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敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 1 S1130522060001 yangchen huangyiwen 航空锻造：稳定格局筑专业化壁垒，顺势而为拓产业链深度 设备、工艺与材料先进性要求，航空锻造是锻造领域技术制高点。锻造 作 为航 空 制 造中 游 关键 环节，大 型、精密、一体化发展，支撑飞机 与 发动机性能提升。材 料端，航空锻造对铝合金、高 强度钢、钛合金和高 温合 金难变形材料进行塑性加工，以 实现良 好机械性能；工 艺端，整体 锻 造 成 形、等 温精 密 锻造、精 密 辗 轧 技 术发 展，提 高 锻 件 精 度、性能与材料利用率。设备 作为锻造技术与工艺实现 的核心，大型模锻压机是 世界范围内的稀缺资源，“大国重器”助力航空 制造 业发 展。军机与发动 机各百亿级市场需求，专 业化发展形成稳定配套格 局。我们测算 未来十年 国内 军机锻件 年 需求超 130 亿，军用发动机锻件年需求 近 百亿，商 用 航 空 市 场 国产大 飞 机、国 产 商 发 空间 广阔，外贸转包市场 疫情 后恢 复，需求端高增长持续。供给端格 局 稳定，中航重机下属宏 远、安大、景航公司作 为航 空工业体系内企业，产品 与客户覆盖 全面；以三角防务、航宇 科 技、派克新材为代表的 民 企，通过细分领域的 专注 发展和技术积累，参与 型号 研 制 配套。扩产发展下具备规模化 基础，航空锻造企业进入 业 绩释放期；同时 紧 跟行 业趋 势 与 客 户 需 求，积极 布局 产 品 升 级 与产业链 延伸。装备批产释放规模效应，产线与技术升级优化推动行业降本增效。锻造 设 备是 锻 造 企业 核 心资 产，大型 设 备 造价 高昂、投产后折旧费用高；核心锻造设备产能弹性 大，通过增加辅助设备 具备 挖潜空间。从小批量、多 品种生产到件号批产，能够充分发挥 设 备能力与生产效率，同 时 摊薄模具成本，带来 显著 规模效益。锻 造 工 艺参 数要 求 严 格，锻造企业通过数控智能产 线 进行规模化标准生产，不 断研发精益技术与工 艺水 平，可以有效 缩 短 研发 周期、提 升 产 品质量、减少 原材 料损 耗，实现降 本增 效。横纵拓展具 备 能力与客户 基础，对标 PCC 发展路径打开市场空 间。锻造设 备 与工艺具有通 用性和可 迁 移性，基于 客户资源与需求横向拓展 品 类，可加强系统配套能 力。主机厂聚焦核心总 装，零部件与装配需求外 溢趋 势下，锻造企业拓展机加与部件装配 业 务，可提升产品附加值 与 行业地位，同时有助 于产 业链降本与供应链安 全。借鉴 海外航空锻铸造龙头 PCC 发展路径，并购横向拓展打造航空锻造平台，纵向延伸结构件及原材料业务，规模与盈利显著提高，并为股东带来超额收益；国内优势企业根据自身专业化和规模化发展阶段特征，有望复制 PCC 路径，打开市场空间。1）中航重 机：航 空锻 铸造 龙头，飞机与发动机锻造 市场均占据主力地位，内 生外延 提升大型模锻件能力；规模优势下，积 极向 产业 链上、下 游延伸，打 造一 体化 供货 平台；产品 附加 值提 高叠 加 内部 改革 推进，盈 利能 力不断 提升。2）航宇科技：专 注航 发环 锻 件 领 域，境 内 军 品 市场 受 益 批 产+科研 型 号 需 求，境 外 商 用 航空 市 场 疫 情后 需求恢复，在手订 单饱 满预 示高 增长；工艺 优化 与规 模效 应释 放下，盈利 水平 稳步 提升，德阳 投产 发展 再上 台阶。