全球冷锻件市场呈现稳健增长态势。据 24 Chemical Research 统计,2024年全球冷锻件市场规模约 342 亿美元,预计 2025 年增至368 亿美元,2032年有望达到 584 亿美元,期间复合年增长率约为 6.7%。从区域格局看,北美和欧洲在技术应用上保持领先,而亚太地区增速最快,主要受中国和印度制造业扩张推动。
从竞争格局来看,全球冷锻行业呈现出国际巨头与本土龙头共存、多梯队竞争的态势。整体市场集中度相对分散,尚未出现绝对垄断企业,但领先厂商在各自细分领域具有较强竞争力。
第一梯队的综合型巨头包括,Precision CastpartsCorp,Nippon Steel(日本制铁),Thyssenkrupp,KOBELCO(神户制钢),BharatForgeLimited。
第二梯队(专业汽车/航空锻件厂商)有Hirschvogel AutomotiveGroup(德西福格)、Aisin Seiki(爱信精机)、Howmet Aerospace 等企业则在乘用车冷锻件领域占据重要地位。
此外,冷锻设备制造端的全球主要企业包括 National Machinery、HATEBUR、Sacma、Komatsu(小松)、Nedschroef(内德史罗夫)、Sakamura 等,其中国际设备龙头仍以欧美日企业为主。
国内竞争格局多环节布局,龙头初显。冷锻工艺供应链包含三大环节——加工、设备、模具。国内企业在这三个环节均有布局,竞争格局各有特点。
加工端:本土企业竞争密集
冷锻成形技术在国内应用较早,已批量用于螺纹、齿轮、花键、螺杆等轴类零件的生产。然而,目前国内在成形设备认知、成形精度控制及成形机理理解方面仍存在不足,导致实际生产的零件质量有待进一步提升。总体来看,国内已掌握冷锻技术的主体包括新坐标、青岛生建、北京齿轮、南京工艺、新剑传动、太原科技大学、重庆大学等。
模具端:冷锻工艺最核心技术环节,同时制造螺纹和齿轮可大幅提升效率
外螺纹与齿轮可通过优化模具设计实现一次成型。模具的设计与制造是冷锻工艺中最核心的技术,改进模具能显著提升生产效率。据《螺纹滚柱轧制工艺研究》所述,其原理是将表面分别加工有螺纹牙形和齿轮齿形的两个轧辊,安装于同一水平面内两根互相平行的传动主轴上,两轧辊上的螺纹在主轴方向相差半个螺距,且中心距保持不变。工作时,两轧辊随主轴同步同向(顺时针或逆时针)旋转,带动轧件反向旋转,从而在轧件的不同部位同时轧制成形螺纹和齿轮。轧辊旋转一周后,即可获得符合要求的螺纹滚柱。
这种轧制成形工艺不仅效率高、节约能耗与资源,所生产的螺纹滚柱丝杠还具备优异的稳定性,能够充分满足行星滚柱丝杠传动结构对螺纹滚柱在高刚度、高承载、高精度、耐冲击及长寿命等方面的严苛要求。
旋锻芯棒助力内螺纹锻造。内螺纹冷挤压加工利用挤压丝锥(即旋锻芯棒)对预制孔孔壁进行挤压,丝锥齿尖使孔壁材料发生塑性流动,金属组织受力后向不同方向移动,并不断在丝锥的 V 形槽内堆积,从而初步形成螺纹牙形。
冷挤压内螺纹相比切削加工具有高强度、高精度、高光洁度、低耗材等优势。据《内螺纹冷挤艺压的工研究现状与发展趋势》(陈鑫)所述,其优势具体包括:
①高强度:挤压成形时金属晶粒发生滑移与扭曲,形成连续的金属纤维流线,组织致密,使螺纹抗拉强度提升 20%以上,抗剪强度提升5%~10%,硬度提升40%以上;
②高精度:冷挤压加工的螺纹孔扩张量极小,形位误差小,成形精度高且质量稳定;
③高光洁度:挤压棱齿对螺纹表面产生挤光作用,表面粗糙度可达Ra0.4~0.8,光洁度极好;
④低耗材:无切屑产生,大幅提高材料利用率;
⑤适合深孔与盲孔加工:无需排屑,避免了因切屑拥塞导致的丝锥崩刃或折断。
设备端:滚压机是最核心设备,进口替代进行时
滚压机可用于制造丝杠,而机器人常用的丝杠类型包括梯形丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。以特斯拉人形机器人为例,其采用约14 根行星滚柱丝杠(用于大臂、小臂、大腿和小腿)和约 44 根滚珠丝杠(用于灵巧手)。其中,行星滚柱丝杠和滚珠丝杠需要使用滚压机加工和生产。精度方面,一般以C3-C5级别为主,未来随着机器人行业发展,精度要求有望持续提升。
主流梯形丝杠主要采用滚丝机进行生产,该设备已基本实现国产替代。由于梯形丝杠对功能直径的误差要求较低,适合通过冷成形加工实现低成本、大批量生产。据《螺纹冷滚压理论与工艺参数研究》(齐会萍)所述,我国普通滚丝机的技术水平已接近海外同类产品,滚压螺纹精度可达4 级。
相比之下,滚珠丝杠与行星滚柱丝杠需采用冷成型滚压机以达到较高精度,目前我国主要依赖进口。其中,行星滚柱丝杠对精度要求更高,能够满足C5级及以上精度的滚压机企业包括德国宝飞螺、美国肯尼福、瑞士伊瓦格等,此外法国领英公司、日本 NACHI 公司、意大利 ORT 公司、德国ROLLWALZTECHNIK等也均有良好布局。
更多行业研究分析请参考思瀚产业研究院官网,同时思瀚产业研究院亦提供行研报告、可研报告(立项审批备案、银行贷款、投资决策、集团上会)、产业规划、园区规划、商业计划书(股权融资、招商合资、内部决策)、专项调研、建筑设计、境外投资报告等相关咨询服务方案。