2023年航空鍛造行業(yè)研究 航空制造中游關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2023年航空鍛造行業(yè)研究航空制造中游關(guān)鍵環(huán)節(jié)一、鍛造：航空制造中游關(guān)鍵環(huán)節(jié)1、航空鍛造是支撐飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能提升的重要基石航空鍛造屬于高端制造業(yè)，支撐飛機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)迭代。鍛造是金屬材料、工藝和設(shè)備的結(jié)合，航空鍛造在這三方面要求均顯著高于普通鍛件，航空鍛造位于鍛造行業(yè)制高點(diǎn)。從材料端來看，航空鍛件一般選擇高比強(qiáng)度、比剛度的材料，鈦合金、高溫合金等難變形材料應(yīng)用廣泛。從工藝端來看，航空鍛件與普通機(jī)械制造工業(yè)用鍛件相比在精度和質(zhì)量方面要求更高，先進(jìn)鍛造技術(shù)如整體成形技術(shù)、等溫鍛造技術(shù)、精密輾軋技術(shù)應(yīng)用更為廣泛。從設(shè)備端來看，航空鍛造需要大型鍛壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)金屬形變的目的。據(jù)《大型航空模鍛件生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》，模鍛件制成的零件重量約占飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)重量的20-35%，占發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)重量的30-45%，是飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵零部件，其結(jié)構(gòu)型式、材料性能與質(zhì)量、制造成本是決定飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、可靠性、壽命和經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一。航空鍛造位于產(chǎn)業(yè)鏈中游，是航空制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。飛機(jī)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造產(chǎn)業(yè)鏈上游為各類原材料供應(yīng)商，包括高溫合金、鈦合金、鋁合金、高強(qiáng)鋼等金屬材料。鍛造企業(yè)利用鍛壓設(shè)備基于一定工藝將原料加工為力學(xué)性能優(yōu)良的金屬鍛件，產(chǎn)品交付給主機(jī)廠進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，合格產(chǎn)品交由機(jī)加及結(jié)構(gòu)件制造商裝配為結(jié)構(gòu)件，最終由主機(jī)廠進(jìn)行總裝。整體化、精密化發(fā)展下鍛件機(jī)加工余量逐步減小，鍛件附加值及鍛造重要性進(jìn)一步提升。在新一代材料性能提升前提下，整體成形工藝應(yīng)用日益廣泛，整體鍛造作為其中的關(guān)鍵技術(shù)得到普及。據(jù)《世界航空航天制造技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢研究》，整體成形技術(shù)可將幾十甚至幾百個(gè)零件減少成1個(gè)或幾個(gè)零件，減少分段和后續(xù)焊接操作，也可大幅減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，減少加工廢料，降低裝配成本。相較于普通模鍛，精密鍛造機(jī)加工余量顯著減小，可減小后續(xù)機(jī)加工工序。根據(jù)《精密鍛造成型技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展》，精密鍛造成形技術(shù)可應(yīng)用于精化毛坯，從而實(shí)現(xiàn)利用鍛造技術(shù)取代粗機(jī)械加工工序。隨著鍛件精度逐步提高，或?qū)⑻娲附拥炔糠謧鹘y(tǒng)機(jī)械加工業(yè)務(wù)，鍛件附加值提升的同時(shí)鍛造環(huán)節(jié)重要性將進(jìn)一步提升。2、機(jī)體結(jié)構(gòu)鍛件：飛機(jī)關(guān)鍵承力部件，一體化鍛造趨勢鍛件在機(jī)體結(jié)構(gòu)中主要應(yīng)用于機(jī)身、機(jī)翼、尾翼、起落架等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部分。由于鍛件具有良好的承力性能，在機(jī)體結(jié)構(gòu)件中應(yīng)用廣泛，包括機(jī)身、機(jī)翼、尾翼中的關(guān)鍵承力部件以及起落架主體部分。根據(jù)不同部件的工作特點(diǎn)，應(yīng)用材料也有所不同。在技術(shù)發(fā)展方向上，先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)鍛件一體化鍛造發(fā)展趨勢顯著。機(jī)身部件為飛機(jī)關(guān)鍵承力部件，機(jī)身鍛件材料主要為鋁合金和鈦合金。機(jī)身是飛機(jī)的重要部件，是整架飛機(jī)的受力基礎(chǔ)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由橫向的隔框和縱向的長桁、桁梁構(gòu)成。隔框分為普通框和加強(qiáng)框兩大類，普通框用來維持機(jī)身截面形狀，加強(qiáng)框還要將裝載的質(zhì)量力和其他部件上的載荷經(jīng)接頭傳導(dǎo)至機(jī)身結(jié)構(gòu)上的集中力加以擴(kuò)散并傳導(dǎo)給機(jī)身蒙皮。根據(jù)《鋁合金航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形機(jī)理與預(yù)測研究》，在高機(jī)動(dòng)性飛行器中鈦合金占比顯著提升，但在民用大飛機(jī)中鋁合金應(yīng)用廣泛。據(jù)《關(guān)于先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)制造用鈦概述》，F(xiàn)-15機(jī)身可分為3段，前端包括雷達(dá)罩、座艙、電子設(shè)備艙等主要結(jié)構(gòu)材料為鋁合金，中端前3個(gè)框?yàn)殇X合金，后3個(gè)框?yàn)殁伜辖?，后端為全鈦合金設(shè)計(jì)。機(jī)翼與尾翼為飛機(jī)提供升力以及進(jìn)行方向操控，機(jī)翼及尾翼鍛件材料主要為鋁合金和鈦合金。機(jī)翼的主要功用是為飛機(jī)提供升力，常安裝起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)等其它部件，內(nèi)部多用來收藏主起落架或攜帶燃油，軍用戰(zhàn)機(jī)往往在機(jī)翼下布置多種外掛。尾翼主要用于保證飛機(jī)縱向和橫向的平衡與安定性，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的縱向和航線的操縱。