3）三角防务：依托 400MN 液 压机 形 成大 型模 锻件 承制优 势，300MN 等温 锻造 液压 机形 成搭 配，满足 多品类 研制 需求；横向拓 展中 小锻 件、发动 机 盘环 件 和 精锻 叶片，纵 向拓展 精加 工、飞机 蒙皮 和部件 组装，打 开长 期发 展空间。4）派克新 材：航发环锻 件 核心供应商之一，型号批 产放量带动业绩高增，持 续技改 投入扩充设备与产 能，提升产品覆盖能 力；顺应 军机 与国 产大飞 机市 场精 密模 锻件 需求增 长，定增 募投 拓展 模锻业 务，有望 带来 新增 长点。新型号 批产 进度 不及 预期 的风险，原 材料 价格 大幅 波动的 风险，扩 产及 业务 拓展进 度不 及预 期 的 风险。行业深度研究 军工 行业 研 究 2023 年 02 月 11 日 买入（维 持评级）行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 2 内 容 目录 一、锻 造：航空 制造 中游 关键环 节.5 1、航 空锻 造是 支撑 飞机 和 发动机 性能 提升 的重 要基 石.5 2、机 体结 构锻 件：飞机 关 键承力 部件，一 体化 锻造 趋势.6 3、发 动机 锻件：结 构多 样 分布广 泛，强调 难变 形材 料应用.8 二、设 备为 基，航空 锻造 大型、精密 化发 展.10 1、锻 压设 备和 工艺 共同 决 定金属 材料 性能 提高 幅度.10 2、模 锻：一体 化成 形依 托 重型设 备，等温 锻为 精密 成型重 要工 艺.12 3、环 锻：精密 碾轧 工艺 提 升环锻 件质 量，产线 智能 化要求 较高.14 三、军 机与 发动 机高 景气 需求，稳定 格局 打造 专业 化、规 模化 优势.15 1、机 身与 发动 机锻 造各 百 亿级市 场，“军转 民”空 间广 阔.15 2、专 业化 发展 下格 局稳 定，锻造 企业 进入 业绩 释放 期.17 3、募 投助 力企 业扩 产，规 模化阶 段战 略存 在差 异.19 四、提 升盈 利能 力：批产 放量带 来规 模效 应，智能 化产线 提高 效率.20 1、大 型锻 造设 备价 格高 昂，产能 挖潜 空间 大.20 2、先 进锻 造对 模具 要求 高，批产 摊薄 模具 成本.21 3、智 能化 产线 布局，降 低 材料与 制造 端成 本.22 五、打 开市 场空 间：立 足 中游，品类 扩张 与业 务延 伸.23 1、设 备+工艺+客户 资源 禀 赋，锻 造企 业具 备扩 品类 基础.23 2、主 机外 溢需 求+提 升价 值量动 力，锻造 企业 向机 加延伸.24 3、海 外借 鉴：业务 横纵 拓 展，铸 就PCC 全 产业 链龙 头地位.26 六、投 资建 议.27 七、风 险提 示.28 图 表 目录 图表 1：航空 锻造 支撑 飞 机和航 空发 动机 性能 提升.5 图表 2：锻造 位于 航空 制 造产业 链中 游.5 图表 3：锻造 是航 空制 造 的关键 环节.5 图表 4：锻件 在机 体结 构 中的应用.6 图表 5：某强 击机 机身 内 部布置 与主 要受 力构 件.6 图表 6：F-22 战机 机身Ti-6Al-4V 隔框.6 图表 7：机翼 元件 示意 图.7 图表 8：A380 飞机 整体 翼 梁铝合 金大 型模 锻件.7 图表 9：锻件 在 起 落架 上 的应用.7 图表 10：某新 型运 输机 起落架 锻件 设计 图.7 图表 11：锻件 在直 升机 上的应 用.7 图表 12：锻件 在航 空发 动机上 的应 用.8 行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 3 图表 13：航空 发动 机环 锻件示 意图.8 图表 14：用于LEAP 发 动 机的高 压涡 轮机 匣和 风扇 机匣.8 