鋁型材的下游應用研究

鋁型材的下游應用研究

十三五期間，模具支撐航空航天領域的零件制造，并已具有一定的規(guī)模。尤其是在國家戰(zhàn)略產(chǎn)品航天服的研制方面，2017年完成了神舟十一號與天宮二號交會對接航天服面窗模具和產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)，這種服務于高低溫環(huán)境下的高抗沖擊性能、惡劣環(huán)境下的防輻射能力和高光譜透過率等特殊功能用航天模具，為中國載人航天工程做出了突出貢獻，獲得中國載人航天工程突出貢獻獎。設計、制造各種飛機發(fā)動機缸蓋、缸體、進氣歧管、排氣管、凸輪軸等制件的鑄造、壓鑄和鍛造模具，以及各種機匣壓鑄模具；航空發(fā)動機葉片鍛造模具、減速器部件鍛造模具；直九、直十九等各種航空發(fā)動機的鋁鎂合金等系列壓鑄模具不僅滿足了自用，還實現(xiàn)了出口；直升機大型結構件沖壓模具與工裝，采用注壓工藝，具有高強度和高剛度的蜂窩狀結構；成形飛機塑料結構件等民用飛機內(nèi)飾件的塑料模具實現(xiàn)長期穩(wěn)定供貨。隨著我國模具企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新意識的增強和模具設計制造技術能力的提高，特別是產(chǎn)業(yè)鏈延伸范圍的擴大，使得模具企業(yè)參與用戶產(chǎn)品開發(fā)的市場環(huán)境改善，推動了骨干模具企業(yè)由提供模具產(chǎn)品向提供模具產(chǎn)品與成形技術服務的集成供應商角色轉變，加快了我國模具設計制造價值鏈邁向中高端的步伐。鋁型材的下游應用鋁及鋁型材由于具有質(zhì)量輕、易加工、耐腐蝕、導熱導電及可回收性強等優(yōu)良性能，在建筑、交通、汽車、能源、家電等領域有著廣泛的應用。隨著鋁型材生產(chǎn)技術的發(fā)展，特別是在強韌化、結構減重、耐腐蝕、使用壽命、安全可靠性等方面的優(yōu)化，具有高合金化、高綜合性能的鋁型材的市場需求逐步增加。建筑業(yè)是鋁型材應用最為廣泛的領域之一，由于鋁質(zhì)量輕，同時強度可達到或超過結構鋼的水平，易于加工成各種形狀，經(jīng)過表面處理擁有精美的外觀和耐腐蝕性等特點，因此被廣泛用于工業(yè)與民用建筑。2016年國家工信部發(fā)布的《有色金屬工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中明確鼓勵擴大鋁在建筑業(yè)的應用。在建筑行業(yè)，鋁型材可用于門窗、幕墻、采光頂、隔斷、裝飾品等。此外，彩色鋁板、復合鋁板、復合門窗框、鋁合金模板等新型建筑鋁制品的需求也在逐年增加。除了建筑行業(yè)，鋁型材在工業(yè)領域的運用同樣廣泛，尤其是軌道交通、新能源汽車、光伏及消費電子行業(yè)。近年來，隨著前述行業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)鋁型材及其上游（包括相關型材擠壓模具及擠壓生產(chǎn)線）亦實現(xiàn)了快速發(fā)展。在軌道交通領域，由于鋁型材具有高強韌、質(zhì)量輕、易加工、耐腐蝕等突出優(yōu)點，使得其在該領域的應用非常廣泛。目前軌道車輛車體已大量使用鋁材制造，軌道交通連接件、座椅、門窗、廣告架等也大量采用鋁合金產(chǎn)品。2014年以來，我國鐵路運營里程穩(wěn)步提升，截至2020年底，中國現(xiàn)已開通運營高速鐵路3．79萬公里，居全球第一，以八縱八橫為骨架的高速鐵路網(wǎng)絡基本成型。今后，隨著國內(nèi)高鐵里程的不斷增長，軌道交通領域對鋁型材的需求將持續(xù)擴大，從而帶動鋁型材行業(yè)及其相關上游的發(fā)展。截至2020年，中國內(nèi)地累計有45個城市建成投運城軌線路7978公里，同比增長18．