機(jī)翼內(nèi)部元件一般包括縱向的翼梁、長桁、腹板以及橫向的翼肋，其中翼梁為機(jī)翼主要縱向受力件。機(jī)翼鍛件材料主要為鋁合金和鈦合金，先進(jìn)軍機(jī)多使用鈦合金鍛件，據(jù)《先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)制造用鈦概述》，F(xiàn)22機(jī)翼的前梁、平尾轉(zhuǎn)軸、下部縱梁、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、尾部接頭等均為鈦合金鍛件。起落架內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，起落架鍛件材料主要為超高強(qiáng)度鋼。起落架供飛機(jī)起飛、著陸時(shí)在地面或水上滑跑、滑行以及移動(dòng)和停放，是飛機(jī)主要結(jié)構(gòu)件之一?，F(xiàn)代飛機(jī)起落架包括減震裝置、受力支柱、機(jī)輪、剎車裝置、收放機(jī)構(gòu)和其他一些系統(tǒng)，是一種復(fù)雜的機(jī)械裝置。隨著現(xiàn)代飛機(jī)載荷日益增大，起落架也隨之增大，鍛件在起落架系統(tǒng)中起到重要支撐作用。起落架鍛件材料主要為高強(qiáng)度鋼，據(jù)《飛機(jī)起落架用超高強(qiáng)度鋼應(yīng)用現(xiàn)狀及展望》，當(dāng)今世界95%以上的飛機(jī)起落架采用超高強(qiáng)度鋼制造。先進(jìn)直升機(jī)復(fù)合材料應(yīng)用更廣泛，機(jī)體鍛件主要為起落架及傳動(dòng)部件。復(fù)合材料自70年代起在直升機(jī)上得到廣泛應(yīng)用，最初應(yīng)用于蒙皮等次要機(jī)構(gòu)上，90年代后廣泛應(yīng)用于隔框、桁條等機(jī)體主結(jié)構(gòu)件。根據(jù)《復(fù)合材料在直升機(jī)上的應(yīng)用與發(fā)展》，NH-90戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸直升機(jī)復(fù)合材料用量達(dá)95%，僅動(dòng)力艙平臺(tái)、隔板仍采用金屬件。鍛件在直升機(jī)體上應(yīng)用范圍較小，主要為直升機(jī)部分旋翼系統(tǒng)（包括軸、中央件以及連接件）及起落架，其中大型直升機(jī)槳轂中央件屬于超大型鍛件，材料主要為鈦合金。3、發(fā)動(dòng)機(jī)鍛件：結(jié)構(gòu)多樣分布廣泛，強(qiáng)調(diào)難變形材料應(yīng)用鍛件在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用廣泛，主要起承力、傳力、包容等作用。由于鍛造可顯著提升金屬材料性能，鍛件在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用廣泛，根據(jù)應(yīng)用部位可分為冷端、熱端以及附件，根據(jù)工藝及形狀不同可分為盤、環(huán)（含部分機(jī)匣）、軸、葉片鍛件以及中小結(jié)構(gòu)件。由于難變形材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中使用較多，等溫模鍛等鍛造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形件類型多，分布廣，包括導(dǎo)向器外環(huán)、燃燒室外套安裝邊及外套后安裝邊、加力燃燒室安裝邊、卡環(huán)、前后內(nèi)半環(huán)、靜子內(nèi)半環(huán)塊、封嚴(yán)環(huán)、級(jí)間封嚴(yán)環(huán)、內(nèi)封嚴(yán)環(huán)、盤心篦齒環(huán)、外篦齒環(huán)等，根據(jù)部位不同主要起到承力、封嚴(yán)、固定、連接作用。其中承受軸向力和起連接作用的環(huán)形件一般選用自由鍛件或軋制環(huán)形件，高轉(zhuǎn)速、高溫條件工作的環(huán)形件則多為模鍛件。環(huán)鍛件常用材料為不銹鋼、彈簧鋼、高溫合金、鈦合金。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣為重要支撐、傳力和包容結(jié)構(gòu)件。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣根據(jù)形狀可分為環(huán)形機(jī)匣和箱體機(jī)匣，其中箱體機(jī)匣由于形狀較為復(fù)雜，多使用鑄造毛坯。環(huán)形機(jī)匣包括進(jìn)氣機(jī)匣、風(fēng)扇機(jī)匣、壓氣機(jī)機(jī)匣、渦輪機(jī)匣等，是發(fā)動(dòng)機(jī)的承力部件，廣泛采用鍛造毛坯。發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形機(jī)匣鍛件材料包括鋁鎂合金、鈦合金以及高溫合金，以鋁鎂合金為材料的機(jī)匣殼體多為等直徑、大壁厚對(duì)開式或整體式結(jié)構(gòu)，重量較重且工藝流程復(fù)雜；以鈦合金和高溫合金為材料的機(jī)匣殼體多為薄壁焊接結(jié)構(gòu)的對(duì)開式或整體式環(huán)形機(jī)匣，重量較輕、剛性較差且加工難度大。發(fā)動(dòng)機(jī)盤鍛件主要為風(fēng)扇盤、壓氣機(jī)盤和渦輪盤，材料主要為鈦合金和變形高溫合金。航空發(fā)動(dòng)機(jī)中包含大量圓盤類零部件，其毛坯大多為鍛件，作為轉(zhuǎn)動(dòng)件長期在高溫高壓和交變載荷下工作，對(duì)于鍛造工藝和材料有較高要求，根據(jù)《航空制造手冊》，盤類件工作轉(zhuǎn)速在10000r/min以上，渦輪盤工作溫度500-800℃，壓氣機(jī)盤工作溫度0-430℃。發(fā)動(dòng)機(jī)盤鍛件根據(jù)應(yīng)用部位不同可分為風(fēng)扇盤、壓氣機(jī)盤和渦輪盤鍛件。壓氣機(jī)盤常用材料包括高強(qiáng)鋁合金、鈦合金、鎳基高溫合金，部分盤鍛件用于整體葉盤的加工。渦輪盤材料主要為變形高溫合金，利用熱等靜壓技術(shù)鍛壓的粉末高溫合金渦輪盤在新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)中逐漸得到廣泛應(yīng)用。鍛造葉片主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇和壓氣機(jī)，材料主要為鈦合金、鋁合金和高溫合金。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片種類多，數(shù)量大，形狀復(fù)雜，材質(zhì)性能要求高，據(jù)《航空制造手冊》，葉片制造工作量占發(fā)動(dòng)機(jī)制造工作總量的30%以上，葉片模壓在發(fā)動(dòng)機(jī)制造中發(fā)揮著重要作用。葉片模鍛件屬于長軸類鍛件，多應(yīng)用于風(fēng)扇以及壓氣機(jī)，根據(jù)葉身型面單面加工余量大小可分為普通模鍛葉片、小余量模鍛葉片、半精鍛葉片以及精鍛葉片，其中模鍛葉片材料包括不銹鋼、鋁合金、鈦合金以及高溫合金，精鍛葉片材料主要為鋁合金和鈦合金。發(fā)動(dòng)機(jī)軸鍛件損耗較快，根據(jù)功能可分為高壓壓氣機(jī)軸、低壓壓氣機(jī)軸、風(fēng)扇軸、高壓渦輪軸、低壓渦輪軸等，根據(jù)軸件構(gòu)型可分為空心長軸類軸、軸頸類軸、鼓筒類軸。軸類零件毛坯多為鍛造工藝制造，相對(duì)尺寸較大且具有多級(jí)變截面特征，強(qiáng)韌性要求較高。