图表 15：钛合 金盘 锻件 用于整 体叶 盘加 工.9 图表 16：涡轮 盘结 构较 为复杂.9 图表 17：典型 航空 发动 机叶片 机构.9 图表 18：压气 机动 叶与 静叶叶 片.9 图表 19：典型 航空 发动 机轴件 类型 及形 状.9 图表 20：带封 严装 置的 轴承座.9 图表 21：常见 金属 材料 成型工 艺及 特点.10 图表 22：锻件 内部 金属 晶粒更 细，力学 性能 更佳.10 图表 23：锻件 的金 属组 织流线 更完 整，综合 性能 更好.10 图表 24：锻造 是基 于材 料的设 备与 工艺 的结 合，锻造设 备至 关重 要.11 图表 25：典型 锻压 设备 类型及 工作 特点.11 图表 26：锻造 工艺 基本 类型及 特点.11 图表 27：模锻 工艺 流程.12 图表 28：开式 模锻 与闭 式模锻 对比.12 图表 29：F-22 战斗 机钛 合金尾 部发 动机 机架 大型 锻造部 件.12 图表 30：万航 模锻800MN 大型 模锻 液压 机.12 图表 31：国内 部分3 万 吨以上 模锻 压机 及加 工能 力.12 图表 32：等温 模锻 工艺 示意图.13 图表 33：三角 防务300MN 等温 模锻 液压 机.13 图表 34：多向 模锻 的复 合分模 工艺 实体 图.13 图表 35：西南 铝业1 万 吨多向 模锻 液压 机.13 图表 36：环锻 件生 产流 程和设 备.14 图表 39：我国 军机 数量 与美国 存在 较大 差异.15 图表 40：我国 军机 机队 结构与 美、俄存 在一 定差 距.15 图表 41：预计 未来 十年 国内军 用飞 机机 体结 构锻 件市场 空间 超 1300 亿元.15 图表 42：航空 发动 机研 发与维 修支 出可 观.15 图表 43：航空 发动 机寿 命短于 机体 寿命.15 图表 44：预计 未来 十年 国内军 用航 空发 动机 锻件 市场空 间 超 900 亿元.16 图表 45：国产 民用 大飞 机C919 发 展历 程.16 图表 46：国产 商用 发动 机渐成 谱系.16 图表 47：国际 航空 发动 机四大 主机 厂多 种部 件转 包生产.16 图表 48：国内 主要 从事 航空锻 造的 企业.17 图表 49：主要 公司 归母 净利润 增速.17 图表 50：主要 公司 净利 率.17 图表 51：主要 公司 可比 业务收 入（亿元）.18 图表 52：主要 公司 可比 业务收 入增 速.18 图表 53：主要 公司 可比 业务毛 利率.18 图表 54：主要 公司 可比 业务成 本构 成.18 图表 55：主要 公司 研发 费用（亿元）.18 行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 4 图表 56：主要 公司 研发 费用率.18 图表 57：航空 锻造 主要 企业募 投项 目情 况.19 图表 58：大型 锻造 设备 造价较 高.20 图表 59：锻造 企业 产能 弹性大.20 图表 60：加热 金属 材料 是锻造 流程 中耗 时最 长的 环节.20 图表 61：原材 料与 模具 成本占 模锻 件制 造成 本 的80%以上.21 图表 62：利用 铸坯 制造 模具可 有效 提升 模具 寿命.21 图表 63：大型 模锻 件的 模具形 状较 为复 杂.21 图表 64：国内 外典 型等 温锻造 用高 温合 金成 分.21 图表 65：大型 锻件 生产 过程较 长，影响 因素 多，难以全 部同 时准 确控 制.22 图表 66：多级 闭环 的智 能管控 系统 架构 图.22 图表 67：精密 辗环 机生 产过程 的数 字化 控制 操作 系统.22 图表 68：PCC 