,企业效益较好。

在轻合金精密压铸件领域,特别是镁合金压铸件领域,良好的行业前景和巨大的市场需求正在吸引新的竞争者加入,包括一些大型的外资压铸企业,加剧了我国压铸行业的竞争程度。

八、行业壁垒

1、技术壁垒

有色金属压铸行业属于技术密集型行业,产品对模具、压铸设备和工艺、后处理等多道工序有非常严格的要求,只有具备了完整的技术才能生产出符合要求的产品。特别是镁合金压铸,由于镁合金具有极高的氧化活性,耐腐蚀能力很差,其生产技术和工艺的门槛较高。只有具备了较强技术研发实力的企业才能在激烈的市场竞争中占据有利地位。

2、销售渠道壁垒

压铸件产品是非标准化的产品,只有获取订单后再生产才能降低经营风险,但客户对于供应商产品的稳定性要求较高,只有具备了一定规模的生产能力、较高的质量控制体系和研发能力的压铸企业才能进入其供应链系统。一般而言,此类客户对于供应商有着严格且长期的考察体系,从与客户接洽开始,压铸厂商需要根据客户要求设计制作模具,并经过试验、检测、小批量生产等过程,生产出合格的产品,方能得到客户的认可,客户再根据其量产能力确定采购并下达量产订单,一般开发客户时间较长。因此,对于新进的压铸企业来说,成为下游客户零部件供应商面临较高的壁垒。

3、品质认证壁垒

获取全球客户认可的品质认证,例如ISO9001:2008、ISO/TS16949:2009质量管理体系认证和ISO14001:2004环境管理体系认证,对于企业进入国际市场和国内市场具有十分重要的影响,但是上述认证获取周期较长、难度较大,需要企业自身具备较强的实力和完整的管理组织模式。

八、影响该行业发展的有利和不利因素

1、影响该行业发展的有利因素

① 国家产业政策有利支持

有色金属精密压铸件行业属于资金密集型和技术密集型产业,同时也是高端制造业,对企业的技术、工艺等方面具有较高的要求,属于国家大力鼓励发展的行业。近年来我国颁布了一系列有利于铝合金、镁合金等轻质合金精密压铸件行业发展的产业政策,详见“(二)所属行业情况”之“2、行业主管单位及相关法律法规”。

② 上游铝合金、镁合金等原材料供应充足

有色金属压铸行业使用最多原材料为铝合金锭、镁合金锭等。其中,铝为当今最常用的工业金属之一,整体而言,我国铝冶炼产能过剩,供大于求,铝合金锭供应充足。此外,我国镁资源矿石总储量占世界的22.5%,居世界第一,我国镁合金供应充足,价格稳定。上游原材料的充足供应为我国有色金属压铸行业的健康发展提供了重要保障。

③ 下游行业市场需求稳定增长

作为压铸行业最重要的应用领域,我国汽车行业的平稳快速发展有力地保证了压铸行业的持续增长。同时,汽车零部件轻量化的发展趋势使得汽车工业对铝合金、镁合金等轻合金压铸件的需求快速增长,有力地促进了有色金属压铸行业的发展。此外,家电、3C产品、通讯器材、电动玩具、医疗器械等下游行业对有色金属压铸件的需求也保持稳定增长。

④ 技术进步推动产业升级

随着压铸行业的发展和技术进步,产能不断扩大,产品不断优化升级。部分精密压铸件企业掌握了关键生产环节技术,在专利技术、工业设计方面拥有自主创新能力,实现产业的不断升级进步。精密压铸件行业的产业升级将推动整个行业朝着健康有序的方向发展。

2、影响该行业发展的不利因素

① 融资渠道单一

行业内企业绝大多数为民营企业,资金来源主要为企业留存收益的滚动投入和银行间接融资,融资渠道单一,不能够较好地促进企业规模的持续扩张,使得企业较好的投资项目实施较为困难,行业内企业的后续发展潜力受到制约。

② 缺乏规模优势和产业链协同效应

目前我国压铸行业市场集中度较低,大多数企业产能规模较小,整个行业内具有规模优势的企业相对较少,只有少数企业具备新产品研发、新材料使用、模具设计与制造、精密压铸件制造、数控精加工等多个生产环境的整体制造能力。因此,行业整体难以获得生产和研发上的产业链协同效应,不利于行业整体竞争力的提升。