54%，增速明顯回升。2011年-2020年期間，中國城市軌道交通里程累積增長近400．00%。今后，隨著我國城市化的不斷發(fā)展，城市軌道交通領域對鋁型材的需求將持續(xù)擴大，鋁型材行業(yè)及其相關上游行業(yè)亦將從中受益。在新能源汽車及汽車輕量化領域，鋁型材同樣擁有廣闊的發(fā)展前景。鋁的密度僅有鋼的1/3，且具有良好的可塑性和可回收性，是理想的汽車輕量化材料。目前變速器箱體、熱交換系統(tǒng)的鋁合金使用率已接近100%，發(fā)動機缸體、缸蓋、車輪的鋁合金使用率也已較高，未來車身、底盤等零部件鋁型材使用率亦有望大幅提高。根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，2018年我國乘用車的單車用鋁量僅為156kg，中國汽車工程學會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》中提出，到2025年及2030年，我國汽車單車用鋁量要分別達到250kg及350kg，相關鋁型材市場的發(fā)展空間將非常廣闊。在光伏行業(yè)，鋁型材主要運用在光伏邊框和光伏支架等部位。光伏邊框及光伏支架按照使用的原材料可分為三類：鋁型材邊框、不銹鋼邊框、玻璃鋼型材邊框，由于鋁型材具備重量輕、耐蝕性強、成形容易、強度高、易切削和加工、可回收等特點，其應用最為普遍，目前市場上大部分光伏組件均使用鋁邊框，使用率高達93．3%。目前，我國已成為全球光伏發(fā)電裝機容量最大的國家，2020年全國光伏發(fā)電累計裝機達到25，300萬千瓦，同比增長23．84%。光伏行業(yè)作為國家重點發(fā)展的七大新興產(chǎn)業(yè)之一，其未來的快速發(fā)展將帶動光伏組件中鋁型材需求的快速增長。在消費電子行業(yè)，鋁型材主要運用于筆記本電腦、手機、平板電腦的內(nèi)部結構件、中框、外殼和支架等方面。在輕薄和時尚潮流的帶動下，鋁型材在消費電子金屬外觀件和內(nèi)構件中的滲透率逐步上升。目前，全球消費電子行業(yè)出貨量整體保持在較高水平。2014至2020年，全球智能手機平均年出貨量為13．91億部，平板電腦平均年出貨量為1．76億臺，PC平均年出貨量達到2．76億臺。此外，隨著國內(nèi)加快推進5G網(wǎng)絡建設進度，未來5G手機的換機需求有望快速增加。根據(jù)中國信息通信研究院的數(shù)據(jù)，2021年1-6月，國內(nèi)市場手機總體出貨量累計1．74億部，同比增長13．7%，其中5G手機出貨量1．28億部，同比增長100．9%，占同期手機出貨量的73．4%。未來，隨著鋁型材在消費電子行業(yè)不斷深入應用以及5G手機換機需求的迅速增長，相關鋁型材的需求量將進一步提高。模具從出口貿(mào)易到國際化布局以開放，適應，接受的態(tài)度，遵循國際經(jīng)濟、市場慣例、國際制造規(guī)則，全面參與模具制造全球化進程，綜合能力得到明顯提升，推動中國模具不斷擴大出口，積極穩(wěn)定、增大世界模具市場份額，一直位居世界模具貿(mào)易總量占比的前五位，并與德國、日本等國的模具市場形成互補，促進與墨西哥、巴西、印度、泰國等國模具貿(mào)易量的逐年加大，增強國際模具貿(mào)易整體的比較優(yōu)勢，形成中國與各國間模具互補共贏的格局。中國重點骨干模具企業(yè)在積極支撐中國制造模具需求的同時，也成為最具性價比的世界模具伙伴！使得中國模具成為全球模具發(fā)展最快、潛力最大、合作最為活躍的世界模具大家庭中的一員，中國模具的發(fā)展成就舉世矚目，中國模具從立足中國，服務中國，到立足全球，服務全球，進入高質(zhì)高效全球供應鏈。人才發(fā)展機制正在形成十三五以來，模具職業(yè)教育水平不斷提升，總量保持基本穩(wěn)定。