公司 借助 并 购横向 拓展 锻造 业务 产品 品类.23 图表 69：派克 新材 与三 角防务 相似 技术.23 图表 70：主机 厂合 作认 证周期 长.23 图表 71：航空 机体 部件 加工工 艺流 程.24 图表 72：航空 发动 机零 件加工 工艺 流程（以 涡轮 盘为例）.24 图表 73：制造 费用 为爱 乐达主 要成 本.24 图表 74：制造 费用 为航 亚科技 零部 件加 工主 要成 本.24 图表 75：波音 公司 供应 链示意 图.25 图表 76：国内 主机 厂推 行“小核 心，大协 作”改 革规 划.25 图表 77：机加 工企 业毛 利率高 于锻 造企 业.25 图表 78：锻造 企业 进行 机加业 务拓 展可 显著 提升 盈利能 力.25 图表 79：PCC 业务 覆盖 全 面.26 图表 80：PCC 发展 经历 三 个阶段，新 世纪 来聚 焦航 空锻造 业务 带来 规模 增长.26 图表 81：产业 链延 伸对 毛利率 改善 显著.27 图表 82：业务 拓展 下PCC 股东 回报 率远 超市 场指 数.27 图表 83：不同 企业 获得 成本优 势的 途径 不同.27 图表 84：行业 景气 基础 上的业 务拓 展 是 PCC 成功 的关键.27 行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 5 1、航空锻造是支撑飞机 和 发动机性能提升的重 要基 石 航空锻造属于高端制造 业，支撑飞机和航空发动 机 升级迭代。锻造是金 属材 料、工艺和设备的结 合，航空锻造在这三方面要求均显著高于 普 通锻件，航空锻造位于 锻 造行业制高点。从材 料端 来看，航空锻件一般 选择 高比强度、比刚度的 材料，钛 合金、高 温合金 等难 变形 材料 应用 广泛。从工艺端来看，航空锻 件 与普通机械制造工业用 锻 件相比在精度和质量 方面 要求更高，先进锻造 技术 如整体成形技术、等温锻造技术、精密 辗轧技术应用更为 广泛。从设备端来看，航 空锻造 需要大型锻压设备 实现金 属形变的目的。据大 型航 空模 锻件 生产 现状及 发展 趋势，模锻 件 制成的 零件 重量 约占 飞机 机体结 构重 量的20-35%，占发动 机结 构重量的 30-45%，是飞机及其发动机机体结构的关键零部件，其结构型式、材料性能与质量、制造成本是决定飞机和发动机 的性 能、可靠 性、寿命和 经济 性的 重要 因素 之一。图表1：航 空 锻 造支 撑 飞机 和 航空 发动 机 性 能提 升 来源：航空航天 材料发展 现状及前景，航空钛合金锻 造技术的 研究进展，镁合金在航空航 天领域研 究应用现状 与展望，国 金证券研 究所 航空锻造位于产业链中 游，是航空制造的关键环 节。飞机及航空发动机 制造 产业链上游为各类原 材料 供应商，包括高温合金、钛合金、铝 合 金、高强钢等金属材料。锻造企业利用锻压设 备基 于一定工艺将原料加 工为 力学性能优良的金属锻件，产品交付 给 主机厂进行质量检验，合 格产品交由机加及结 构件 制造商装配为结构件，最 终由主机厂进行总装。图表2：锻 造 位 于航 空 制造 产 业链 中游 图表3：锻 造 是 航空 制 造的 关 键环 节 来源：国金 证券 研究 所 来源：爱乐 达招 股说 明书，国 金证 券 研究所 整体化、精密化发展下锻 件机加工余量逐步减小，锻件附加值及锻造重要性 进一步提升。在 新一 代材料 性 能提 升前提下，整体成形工艺应 用 日益广泛，整体锻造作 为 其中的关键技术得到 普及。据世界航空航天 制造 技术特点与发展趋势 研究，整体 成形 技 术可将 几十 甚至 几百 个零 件减少 成 1 个或 几个 零件，减少 分段 和后 续焊 接操 作，也 可大 幅减轻结构质量，减少加 工 废料，降低装配成本。