我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸鍛件材料主要為高溫合金和高強(qiáng)度鋼，其中高壓渦輪后軸材料主要為變形高溫合金。發(fā)動(dòng)機(jī)中、小構(gòu)件種類多、分布廣，其特點(diǎn)為生產(chǎn)不需要大型設(shè)備、單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上件號(hào)多但數(shù)量少。毛坯為模鍛件或自由鍛件的中小構(gòu)件包括活塞及組件、軸承支座、封嚴(yán)件（包括封氣和封油套）、連接件（如聯(lián)軸器等）、承力支架（連接發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)）、活動(dòng)連接件、轉(zhuǎn)接件（如液壓泵轉(zhuǎn)接座）、噴油嘴殼體等。發(fā)動(dòng)機(jī)中小鍛件的材料應(yīng)用因使用部位而異，包括不銹鋼、鋁合金、鈦合金、高溫合金等。二、設(shè)備為基，航空鍛造大型、精密化發(fā)展1、鍛壓設(shè)備和工藝共同決定金屬材料性能提高幅度鍛造是傳統(tǒng)金屬加工工藝，核心為金屬材料的熱變形和熱處理。鍛造是一種通過鍛壓設(shè)備對(duì)金屬坯料施加壓力，使其發(fā)生塑性形變并獲得優(yōu)良性能和尺寸的加工方法。相較于鑄造和機(jī)械加工，經(jīng)過鍛造的金屬可以消除在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松、焊態(tài)孔洞等缺陷，并可獲得較細(xì)的金屬晶粒，保留完整的金屬流線，從而達(dá)到優(yōu)化內(nèi)部金屬組織結(jié)構(gòu)，提升金屬性能的目的。相較于沖壓，鍛造屬于熱工藝加工，鍛造過程對(duì)于金屬材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)重塑起到較大作用，在加工過程中難以檢測產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)經(jīng)過鍛造的產(chǎn)品熱處理環(huán)節(jié)也對(duì)產(chǎn)品性能有較大影響。因此鍛造工藝的核心在于金屬材料的熱變形和熱處理。鍛造過程的難點(diǎn)為設(shè)備與工藝的結(jié)合，設(shè)備對(duì)于工藝實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。對(duì)于鍛造企業(yè)來說，鍛壓設(shè)備為核心資產(chǎn)，決定鍛造企業(yè)生產(chǎn)能力和工藝實(shí)現(xiàn)。鍛壓設(shè)備根據(jù)施加壓力的方式不同可分為鍛錘類（沖擊能量限制）、機(jī)械壓力類（沖力和行程限制）、螺旋壓力機(jī)類（能量限制）、液壓機(jī)類（沖力限制），生產(chǎn)時(shí)需根據(jù)鍛件的尺寸、結(jié)構(gòu)、材料以及工藝要求進(jìn)行設(shè)備選擇。鍛壓設(shè)備是實(shí)現(xiàn)特定鍛造工藝的關(guān)鍵，根據(jù)三角防務(wù)招股說明書，公司多種類型鍛件生產(chǎn)專利均圍繞核心設(shè)備400MN鍛壓機(jī)展開。由于鍛壓設(shè)備大多單價(jià)較高，如何最大化利用鍛壓設(shè)備并使其與鍛造工藝結(jié)合，是鍛造過程的難點(diǎn)。鍛造根據(jù)成型工藝不同分為自由鍛、模鍛、碾環(huán)。根據(jù)成形機(jī)理不同，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環(huán)、特殊鍛造等。由于自由鍛件材料利用率較低，產(chǎn)品一致性較難保證，在航空鍛造領(lǐng)域模鍛與碾環(huán)逐步取代自由鍛成為主流工藝。碾環(huán)工藝即徑向軋制，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形件制備中應(yīng)用廣泛，且可以制備超大型環(huán)件，據(jù)《高溫合金環(huán)形件環(huán)扎工藝研究進(jìn)展》，碾環(huán)工藝制備的高溫合金環(huán)形件較自由鍛件表面質(zhì)量好、尺寸精度高、組織更均勻。自由鍛目前往往成為制胚的主要手段，操作靈活且成本較低。2、模鍛：一體化成形依托重型設(shè)備，等溫鍛為精密成型重要工藝模鍛可用于形狀復(fù)雜鍛件制造，適用于批量生產(chǎn)。模鍛指借助專用模鍛設(shè)備，利用模鍛模具成型的鍛造工藝，具有生產(chǎn)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、尺寸精確、加工余量小、可鍛制復(fù)雜形狀鍛件的優(yōu)點(diǎn)，適用于批量生產(chǎn)。模鍛根據(jù)模具形狀可分為開式模鍛和閉式模鍛，其中閉式模鍛材料利用率更高，鍛件金屬流線型更好，更適用于難變形金屬材料鍛造，但對(duì)毛坯要求較為精確，否則會(huì)造成模具損毀。根據(jù)變形溫度可分為熱模鍛、冷模鍛、溫模鍛，其中冷模鍛與溫模鍛鍛造精度更高，是未來的發(fā)展方向。航空大型鍛件一體化成形是重要發(fā)展方向，大型鍛壓設(shè)備是關(guān)鍵。航空模鍛件整體化可顯著提高構(gòu)件整體剛性，減少裝配誤差并減少機(jī)加臺(tái)時(shí)，減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量并降低材料消耗。據(jù)《大型航空模鍛件的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》，F(xiàn)102殲擊機(jī)采用長度達(dá)3.2m的鋁合金整體大梁精密模鍛件取代原設(shè)計(jì)的272種零件和3200個(gè)鉚釘，使得飛機(jī)減重45.5-54.5kg，解決機(jī)加工工時(shí)50%；安22運(yùn)輸機(jī)機(jī)身采用20個(gè)大型隔框整體模鍛件，共減少800個(gè)零件，減輕飛機(jī)機(jī)體重量1000kg，減少機(jī)加工工時(shí)15-20%。航空大型模鍛件的生產(chǎn)依托于大型鍛壓設(shè)備和先進(jìn)模鍛工藝，前者是實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，目前全世界僅有美國、俄羅斯、法國以及我國有鍛壓能力超過4萬噸的大型模鍛液壓設(shè)備，我國大型鍛壓設(shè)備數(shù)量居世界首位，二重萬航800MN模鍛液壓機(jī)是世界最大模鍛液壓機(jī)，三角防務(wù)400MN大型模鍛液壓機(jī)是世界最大單缸模鍛液壓機(jī)。精密鍛造可大幅提高零部件生產(chǎn)效率，等溫鍛壓設(shè)備性能參數(shù)要求高。精密鍛造成形（凈成形）是指零件鍛造成形后只需少量加工或不再加工即符合零件要求的成型技術(shù)，可以顯著節(jié)約材料和能源、減少加工工序和設(shè)備、提升生產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。精密鍛造技術(shù)按照成型溫度不同可分為熱精鍛、冷精鍛、溫精鍛、復(fù)合精鍛、等溫精鍛等，其中等溫精鍛在航空鍛造中應(yīng)用較為廣泛，常用于鈦合金、鋁合金、鎂合金等難變形材料的精密成型。據(jù)《等溫精密鍛造技術(shù)的研究進(jìn)展》，F(xiàn)-15戰(zhàn)斗機(jī)中某鈦合金隔框零件質(zhì)量為10kg，普通模鍛毛坯質(zhì)量達(dá)154kg，而等溫近凈形模鍛件質(zhì)量僅為29kg，每件減少了125kg的機(jī)加工量。