隨著模具產(chǎn)業(yè)的規(guī)模擴大和模具制造流程的改變，大批具有計算機和數(shù)字化知識的年輕力量進入到模具行業(yè)，促進了我國職業(yè)教育和模具人才培訓體系的發(fā)展。以模具中職、高職教育，行業(yè)人才培訓基地、企業(yè)在崗培訓等有機結合的人才發(fā)展機制逐步形成。2017年，中國模具工業(yè)協(xié)會職業(yè)教育委員會開創(chuàng)了全國職業(yè)院校模具數(shù)字化設計技能網(wǎng)絡大賽，將每個學校的計算機房設為考場，大賽裁判組成員在賽事中心對各賽場動態(tài)進行遠程監(jiān)控。模具專業(yè)學生均可報名參賽，給學習者提供了同等的參賽權利，推動了全員化參賽，實現(xiàn)了大賽普惠，以賽促學、以賽促教、以賽促改、以賽促提升，成為培養(yǎng)模具技能人才的重要方法之一。行業(yè)集群發(fā)展健康以模具企業(yè)集群制造方式陸續(xù)建立的模具產(chǎn)業(yè)園區(qū)（城）在全國已有數(shù)十個，珠三角、長三角和京津冀以及環(huán)渤海模具產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的模具企業(yè)具備較強的協(xié)作配套體系，聚集特征明顯。浙江甬臺溫、江蘇蘇錫常、廣東深圳東莞、西南的成渝、山東的青島、遼寧的大連、湖北武漢地區(qū)的模具制造能力與水平不斷提升，都具有典型的區(qū)域特色。其中，上海地區(qū)的汽車車身沖壓模具產(chǎn)業(yè)聚集帶動效應明顯，而寧波的壓鑄模具、鑄造模具、粉末冶金模具、鐵芯機電模具在全國處于領先，塑料模具生產(chǎn)總量在全國名列前茅，寧波模具產(chǎn)業(yè)在全國模具行業(yè)的地位極其重要。由十三五末集聚區(qū)產(chǎn)業(yè)特色匯總表可以了解到，全國模具聚集區(qū)分布、各模具類別占比以及模具產(chǎn)業(yè)服務領域構成特色。發(fā)展質(zhì)量逐漸向好規(guī)模以上模具企業(yè)都擁有5軸加工中心等精密加工設備，模具的零件化制造、自動化制造都在推進中快速提升，很多模具企業(yè)實現(xiàn)了電極加工的自動化單元、NC加工的自動化單元。以下游產(chǎn)業(yè)需求為導向的模具產(chǎn)品優(yōu)化使得產(chǎn)業(yè)結構更為合理，模塊化、高效化制造已成為企業(yè)內(nèi)生發(fā)展動力，模具的技術水平顯著提高；模具創(chuàng)新與技術進步突飛猛進，新技術、新材料、新成形的出現(xiàn)帶動了模具新結構、新產(chǎn)品，技術創(chuàng)新驅動特征明顯；自動化、激光加工、3D驗證、逆向工程等技術在模具行業(yè)被積極采用，充分顯示出模具制造過程集精密加工、計算機技術、智能控制和綠色制造為一體的特征，模具精益制造與一體化制造已進入成熟期，模具制造的全生命流程與互聯(lián)網(wǎng)深度融合進入了快速發(fā)展期。中國部分模具企業(yè)的綜合競爭力已從跟蹤為主轉向跟蹤和并跑的新階段，一批模具企業(yè)已進入國際制造第一方陣，持續(xù)推進技術創(chuàng)新引領，努力提升模具制造產(chǎn)業(yè)鏈的技術水平，加快推進提質(zhì)增效和品牌建設，積極應對國際形勢劇烈波動對中國模具行業(yè)造成的沖擊，顯示出堅實的基礎和雄厚的實力。（一）骨干模具企業(yè)隊伍引領行業(yè)發(fā)展持續(xù)著力培育重點骨干模具企業(yè)模具出口重點企業(yè)，發(fā)揮中國重點模具企業(yè)群體的引領作用，推動模具企業(yè)轉型升級，做強做優(yōu)。