相 较于普通模锻，精密 锻造 机加工余量显著减小，可 减小后续机加工工序。根据精密锻造 成型技术的应用及其发展，精密锻造成形技术可应 用于精化毛坯，从而实现 利用锻造技术取代粗机械加工工序。随 着锻件精度逐 步 提 高，或将 替 代 焊 接 等 部 分 传统 机械 加 工 业 务，锻 件 附加 值提 升 的 同 时 锻造环节 重要 性将 进一 步提 升。行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 6 2、机体结构锻件：飞机 关 键承力部件，一体化 锻造 趋势 锻件在机体结构中主要 应 用于机身、机翼、尾翼、起落架等关键结构部 分。由于锻件具有良好的 承力 性能，在机体结构件中应用广泛，包 括 机身、机翼、尾翼中的 关 键承力部件以及起落 架主 体部分。根据不同部 件的 工作特点，应用材料 也有 所不 同。在技 术发展 方向 上，先进 战机 机体结 构锻 件一 体化 锻造 发展趋 势显 著。图表4：锻件在机体结构中的 应用 机体结构部分 主要结构件 主要功用 主要材料 机身 隔框 普通框维持机身截面形状，加强框还需将装载的质量力和其它部件载荷进行传递 钛合金、铝合金 长桁 承受机身弯曲时产生的轴力，同时对蒙皮有所支撑 桁梁 与长桁类似 机翼、尾翼 翼梁 主要纵向受力件，承受剪力和弯矩 钛合金、铝合金 长桁 连接蒙皮和翼肋，承受机翼弯矩引起的部分轴向力，同时对蒙皮起一定支撑作用 翼肋 维持机翼剖面所需形状，为蒙皮和长桁提供垂直方向支撑 纵墙（含腹板）与蒙皮组成封闭盒段承受机翼扭矩 机身-机翼连接头 重要受力件，连接机身和机翼，进行升力传导 起落架 前、主起横梁 主要承力部件，起到支撑和缓冲作用 钛合金、高强度钢、铝合金 支柱外筒 活塞杆 扭力臂、斜支撑 来源：现代 飞机 结构 设计，大 型飞 机 起落架 制造 技术，国 金证 券研 究所 机身部件为飞机关键承 力 部件，机身锻件材料主 要 为铝合金和钛合金。机身 是飞机的重要部件，是整 架飞机的受力基础，其内部结构主要 由 横向的隔框和纵向的 长桁、桁 梁 构 成。隔 框 分为 普通 框 和 加 强 框 两 大 类，普通 框 用 来 维 持机身截面形状，加强框 还 要将装载的质量力和其 他 部件上的载荷经接头 传导 至机身结构上的集中 力加 以扩散并传导给机身 蒙皮。根据铝合金航空整体结 构件加工变形机理与预测 研究，在高机动性飞行器 中钛合金占比显著提升，但在民用大飞机中铝合金应用广泛。据 关于先进战斗机结构制造用钛概述，F-15 机身 可分为 3 段，前端包括雷 达罩、座舱、电子设 备舱 等主 要结 构材 料为铝 合金，中 端 前 3 个 框为铝 合金，后 3 个 框为 钛合金，后 端为 全钛 合金 设计。图表5：某 强 击 机机 身 内部 布 置与 主要 受 力 构件 图表6：F-22 战机 机身Ti-6Al-4V 隔框 来源：现代 飞机 结构 设计，国 金证 券 研究所 来源：大型 航空 模锻 件的 生产 现状 及 发展趋 势，国金 证券 研究 所 机翼与尾翼为飞机提供 升 力以及进行方向操控，机 翼及尾翼锻件材料主 要为 铝合金和钛合金。机翼 的主 要 功 用 是 为飞机提供升力，常安装 起 落架、发动机等其它部 件，内部多用来收藏主 起落 架或携带燃油，军用 战机 往往在机翼下布置多种外挂。尾翼主 要 用于保证飞机纵向和横 向 的平衡与安定性，以 及实 现对飞机的纵向和航 线的 操纵。机翼内部元件一般包括纵向的 翼 梁、长桁、腹板以及横 向 的翼肋，其中翼梁为 机翼 主要纵向受力件。