據(jù)《航空工業(yè)中的鍛壓技術(shù)及其發(fā)展》，采用等溫鍛造的渦輪盤可使零件重量減輕30%，燃油消耗減少30%。等溫鍛造技術(shù)需要配置等溫鍛壓機(jī)以及相應(yīng)的等溫鍛造系統(tǒng)，據(jù)清華大學(xué)天津高端設(shè)備研究院，三角防務(wù)300MN等溫模鍛液壓機(jī)可實(shí)現(xiàn)超低恒速度和恒應(yīng)變速率鍛造，設(shè)備控制精度與鍛造精度均達(dá)到世界一流水平。利用多向模鍛可完成復(fù)雜鍛件的加工，普通模鍛液壓機(jī)進(jìn)行局部改造可滿足工藝要求。多向模鍛技術(shù)結(jié)合普通模鍛和擠壓的特點(diǎn)，在模具閉合后幾個(gè)重頭可在不同方向?qū)γ鬟M(jìn)行擠壓，從而在一次加熱和壓機(jī)的一次行程中完成復(fù)雜鍛件，尤其是帶內(nèi)空腔或凹凸外形鍛件的成形，材料利用率高。多向模鍛已應(yīng)用于航空鍛件中，據(jù)《多向模鍛制造技術(shù)及其裝備研制》，多向模鍛制造的起落架鍛件壽命可提高3-4倍，制造成本可降低20%，英美飛機(jī)起落架等筒形零件多利用多向模鍛進(jìn)行制備。難變形材料的多向模鍛既可以投資重型多向模鍛設(shè)備，也可在普通模鍛液壓機(jī)基礎(chǔ)上添加施力機(jī)架或裝置。3、環(huán)鍛：精密碾軋工藝提升環(huán)鍛件質(zhì)量，產(chǎn)線智能化要求較高航空環(huán)鍛件的主要生產(chǎn)工序包括下料（按照原材料棒材大小及工藝要求進(jìn)行下料）、加熱、鍛造（主要包括采用液壓機(jī)進(jìn)行制坯；采用輾環(huán)機(jī)對(duì)坯料進(jìn)行擴(kuò)孔、輾環(huán)工序）、脹形（采用脹形機(jī)使鍛件毛坯厚度減薄、內(nèi)外徑擴(kuò)大）、熱處理、機(jī)械加工、理化檢測、成品檢驗(yàn)。碾環(huán)工藝已逐步成為環(huán)鍛件主要制備工藝。碾環(huán)工藝即徑向軋制，是借助碾環(huán)機(jī)使環(huán)件產(chǎn)生連續(xù)的局部塑性形變，最終實(shí)現(xiàn)壁厚減小、直徑擴(kuò)大、截面輪廓成型的塑性加工工藝，與傳統(tǒng)鍛造工藝相比可大幅降低設(shè)備噸位和投資，是無縫環(huán)件的先進(jìn)加工技術(shù)。碾環(huán)工藝在航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形件制備中應(yīng)用廣泛，且可以制備超大型環(huán)件，據(jù)《高溫合金環(huán)形件環(huán)扎工藝研究進(jìn)展》，環(huán)形軋制技術(shù)由于具有產(chǎn)品尺寸精確、組織致密、表面質(zhì)量好、成型效率高等優(yōu)點(diǎn)，成為航空航天高性能環(huán)形件制備的首選工藝。碾環(huán)機(jī)為碾環(huán)的核心設(shè)備，智能產(chǎn)線對(duì)實(shí)現(xiàn)精密碾軋有顯著作用。環(huán)形件在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用廣泛，精密輾軋技術(shù)對(duì)于提升環(huán)鍛件的組織結(jié)構(gòu)均勻性有較大幫助。據(jù)《大型環(huán)件熱輾擴(kuò)成形寬展的工藝因素效應(yīng)研究》在碾環(huán)過程中由于沒有軸向錐輥的約束作用，環(huán)件會(huì)沿軸向產(chǎn)生伸長變形（寬展），而寬展通常需要在后續(xù)機(jī)加工中被切除，對(duì)于材料和能量均形成無效消耗，因此精密碾軋技術(shù)至關(guān)重要。據(jù)《環(huán)件精密軋制成形技術(shù)研究及應(yīng)用》，工作參數(shù)調(diào)節(jié)方便的柔性環(huán)件軋制設(shè)備目前已受到重視，此外引用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)可以在線監(jiān)測軋制毛坯幾何精度、重量誤差和材料性能等變化，優(yōu)化軋制參數(shù)并提高環(huán)形產(chǎn)品性能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)精密碾軋。鍛造和輾環(huán)工藝主要由相應(yīng)鍛壓機(jī)和輾環(huán)機(jī)完成，后續(xù)脹形和熱處理工藝對(duì)提升鍛件性能尤為重要。根據(jù)《GH4169合金低壓渦輪機(jī)匣異形環(huán)鍛件脹形工藝》，軋制后采用脹形工藝得到的低壓渦輪機(jī)匣異形環(huán)鍛件的尺寸精度更高，力學(xué)性能和組織均勻性有所提升；在保證低壓渦輪機(jī)匣異形環(huán)鍛件形狀尺寸滿足粗加工要求的前提下，使鍛件質(zhì)量減少135kg，材料利用率提高17%，從而可顯著降低生產(chǎn)成本。硬度性能和疲勞性能是衡量金屬材料性能的重要指標(biāo)，是航空鍛件檢驗(yàn)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)；熱處理工藝是增強(qiáng)鍛件的強(qiáng)度和疲勞壽命，提高鍛件使用性能的關(guān)鍵。三、軍機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)高景氣需求，穩(wěn)定格局打造專業(yè)化、規(guī)?；瘍?yōu)勢1、機(jī)身與發(fā)動(dòng)機(jī)鍛造各百億級(jí)市場，“軍轉(zhuǎn)民”空間廣闊軍機(jī)數(shù)量與結(jié)構(gòu)存在差距，升級(jí)列裝加速。當(dāng)前我國軍機(jī)數(shù)量與結(jié)構(gòu)均與美國、俄羅斯等存在較大差距，機(jī)隊(duì)擴(kuò)編需求確定，軍機(jī)市場空間廣闊。據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)網(wǎng)研究，動(dòng)力系統(tǒng)約占軍機(jī)總價(jià)值量的25%；根據(jù)證券導(dǎo)報(bào)，鍛件在飛機(jī)構(gòu)件價(jià)值占比約6-9%?；谝陨涎芯浚覀兗僭O(shè)未來十年參照美國將各類軍機(jī)擴(kuò)編、等比例換代以及更新?lián)Q代至美國的約60%水平，其中對(duì)于不同類型飛機(jī)的擴(kuò)編比例，參考我國現(xiàn)狀、技術(shù)實(shí)力和與美軍不同需求有不同程度修正。參考國外對(duì)應(yīng)軍機(jī)采購價(jià)格，在此基礎(chǔ)上分別測算各類型軍機(jī)增量和對(duì)應(yīng)的市場需求，預(yù)計(jì)未來十年國內(nèi)軍機(jī)增量市場空間超20000億元，對(duì)應(yīng)機(jī)身鍛件市場空間超1300億元，平均每年市場需求超130億元。先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期長，所需研制投入大，其研發(fā)階段成本約占全生命周期成本的10%，考慮到鍛件作為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件，研制階段即產(chǎn)生可觀需求。