骨干模具企業(yè)堅持銳意創(chuàng)新，不斷開拓進取，始終走在我國模具行業(yè)技術提升和產(chǎn)業(yè)升級的前列，他們以不到1%的模具企業(yè)數(shù)量創(chuàng)造了中國模具銷售總額近20%的業(yè)績，充分展示出中國模具中堅力量的實力。（二）開展模具行業(yè)企業(yè)信用等級評價，促進下游用戶行業(yè)的融合評價，促進品牌培育十三五期間，持續(xù)開展的模具行業(yè)企業(yè)信用等級評價，培育了企業(yè)信用品牌，提升了模具行業(yè)企業(yè)信用管理水平，促進了模具行業(yè)信用體系建設和行業(yè)信用體系建設，發(fā)揮了行業(yè)信用威懾力，促進了行業(yè)高質(zhì)量健康發(fā)展。模具企業(yè)積極參與模具下游產(chǎn)業(yè)的模具評價，融入產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈。品牌培育著力在推動品牌產(chǎn)品市場占有率和品牌附加值，一批具有國際影響力的企業(yè)品牌、模具產(chǎn)品品牌、區(qū)域模具集群品牌在國際市場的大潮中應運而生，影響力顯著提高，相當一批中國模具已成為中國品牌、世界品牌。（三）模具標準化系統(tǒng)建設工作成績顯著至2019年，制定和修訂了包括基礎通用標準、方法標準、產(chǎn)品標準在內(nèi)的國家標準110項、行業(yè)標準189項，其中GB/T8845-2017《模具術語》整合了4類模具專業(yè)術語，并增加了8類模具專業(yè)術語，同時增加了通用術語，清晰了模具分類，健全了各類模具最基礎定義性的標準。由中國主導制定的首個模具相關ISO國際標準ISO/DIS21223，Toolsforpressing—Vocabulary《沖模術語》于2019年12月正式發(fā)布，實現(xiàn)了中國模具標準國際化的零突破，在國際標準中有了話語權。中國模具工業(yè)協(xié)會八個類型的團體標準T/CDMIA受國標委管理，同時在國標委標準平臺和中國模具工業(yè)協(xié)會官網(wǎng)發(fā)布，在成果類技術、產(chǎn)品轉換、企業(yè)能力評價、安全、綠色以及學習、競賽等領域作為模具國家標準和行業(yè)標準的補充，完善了我國模具標準體系，促進了標準的創(chuàng)新建設。價值鏈逐步向中高端推進十二五之前，我國專業(yè)模具制造企業(yè)（除少數(shù)產(chǎn)品集團的模具公司、分廠、車間外）由于能力和機會所限，較少參與終端產(chǎn)品的開發(fā)，主要是根據(jù)用戶提供的圖紙或數(shù)據(jù)模型、樣件等進行模具的設計和加工，長期處于模具設計制造價值鏈的中低端。十三五以來，隨著終端用戶為了控制新品開發(fā)周期，與模具企業(yè)聯(lián)合研發(fā)、實時修改零件成形方案的協(xié)同制造模式，在我國骨干模具企業(yè)中普遍采用。隨著我國模具企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新意識的增強和模具設計制造技術能力的提高，特別是產(chǎn)業(yè)鏈延伸范圍的擴大，使得模具企業(yè)參與用戶產(chǎn)品開發(fā)的市場環(huán)境改善，推動了骨干模具企業(yè)由提供模具產(chǎn)品向提供模具產(chǎn)品與成形技術服務的集成供應商角色轉變，加快了我國模具設計制造價值鏈邁向中高端的步伐。發(fā)展目標綜合未來模具產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展需求和條件，繼續(xù)保持模具工業(yè)高于機械行業(yè)一般水平；力爭在十四五末，我國模具工業(yè)在質(zhì)量效益提升的基礎上實現(xiàn)更為可控、更有活力、更高水平的發(fā)展；創(chuàng)新能力顯著增強，逐步扭轉模具設計、分析軟件受制于人的局面；產(chǎn)業(yè)結構更加優(yōu)化，產(chǎn)業(yè)布局更加良好，產(chǎn)業(yè)基礎高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平明顯提高，在全球價值鏈中的地位穩(wěn)步提升。