机 翼锻 件材料主要为铝合金和钛合金，先进军机多使用钛合金锻件，据先进战斗机结构制造用钛概述，F22 机翼的前梁、平尾转轴、下部纵 梁、发动 机支 架、尾部接 头等 均为 钛合 金锻 件。行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 7 图表7：机 翼 元 件示 意 图 图表8：A380 飞机 整 体翼 梁 铝合 金大 型 模 锻件 来源：现代 飞机 结构 设计，国 金证 券 研究所 来源：航空 工业 模锻 装备 的应 用及 其 发展趋 势，国金 证券 研究 所 起落架内部结构复杂，起 落架锻件材料主要为超 高 强度钢。起 落 架 供 飞机 起飞、着 陆 时 在 地 面 或水 上滑 跑、滑 行 以及移动和停放，是飞机 主 要结构件之一。现代飞 机 起落架包括减震装置、受 力支柱、机轮、刹车 装置、收放机构和其他一些系统，是一种 复 杂的机械装置。随着现 代 飞机载荷日益增大，起落 架也随之增大，锻件 在起 落架系统中起到重要支撑作用。起落架锻件材料主要为高强度钢，据飞机起落架用超高强度钢应用现状及展望，当今世界 95%以上的 飞机 起落 架采 用超 高强度 钢制 造。图表9：锻 件 在 起落 架 上的应用 图表10：某 新 型 运输 机 起落 架 锻件 设计 图 来源：三角 防务 招股 说明 书，国金 证 券研究 所 来源：一种 起落 架用 大 型TC18 钛合 金模锻 件的 锻造 方法，国 金证 券研 究 所 先进直 升机 复合 材料 应用 更广泛，机 体锻 件主 要为 起落架 及传 动部 件。复合 材料 自 70 年代 起在 直升 机上得 到广 泛 应用，最初应用于蒙皮等次要机构上，90 年代后广泛 应用于隔框、桁条等机体主结构件。根据 复合材料在直升机上的应用与发展，NH-90 战 术运输直升机复合材料用量达 95%，仅动力舱平台、隔板仍采用金属件。锻件在直升机体上应用范围较小，主要 为 直升机部分旋翼系统（包 括轴、中央件以及连 接件）及起落架，其中大 型直 升机桨 毂 中央件属于 超大 型锻 件，材料 主要为 钛合 金。图表11：锻 件 在 直升 机 上的 应 用 来源：三角 防务 招股 说明 书，国金 证 券研究 所 行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 8 3、发动机锻件：结构多 样 分布广泛，强调难变 形材 料应用 锻件在航空发动机中应 用 广泛，主要起承力、传 力、包容等作用。由 于锻 造可 显 著 提 升 金 属 材 料性 能，锻 件 在 航 空发动机中应用广泛，根据 应用部位可分为冷端、热 端以及附件，根据工艺及 形状不同可分为盘、环（含部分机匣）、轴、叶 片锻 件 以 及中 小结 构件。由于 难变 形材 料在 航空发 动机 中使 用较 多，等温模 锻等 锻造 技术 应运 而生。图表12：锻件在航空发动机上 的应 用 锻件类型 应用部位 主要功用 主要材料 环锻件 封严环 篦齿环 起到封严作用，防止高压高温气体逆向流动或逸散 高强度钢、钛合金、高温合金 安装边 起到安装、固定作用 环形机匣 进气机匣 保证压气机叶片入口处流场均匀，保证一定收敛度防止气流分离 铝镁合金、钛合金、高温合金 风扇机匣 为外来空气提供进入通道，对风扇叶片起到保护作用，对风扇叶片碎片起包容作用 压气机机匣 起到支撑与包容作用，与整流叶片、内外环、支承等零件组成静子机匣部件 涡轮机匣 安装导向器叶片等，起到支撑、排气等作用 盘锻件 风扇盘 连接风扇叶片，同时起到部分调压作用 高强铝合金、钛合金、镍基高温合金 压气机盘 连接压气机转子叶片，部分采用整体叶盘，起到传输功率以及固定支撑作用 涡轮盘 连接涡轮转子叶片，传输功率并制成叶片 叶片 风扇叶片 对进入发动机的空气进行初步压缩 不锈钢、铝合金、钛合金、高温合金 