軍用小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)與國外存在差距，目前國產(chǎn)戰(zhàn)機(jī)配套仍有大量國外發(fā)動(dòng)機(jī)；隨著國產(chǎn)先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)逐步成熟并進(jìn)入批產(chǎn)，空間廣闊。航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境惡劣，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件所承受的氣動(dòng)負(fù)荷、熱負(fù)荷和離心負(fù)荷更大，構(gòu)件內(nèi)部工作應(yīng)力提高下斷裂故障幾率提升，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命短于機(jī)體壽命；此外實(shí)戰(zhàn)演訓(xùn)消耗增加，進(jìn)一步帶動(dòng)換發(fā)與維修市場需求。我們根據(jù)軍機(jī)市場存量與增量需求，參考國外對(duì)應(yīng)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)采購價(jià)格，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步測算軍機(jī)列裝備發(fā)、換發(fā)和發(fā)動(dòng)機(jī)維修三方面的市場需求，預(yù)計(jì)未來十年國內(nèi)軍用航發(fā)市場空間超6000億元。假設(shè)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)新機(jī)，鍛件價(jià)值占比為20%；鍛件是靜態(tài)構(gòu)件、維修需求少，假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)維修中鍛件價(jià)值占比為1%。測算得到未來十年國內(nèi)軍用航發(fā)鍛件市場空間超900億元，平均每年市場需求近百億元。國產(chǎn)大飛機(jī)適時(shí)啟航，國產(chǎn)商用發(fā)動(dòng)機(jī)譜系逐步確立。根據(jù)商飛公司預(yù)測，到2041年我國民用客機(jī)機(jī)隊(duì)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)10007架，未來20年交付新機(jī)9284架，其中支線客機(jī)958架，單通道客機(jī)6398架，雙通道客機(jī)2038架。國產(chǎn)民機(jī)體系發(fā)展提速進(jìn)入新階段，2022年末支線客機(jī)ARJ21交付第100架，窄體干線客機(jī)C919順利完成首架交付。國產(chǎn)配套商用發(fā)動(dòng)機(jī)譜系逐步完善，其中支線客機(jī)配套發(fā)動(dòng)機(jī)CJ-500已完成設(shè)計(jì)；單通道客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)CJ-1000已開始裝機(jī)考核；雙通道客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)CJ-2000模型亮相2022航展。國產(chǎn)大飛機(jī)與國產(chǎn)商發(fā)前景廣闊，有望帶來配套鍛件市場巨大需求增量。航空“轉(zhuǎn)包”生產(chǎn)成為全球航空飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)制造商普遍采用的供應(yīng)鏈合作模式，亞太地區(qū)承接訂單不斷增加。根據(jù)航亞科技招股說明書，按照國際航空發(fā)展慣例，航空飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出方至少得向輸入市場轉(zhuǎn)包生產(chǎn)不低于20%的零部件份額；目前全球發(fā)動(dòng)機(jī)零部件總體“轉(zhuǎn)包”市場規(guī)模約100億美元左右，我國在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件總體轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)中市場份額占比接近10%。航發(fā)體系內(nèi)的公司承接了較多國際轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)，以航宇科技和航亞科技為代表的民企，分別憑借機(jī)匣等環(huán)形鍛件和精鍛葉片領(lǐng)域技術(shù)優(yōu)勢，充分參與外貿(mào)市場競爭，獲得了較高的市場份額。2、專業(yè)化發(fā)展下格局穩(wěn)定，鍛造企業(yè)進(jìn)入業(yè)績釋放期國內(nèi)航空鍛造經(jīng)歷專業(yè)化發(fā)展，已形成較為穩(wěn)定的配套結(jié)構(gòu)和競爭格局。中航重機(jī)作為航空工業(yè)體系內(nèi)企業(yè)，子公司安大鍛造、宏遠(yuǎn)鍛造是國內(nèi)最早從事航空鍛件研制的企業(yè)，擁有明顯的技術(shù)積累和市場先發(fā)優(yōu)勢，產(chǎn)品涵蓋機(jī)體結(jié)構(gòu)鍛件、發(fā)動(dòng)機(jī)鍛件全類型；萬航模鍛由二重集團(tuán)與航空工業(yè)共同持股，在大型模鍛件領(lǐng)域具有優(yōu)勢地位。以三角防務(wù)、航宇科技和派克新材為代表的民企，順應(yīng)下游需求增長，積極培育專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)優(yōu)勢、參與軍品市場競爭，成為主機(jī)單位重要配套供應(yīng)商。飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)件鍛造領(lǐng)域，宏遠(yuǎn)公司精于大中型模鍛件生產(chǎn)，同時(shí)內(nèi)生外延補(bǔ)件號(hào)短板，持續(xù)提升大型模鍛件生產(chǎn)能力，景航公司在中小型鍛件領(lǐng)域具備較強(qiáng)競爭優(yōu)勢和較高市場份額。三角防務(wù)與萬航模鍛借助400MN液壓機(jī)和800MN液壓機(jī)大型設(shè)備優(yōu)勢，主要承擔(dān)國內(nèi)先進(jìn)軍機(jī)大型機(jī)體結(jié)構(gòu)件配套。航空發(fā)動(dòng)機(jī)鍛件領(lǐng)域，安大公司是國內(nèi)最早從事航空環(huán)形鍛件研制的企業(yè)、在批產(chǎn)型號(hào)環(huán)形鍛件市場具備優(yōu)勢，也是目前國內(nèi)最大的航空環(huán)鍛件生產(chǎn)企業(yè)。航宇科技專注環(huán)鍛件，全面參與國內(nèi)軍用航發(fā)預(yù)研、在研和型號(hào)改進(jìn)工作，是世界主流航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商亞太地區(qū)主要環(huán)鍛件供應(yīng)商之一，并參與商發(fā)長江系列發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作。派克新材作為國內(nèi)航空環(huán)鍛件專業(yè)化企業(yè)，參與多個(gè)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)研制和配套，境外市場與RR和GE的長協(xié)訂單不斷推進(jìn)?！