模具上游供應鏈保持穩(wěn)定十三五期間，我國模具材料在品種、工藝、裝備、質(zhì)量、標準和服務能力上都取得了長足進步，為我國模具行業(yè)提供了穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的模具鋼材、有機高分子材料、無機非金屬材料等基礎材料，支撐了我國模具產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。（一）模具材料品種結構進一步優(yōu)化、質(zhì)量性能明顯提升我國完全具備各類模具材料的生產(chǎn)能力，從鋼和鑄鐵到銅材等非鐵金屬及合金、高溫合金、硬質(zhì)合金、可加工塑料等有機高分子材料、石墨等無機非金屬材料、天然或人造金剛石、3D打印模具材料等。對于主體模具鋼材料，如冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼、特殊用途模具鋼各類模具鋼鋼種齊全，絕大部分國外的標準鋼號和品種規(guī)格都可以生產(chǎn)。品種規(guī)格系列齊全，涵蓋棒材、模塊、鋼板、扁鋼、鋼帶、線材、鍛件等，其中高精度的軋制扁鋼，尺寸精度可達到1/4DIN標準，最大寬度可以達到850mm。鋼材的純凈度、組織均勻性不斷提升，實物質(zhì)量與力學性能明顯提高。具有超高的強度、耐高溫磨損和耐腐蝕等特性的銅鎳錫合金已開始在行業(yè)中運用。憑借其摩擦系數(shù)約為鈹銅的1/3、腐蝕速度約為鈹銅的1/4以及在450℃以下不發(fā)生軟化的特性，用于注塑模具的熱流道噴嘴，滿足各種塑料的工況要求，且使用壽命可達鈹銅的1．5倍，同時不含鈹、鉛等對人體健康有害的金屬元素，是熱流道噴嘴用高端升級材料。（二）模具裝備精密化、大型化、智能化水平進一步增強在先進制造工藝、精密裝備、現(xiàn)代整體解決方案等技術服務領域，優(yōu)化利用外資，推動數(shù)字化生產(chǎn)線改造與集成，利用國際裝備服務全球模具企業(yè)的契機，以及國際裝備在德國、日本、瑞士等模具發(fā)達國家模具企業(yè)的應用經(jīng)驗，推動高精裝備的深度應用，提升我國模具企業(yè)的技術水品，從精準運動控制、過程控制中發(fā)揮單機設備優(yōu)勢，到工藝控制、性能控制、邏輯控制，向制造全過程品質(zhì)、效能全面提升方面發(fā)展。同時利用模具企業(yè)中外模具設備兼用的地位，積極發(fā)揮國際模具裝備與中國模具裝備產(chǎn)業(yè)的相互促進作用。國內(nèi)模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境面臨深刻變化（一）推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展面臨新挑戰(zhàn)在新常態(tài)下，國內(nèi)市場不確定性增加是主要因素。我國經(jīng)濟已基本告別高速增長期，轉向高質(zhì)量發(fā)展階段，經(jīng)濟發(fā)展從規(guī)模擴張轉向結構升級，從要素驅動轉向創(chuàng)新驅動，傳統(tǒng)發(fā)展動力不斷減弱，新動能正在培育。支撐模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的條件也發(fā)生了顯著變化，勞動力、資源、土地等各種要素的成本增加，低成本優(yōu)