压气机叶片 对进入内涵道的空气进行进一步压缩 轴锻件 风扇、压气机轴 涡轮轴 与相应盘件、叶片组成转子，提供承力支点 高温合金、高强度钢 中小构件 轴承座 与相应机匣安装边相连接，承受径向力 不锈钢、铝合金、钛合金、高温合金 活塞相关组件 作为活塞外筒进行 叶片、放气机构等的调节 喷嘴壳体 喷油嘴外壳体，维持形状提供支撑 联轴器 压气机转子、风扇转子与涡轮转子通过联轴器组成整体支撑在轴承上高速旋转 来源：航空 制造 手册，国 金证 券研 究 所 航空发动机环形件类型 多，分布广，包括导向器 外 环、燃烧室外套安装 边及 外套后安装边、加力 燃烧 室安装边、卡环、前后内半环、静子 内 半环块、封严环、级间 封 严环、内封严环、盘 心篦 齿环、外篦齿环等，根据 部位不同主要起到承力、封严、固定、连接作用。其中承受轴 向 力和起连接作用的环 形件 一般选用自由锻件或 轧制 环形件，高转速、高 温条 件工 作的 环形 件则多 为模 锻件。环 锻件 常用材 料为 不锈 钢、弹簧 钢、高 温合 金、钛合 金。发动机机匣为重要支撑、传力和包容结构件。发动机 机 匣 根 据 形 状 可 分为 环形 机 匣 和 箱 体 机 匣，其 中箱 体 机 匣 由 于形状较为复杂，多使用 铸 造毛坯。环形机匣包括 进 气机匣、风扇机匣、压气 机机匣、涡轮机匣等，是 发动机的承力部件，广泛采用锻造毛 坯。发动机环形机匣锻件 材 料包括铝镁合金、钛 合金 以及高温合金，以铝 镁合金为材料的机匣壳体多为等直径、大 壁 厚对开式或整体式结构，重量较重且工艺流程 复杂；以钛合金和高温合 金为 材料的机匣壳体多为 薄壁 焊接 结构 的对 开式或 整体 式环 形机 匣，重量较 轻、刚性 较差 且加 工难度 大。图表13：航 空 发 动机 环 锻件 示 意图 图表14：用于LEAP 发动 机 的高 压 涡轮 机 匣 和风 扇 机匣 来源：派克 新材 官网，国 金证 券研 究 所 来源：航宇 科技 官网，国 金证 券研 究 所 发动机盘锻件主要为风 扇 盘、压气机盘和涡轮盘，材料主要为钛合金和 变形 高温合金。航 空 发 动机 中包 含 大 量 圆 盘类零部件，其毛坯大多 为 锻件，作为转动件长期 在 高温高压和交变载荷 下工 作，对于锻造工艺和 材料 有较高要求，根 据 航 空 制 造 手 册，盘 类 件 工 作 转 速 在 10000r/min 以 上，涡 轮 盘 工 作 温 度 500-800，压气机盘工作温 度 0-430。发动机盘锻件根据 应用部位不同可分为风扇 盘、压气机盘和涡轮盘锻 件。压气机盘常用材料包 括高强铝合金、钛合金、镍基高温合金，部分盘锻件用于整体叶 盘 的加工。涡轮盘材料 主要 为变形高温合金，利 用热 等静压技术锻压的粉 末高 温合 金涡 轮盘 在新型 航空 发动 机中 逐渐 得到广 泛应 用。行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 9 图表15：钛合金 盘锻 件 用于 整 体叶 盘加 工 图表16：涡 轮 盘 结构 较 为复 杂 来源：航空 发动 机用 先进 高温 钛合 金 材料技 术研 究与 发展，国 金证 券研 究 所 来源：粉末 冶金 涡轮 盘精 密加 工技 术 研究现 状，国金 证券 研究 所 锻造叶片主要应用于发 动 机风扇和压气机，材料 主 要为钛合金、铝合金 和高 温合金。航 空 发 动 机叶 片种 类 多，数 量大，形状复杂，材质性能要求高，据航空制造手册，叶片制造工作量占发 动机制造工作总量的 30%以上，叶片模压在发动机制造中发挥 着 重要作用。