笆奈濉毖b備需求放量，航空鍛造板塊業(yè)績表現(xiàn)亮眼。2021年以來，伴隨下游飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)批產(chǎn)型號(hào)列裝放量，以及新型號(hào)研發(fā)接力需求牽引，航空鍛造作為中游重要配套環(huán)節(jié)，進(jìn)入業(yè)績釋放期。中航重機(jī)、三角防務(wù)、航宇科技、派克新材2021年凈利潤增速均超過80%，2022上半年增速均超過50%。內(nèi)部改革與提質(zhì)增效帶來中航重機(jī)2019年以來凈利率快速提升，2021年以來凈利率突破10%；規(guī)?？焖俜帕肯?，航宇科技凈利率穩(wěn)步提升，2022上半年凈利率超過15%；三角防務(wù)和派克新材分別保持著30%以上和15%以上較高的凈利率水平。從軍品鍛造可比業(yè)務(wù)收入對(duì)比來看，中航重機(jī)深耕行業(yè)、全面參與各型號(hào)配套，同時(shí)供應(yīng)機(jī)身和發(fā)動(dòng)機(jī)鍛件，收入體量明顯高于民企公司，航空鍛造業(yè)務(wù)收入保持穩(wěn)健增長趨勢。三角防務(wù)和派克新材得益于主要配套型號(hào)批產(chǎn)放量，收入端增速領(lǐng)先，2021年以來航空（航天）鍛造業(yè)務(wù)收入連續(xù)近翻倍增長。航宇科技外貿(mào)業(yè)務(wù)收入占比相對(duì)較高，伴隨境內(nèi)航發(fā)需求增長、境外商發(fā)需求后恢復(fù)，2021年以來收入增長提速。從軍品鍛造可比業(yè)務(wù)毛利率對(duì)比來看，中航重機(jī)作為體系內(nèi)企業(yè)承擔(dān)軍品任務(wù)，配套型號(hào)廣、產(chǎn)品件號(hào)多，部分低附加值產(chǎn)品對(duì)整體效率與盈利能力有所拖累，毛利率相對(duì)較低，2021年航空鍛造業(yè)務(wù)毛利率為28.9%。三角防務(wù)大型模鍛件產(chǎn)品應(yīng)用于先進(jìn)軍機(jī)，產(chǎn)品價(jià)值量較高，4萬噸大型設(shè)備先進(jìn)性有助于提升材料利用率，型號(hào)批產(chǎn)伴隨工藝穩(wěn)定和成熟，近年來毛利率保持在45%以上的較高水平。派克新材航空航天鍛件業(yè)務(wù)得益于型號(hào)批產(chǎn)放量，近年來毛利率有所波動(dòng)、整體處于較高水平，2022上半年毛利率為44.4%。航宇科技外貿(mào)業(yè)務(wù)比重相對(duì)較高、毛利率較境內(nèi)軍品低；根據(jù)公司最新公告，2022Q1-Q3航空鍛件業(yè)務(wù)毛利率為34.97%，盈利能力呈現(xiàn)穩(wěn)定提升趨勢。軍品鍛造業(yè)務(wù)成本構(gòu)成來看，主要公司較為接近，材料費(fèi)用比重在75-80%左右，人工費(fèi)用比重小于5%，制造費(fèi)用比重在15-20%水平。伴隨工藝優(yōu)化成熟與智能化產(chǎn)線改造，成本端整體呈現(xiàn)制造費(fèi)用和人工費(fèi)用比重下降趨勢。航空鍛造屬技術(shù)密集型行業(yè)，研發(fā)周期長且具有定制化特征，同步研發(fā)是參與型號(hào)配套的關(guān)鍵，通過研發(fā)優(yōu)化工藝與技術(shù)，能夠提升材料利用率與降低成本。從主要公司研發(fā)投入來看，中航重機(jī)研發(fā)投入金額最高，21年重點(diǎn)監(jiān)控的32項(xiàng)武器裝備型號(hào)在研項(xiàng)目有序推進(jìn)，21項(xiàng)新增重點(diǎn)科研項(xiàng)目完成研制合同或技術(shù)協(xié)議簽訂。航宇科技研發(fā)費(fèi)用率最高，2022上半年研發(fā)費(fèi)用率達(dá)5.9%，在研項(xiàng)目數(shù)量達(dá)到45項(xiàng)，研發(fā)人員數(shù)量大幅增加。持續(xù)的研發(fā)投入推動(dòng)鍛造企業(yè)技術(shù)進(jìn)步與效益提升。3、募投助力企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)，規(guī)?；A段戰(zhàn)略存在差異航空鍛造主要企業(yè)經(jīng)歷專業(yè)化發(fā)展階段，在各自見長領(lǐng)域形成一定壁壘，并具備規(guī)模化優(yōu)勢。主戰(zhàn)裝備批產(chǎn)放量需求牽引，鍛造企業(yè)提前布局?jǐn)U產(chǎn)能，中航重機(jī)2018年定增，三角防務(wù)、派克新材、航宇科技在2019-2021年IPO，通過新建產(chǎn)線與擴(kuò)充設(shè)備，解決關(guān)鍵產(chǎn)能瓶頸環(huán)節(jié)。產(chǎn)能陸續(xù)進(jìn)入投放期，保障軍品交付需求，支撐新訂單承接，航空鍛造行業(yè)景氣持續(xù)向上。根據(jù)自身發(fā)展階段、技術(shù)與資源稟賦特點(diǎn)，主要企業(yè)在當(dāng)前階段的發(fā)展戰(zhàn)略呈現(xiàn)出一定差異化特征。中航重機(jī)2021年定增募資，針對(duì)宏遠(yuǎn)大型、精密模鍛件，以及安大特種材料鍛件生產(chǎn)能力不足問題，進(jìn)行產(chǎn)線和產(chǎn)品升級(jí)。2022年12月公告與貴州省雙龍區(qū)政府達(dá)成合作，計(jì)劃以“1+6”形式統(tǒng)籌建設(shè)研究院+6個(gè)產(chǎn)業(yè)基地，拓展精密鑄造、機(jī)加及鈦合金、高溫合金材料業(yè)務(wù)。2023年1月公司與南山鋁業(yè)簽署合作意向協(xié)議，借力南山鋁業(yè)5萬噸模鍛壓機(jī)設(shè)備優(yōu)勢，加速大型模鍛件能力建設(shè)。民營企業(yè)多以單項(xiàng)能力見長進(jìn)入軍品配套，隨著技術(shù)、客戶資源的積累，具備相應(yīng)的擴(kuò)品類和產(chǎn)業(yè)鏈延伸基礎(chǔ)。從三角防務(wù)、航宇科技和派克新材三家主要鍛造民企看，三角防務(wù)大型設(shè)備優(yōu)勢下、承擔(dān)先進(jìn)軍機(jī)大型整體精密模鍛件配套任務(wù)，過去產(chǎn)品件號(hào)相對(duì)單一。400MN模鍛液壓機(jī)和300MN等溫鍛造液壓機(jī)技術(shù)遷移與產(chǎn)能挖潛空間大，通過可轉(zhuǎn)債和定增項(xiàng)目，公司添置輾環(huán)機(jī)、螺旋壓力機(jī)、機(jī)床等關(guān)鍵設(shè)備，布局飛機(jī)中小鍛件、發(fā)動(dòng)機(jī)盤環(huán)件、發(fā)動(dòng)機(jī)精鍛葉片領(lǐng)域，同時(shí)拓展結(jié)構(gòu)件加工、飛機(jī)蒙皮、部件組裝業(yè)務(wù)，品類與業(yè)務(wù)布局廣泛。航宇科技錨定主機(jī)廠需求，當(dāng)前階段專注于環(huán)鍛件配套，境內(nèi)與外貿(mào)兩個(gè)市場共同發(fā)展，募投產(chǎn)線圍繞核心主業(yè)開展，提升產(chǎn)能和自動(dòng)化水平，培育專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)和競爭優(yōu)勢。派克新材在擴(kuò)充環(huán)鍛產(chǎn)能同時(shí)，定增募投項(xiàng)目將購置大型模鍛液壓設(shè)備，提升高端、精密鍛造水平，拓展航空模鍛件業(yè)務(wù)，進(jìn)一步豐富產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。四、提升盈利能力：批產(chǎn)放量帶來規(guī)模效應(yīng)，智能化產(chǎn)線提高效率1、大型鍛造設(shè)備價(jià)格高昂，產(chǎn)能挖潛空間大大型鍛造設(shè)備價(jià)格高昂，折舊費(fèi)用規(guī)模大。大型鍛件的生產(chǎn)需要大型鍛壓設(shè)備，高溫合金、鈦合金等難變形材料鍛造需要等溫鍛造設(shè)備，核心鍛造設(shè)備價(jià)格高昂。根據(jù)三角防務(wù)IPO及可轉(zhuǎn)債募集說明書，400MN液壓機(jī)設(shè)備原值約4.3億，按折舊年限為30年計(jì)算，每年折舊費(fèi)用約1400萬元；300MN等溫鍛壓機(jī)原值約1.1億，按折舊年限為10年、殘值率為9.5%計(jì)算，每年折舊費(fèi)用約995萬。對(duì)比航空零部件機(jī)加工行業(yè)，其主要工藝設(shè)備為數(shù)控機(jī)床，根據(jù)愛樂達(dá)招股書，五軸龍門加工中心單價(jià)僅1200萬元。對(duì)于航空鍛造企業(yè)來說，大型設(shè)備擴(kuò)充后折舊費(fèi)用較高，達(dá)產(chǎn)后規(guī)模效應(yīng)顯著。核心設(shè)備產(chǎn)能彈性較大，通過合理規(guī)劃及技改可顯著提升產(chǎn)能。航空鍛造材料多為難變形材料，如鈦合金、高溫合金等，導(dǎo)熱性較低且模鍛溫度范圍狹窄，模具和毛坯均需要進(jìn)行較長時(shí)間預(yù)熱；根據(jù)中航重機(jī)安大公眾號(hào)，某些高溫合金鍛件產(chǎn)品僅模具加熱就需要近30個(gè)小時(shí)。相較于加熱時(shí)間，核心設(shè)備進(jìn)行鍛造的時(shí)間較短。根據(jù)航空知識(shí)，C919起落架主起外筒寬1.2米，高2.8米，是典型的大型鍛件，其鍛壓過程共需3分半鐘，但鍛壓成型過程只需幾秒。因此通過合理安排工序、進(jìn)行小范圍技改等手段，可以有效的提高核心大型設(shè)備的產(chǎn)能。根據(jù)中航重機(jī)宏遠(yuǎn)公眾號(hào)，壓力成型廠通過加熱爐技改項(xiàng)目徹底解決萬噸設(shè)備的產(chǎn)能問題，使得梁、框類及盤類等產(chǎn)品產(chǎn)出效能得到根本性轉(zhuǎn)變。擴(kuò)產(chǎn)轉(zhuǎn)固后盈利能力會(huì)受到短暫壓制，產(chǎn)能釋放后盈利能力將提升。賽道高景氣牽引下航空鍛造行業(yè)進(jìn)入擴(kuò)產(chǎn)周期，主要鍛造企業(yè)均進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計(jì)25-26年集中轉(zhuǎn)固，短期對(duì)于毛利率存在一定壓制。但隨著核心設(shè)備產(chǎn)能逐步釋放以及內(nèi)部技改推進(jìn)，規(guī)模效應(yīng)作用下盈利能力預(yù)計(jì)提升。2、先進(jìn)鍛造對(duì)模具要求高，批產(chǎn)攤薄模具成本模具具有定制化特征，是鍛造企業(yè)重要成本，提高鍛模壽命并控制模具成本對(duì)于控制成本至關(guān)重要。模鍛是航空鍛造的主流工藝，模鍛件生產(chǎn)具有高材料消耗、高工裝費(fèi)用、高能源消耗特點(diǎn)，不同型號(hào)零件對(duì)于模具的要求不同，模具成本是模鍛的重要成本。根據(jù)《難變形材料熱模鍛》，美國模具成本占鍛件成本8%，修理和修復(fù)模具成本占鍛件成本6-20%，俄系模鍛模具制造和修復(fù)費(fèi)用占鍛件成本的20-30%，某些特殊零件如渦輪葉片甚至要占鍛件成本的40-50%?？刂颇＞叱杀緦?duì)于鍛造企業(yè)提升盈利能力較為重要，提高鍛模壽命、鍛造效率和以及降低鍛模成本是模具設(shè)計(jì)的根本原則，在實(shí)際操作中可以通過優(yōu)化工步設(shè)計(jì)、合理潤滑和操作、減少工件與鍛模接觸時(shí)間、合理維修利用并盡量修舊利廢等手段壓縮模具成本。大型鍛件及等溫鍛件較普通模鍛件模具材料更先進(jìn)，制造難度更大，制造成本更高。大型化鍛造模具費(fèi)用較中小型模具費(fèi)用更高，據(jù)《提高熱模鍛生產(chǎn)中的模具使用壽命》，一整套120MN鍛壓機(jī)生產(chǎn)線上的六拐曲軸鍛模各個(gè)工序的模具總價(jià)約70-90萬元。等溫模鍛由于需要面臨較高溫環(huán)境，模具材料主要為鎳基鑄造高溫合金，材料成本更高且制造難度更大，損耗也較普通模鍛更快，模具成本較普通模鍛更高。件號(hào)批產(chǎn)后企業(yè)可選擇不同手段合理延長模具壽命，提升生產(chǎn)效率并攤薄模具成本。航空鍛造產(chǎn)品具備高定制化特點(diǎn)，過去小批量生產(chǎn)下鍛造企業(yè)需跟隨下游主機(jī)廠設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相應(yīng)生產(chǎn)，模具變更較為頻繁，對(duì)于鍛造企業(yè)來說一方面較難降低模具的采購成本，另一方面也難以探索合適的延長模具使用壽命的方法，若因模具故障而停工對(duì)于產(chǎn)線生產(chǎn)效率有較大影響。根據(jù)中航重機(jī)安大公眾號(hào)，更換一次模具需要4-5小時(shí)，生產(chǎn)一件產(chǎn)品約耗時(shí)80-120秒，更換過程中生產(chǎn)線需暫停工作，不考慮原材料重新加熱、模具預(yù)熱的時(shí)間，更換一次模具的時(shí)間可以生產(chǎn)120-225件產(chǎn)品。隨著下游主戰(zhàn)裝備進(jìn)入快速放量期，大量件號(hào)定型批產(chǎn)，鍛造企業(yè)可通過更換工藝、合理規(guī)劃工序等手段提升模具壽命，預(yù)計(jì)可顯著攤薄模具成本并提升產(chǎn)能，鍛造企業(yè)盈利能力具備進(jìn)一步提升空間。3、智能化產(chǎn)線布局，降低材料與制造端成本鍛造熱加工工藝參數(shù)要求嚴(yán)格，實(shí)際生產(chǎn)中存在靠經(jīng)驗(yàn)問題。鍛造屬于金屬熱加工工藝，涉及金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，核心環(huán)節(jié)為鍛造和熱處理。在鍛件成形過程中，變形溫度、壓下速度以及壓下量等工藝參數(shù)對(duì)于鍛件的組織和性能有顯著影響；在熱處理環(huán)節(jié)中，鍛件冷卻方式、溫度和速度對(duì)于金屬內(nèi)部晶體形成有顯著影響。據(jù)三角防務(wù)《一種起落架用大型TC18鈦合金模鍛件的鍛造方法》專利，在模鍛環(huán)節(jié)的工藝流程為：預(yù)熱模具至250-350℃并噴涂專用石墨水劑，預(yù)熱胚料100-200℃并保溫10-20min后噴涂Ti-7潤滑劑，厚度0.2-0.4mm，鍛造過程中壓制速度為2-3mm/s；在熱處理環(huán)節(jié)的工藝流程為：鍛件于840℃入爐，保溫180min，爐冷至750℃，保溫150min，出爐空冷。在鍛造和熱處理環(huán)節(jié)每個(gè)環(huán)境參數(shù)的處理均要求較為嚴(yán)格，而在實(shí)際生產(chǎn)中由于環(huán)境較為復(fù)雜，難以同時(shí)精準(zhǔn)控制多個(gè)因素，導(dǎo)致鍛造行業(yè)在制造過程中需要靠經(jīng)驗(yàn)，影響鍛件產(chǎn)品質(zhì)量一致性。智能化產(chǎn)線可提高材料利用率、生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品品質(zhì)，助力盈利能力提升。以環(huán)鍛件為例，大型復(fù)雜環(huán)鍛件由于服役條件苛刻且性能要求較高，存在產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)周期較長、變形質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低等問題，智能產(chǎn)線可針對(duì)痛點(diǎn)提升生產(chǎn)效率及生產(chǎn)規(guī)范性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)材料利用率提升。根據(jù)航宇科技公眾號(hào)，航宇科技智能生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)數(shù)字化、技術(shù)智能化、生產(chǎn)可視化和管理數(shù)據(jù)化的有效集成，消除人為環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，大幅提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。根據(jù)貴州日報(bào)，安大智能環(huán)鍛生產(chǎn)線只需要1至2名技術(shù)人員進(jìn)行操作即可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，能夠兼容數(shù)千項(xiàng)產(chǎn)品生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)柔性化制造，對(duì)于產(chǎn)品成本可控性，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性，產(chǎn)能大幅度提高都起到積極作用。較高良品率以及較高材料利用率和有效幫助鍛造企業(yè)控制成本，提升盈利能力。五、打開市場空間：立足中游，品類擴(kuò)張與業(yè)務(wù)延伸1、設(shè)備+工藝+客戶資源稟賦，鍛造企業(yè)具備擴(kuò)品類基礎(chǔ)橫向拓展品類可加強(qiáng)系統(tǒng)配套能力。目前航空鍛造領(lǐng)域民營企業(yè)多專注于細(xì)分領(lǐng)域配套，經(jīng)過多年深耕與下游主機(jī)廠達(dá)成深度綁定關(guān)系，如航宇科技專注于環(huán)鍛件生產(chǎn)，三角防務(wù)專長于機(jī)體結(jié)構(gòu)模鍛件生產(chǎn)。對(duì)于鍛造企業(yè)來說，拓展品類一方面是基于主業(yè)的合理延伸，可以切入另一個(gè)高景氣賽道從而提升業(yè)務(wù)天花板，另一方面也可加強(qiáng)自身系統(tǒng)配套能力，通過幫助主機(jī)廠降低聯(lián)絡(luò)等成本的方式加強(qiáng)與主機(jī)廠的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定并擴(kuò)大市場份額的目的。觀察美國主要鍛造企業(yè)發(fā)展，頭部企業(yè)多通過并購來實(shí)現(xiàn)品類橫向拓展的目的，擴(kuò)大市場份額并加強(qiáng)系統(tǒng)配套能力。基于鍛造設(shè)備通用性以及工藝可遷移性，鍛造企業(yè)進(jìn)行內(nèi)生性品類拓展具備可行性。自15年我國將軍民融合戰(zhàn)略提升到國家戰(zhàn)略的地位后，參與軍品生產(chǎn)的民營企業(yè)數(shù)量有所增加，但由于軍品生產(chǎn)需要較為嚴(yán)格的資質(zhì)審查，目前參與企業(yè)仍較少，較難通過外延并購實(shí)現(xiàn)橫向品類拓展。目前鍛造企業(yè)多選擇內(nèi)生性品類拓展，通過募集資金進(jìn)行生產(chǎn)線建設(shè)和工藝研發(fā)。大型鍛造設(shè)備具備一定通用性，通過小幅改造可實(shí)現(xiàn)多種鍛造技術(shù)，根據(jù)三角防務(wù)招股說明書，核心設(shè)備4萬噸模鍛液壓機(jī)能夠滿足等溫鍛造、熱模鍛鍛造、普通鍛造等各種鍛造工藝對(duì)設(shè)備的參數(shù)要求，可滿足先進(jìn)飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)中的大型模鍛件生產(chǎn)。鍛造工藝是基于設(shè)備和材料而開發(fā)的，因而同樣具備一定可遷移性，據(jù)三角防務(wù)定向發(fā)行募資說明書及回復(fù)函，募投項(xiàng)目中計(jì)劃生產(chǎn)的中小鍛件產(chǎn)品、鍛造葉片與現(xiàn)有大型鍛件產(chǎn)品技術(shù)與工藝類似，目前的技術(shù)與工藝可以適用于新產(chǎn)品生產(chǎn)。航空鍛件從設(shè)計(jì)到定型與主機(jī)廠深度綁定，鍛造企業(yè)借助客戶資源實(shí)現(xiàn)市場開拓。航空產(chǎn)品定制化程度高，從預(yù)研到定型生產(chǎn)周期較長，鍛造企業(yè)作為關(guān)鍵部件供應(yīng)商需要從機(jī)型預(yù)研階段便切入供應(yīng)鏈，與主機(jī)廠建立密切聯(lián)系，并且更好地了解主機(jī)廠的需求，橫向進(jìn)行品類拓展具備客戶基礎(chǔ)。2、主機(jī)外溢需求+提升價(jià)值量動(dòng)力，鍛造企業(yè)向機(jī)加延伸機(jī)械加工工藝種類多，不同零件和材料需要特定加工工藝，核心為數(shù)控加工能力與特種工藝處理。機(jī)加工位于鍛造下游，一般指對(duì)于金屬材料的精密加工，根據(jù)加工形狀和設(shè)備不同可分為車削、銑削、刨削、鏜削、磨削、齒輪加工等多種工藝。由于航空零部件結(jié)構(gòu)與形狀較為復(fù)雜，各零部件間配合關(guān)系復(fù)雜，且加工材料多為鈦合金、鋁合金、高溫合金等難加工金屬材料，因此在航空零部件制造中數(shù)控加工技術(shù)得到普遍應(yīng)用，且基于數(shù)控加工技術(shù)，需要發(fā)展相應(yīng)成熟的加工工藝與技術(shù)，如高精度盲孔加工技術(shù)等。此外機(jī)加工還需發(fā)展特種工藝處理技術(shù)，包括無損檢測、熱處理、表面處理等。據(jù)《鈦合金加工工藝技術(shù)研究》，鈦合金機(jī)械加工需要選擇鎢鈷類硬質(zhì)合金刀具，采用較小前角和較大后角，以增大切屑與前刀面的接觸長度，并減少工件與后刀面摩擦；刀尖采用圓弧過渡刃并保持鋒利，保持低速切削防止燒刃和刀具磨損過快，需加入冷卻液使刀具充分冷卻。據(jù)《淺談高溫合金的切削加工》，不同類型高溫合金需要選用不同類型的硬質(zhì)合金刀具以及刀具前后角、切削液、乳化液等。機(jī)加工企業(yè)多為來料加工，高良率和高效率生產(chǎn)是行業(yè)關(guān)鍵。根據(jù)愛樂達(dá)招股說明書，機(jī)加工企業(yè)主要成本為刀具損耗、人工成本以及設(shè)備折舊，多為來料加工模式，以收取加工費(fèi)為主，下游對(duì)接主機(jī)廠；主機(jī)廠定價(jià)時(shí)綜合考慮產(chǎn)品原材料價(jià)值、加工難度、加工風(fēng)險(xiǎn)、加工精度要求等指標(biāo)，結(jié)合行業(yè)平均工時(shí)價(jià)格決定價(jià)格區(qū)間。由于航空零部件要求產(chǎn)品質(zhì)量具有高可靠性、高安全性以及高穩(wěn)定性，高良品率和高效率生產(chǎn)是航空零部件精密