叶 片 模 锻 件属于 长 轴 类 锻 件，多 应用 于风 扇 以 及 压 气 机，根据 叶身 型 面 单 面 加工余量大小可分为普通 模 锻叶片、小余量模锻叶 片、半精锻叶片以及精 锻叶 片，其中模锻叶片材 料包 括不锈钢、铝合金、钛合 金以 及高 温合 金，精 锻叶 片材 料主 要为 铝合金 和钛 合金。图表17：典 型 航 空发 动 机叶 片 机构 图表18：压 气 机 动叶 与 静叶 叶 片 来源：叶片 精密 锻造 技术 的发 展现 状 及其展 望，国金 证券 研究 所 来源：航亚 科技 招股 说明 书，国金 证 券研究 所 发动机轴锻件损耗较快，根据功能可分为高压压 气 机轴、低压压气机轴、风 扇轴、高压涡轮轴、低压 涡轮轴等，根据轴件构型可分为空心 长 轴类轴、轴颈类轴、鼓 筒 类轴。轴类零件毛坯 多为 锻造工艺制造，相对 尺寸 较大且具有多级变截面特征，强韧性 要 求较高。我国航空发动 机 轴锻件材料主要为高 温合 金和高强度钢，其中 高压 涡轮后轴材料主要为 变形 高温 合金。发动机中、小构件种类 多、分布广，其 特 点 为 生产不 需 要 大 型 设 备、单台 发动 机 上 件 号 多 但 数 量少。毛 坯 为 模 锻 件或自由锻件的中小 构件包 括活塞及组件、轴 承支座、封严件（包括封 气和封 油套）、连接件（如 联轴器 等）、承 力支架（连接发 动 机 与飞 机）、活 动 连 接 件、转 接件（如液 压 泵 转 接 座）、喷油 嘴 壳体 等。发 动 机 中 小锻 件 的材 料 应 用 因使用部 位而 异，包括 不锈 钢、铝 合金、钛 合金、高 温合金 等。图表19：典 型 航 空发 动 机轴 件 类型 及形 状 图表20：带 封 严 装置 的 轴承 座 来源：航空 制造 手册，国 金证 券研 究 来源：航空 制造 手册，国 金证 券研 究 所 行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 10 1、锻压设备和工艺共同 决 定金属材料性能提高 幅度 锻造是传统金属加工工 艺，核心为金属材料的热 变 形和热处理。锻 造 是一 种通 过 锻 压 设 备 对 金 属坯 料施 加 压 力，使其发生塑性形变并获得 优 良性能和尺寸的加工方 法。相较于铸造和机械 加工，经过锻造的金属可 以消 除在冶炼过程中产生的铸态疏松、焊 态 孔洞等缺陷，并可获得 较 细的金属晶粒，保留 完整 的金属流线，从而达 到优 化内部金属组织结构，提升金属性能 的 目的。相较于冲压，锻 造 属于热工艺加工，锻 造过 程对于金属材料内部 结构 重塑起到较大作用，在加工过程中难 以 检测产品质量，同时经 过 锻造的产品热处理环 节也 对产品性能有较大影 响。因此锻造工艺的核心 在于 金属 材料 的热 变形和 热处 理。图表21：常见金属材料成型工 艺及 特点 成型工艺 工艺说明 细分工艺 优点 不足 液态成形 将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固和清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件，通常包括铸型准备、金属熔化与浇注、铸件处理和检验三个阶段 普通砂型铸造 可生产出形状复杂，特别是具有复杂内腔的零件毛坯 铸造生产的适应性广，工艺灵活性大 普通铸件成本较低 铸件的机械性能不如锻件，易出现组织粗大等缺陷 质量不稳定，影响因素复杂 熔模精密铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造 重力铸造 塑性加工 利用金属的塑性，通过外力使金属铸锭、金属粉末或各种金属坯料发生塑性变形，从而获得具有所需形状、尺寸和性能制品的加工方法 锻造 材料利用率高，生产效率高 产品质量高、性能好、缺陷小 加工精度和成型极限有限 模具和设备费用昂贵 冲压 轧制 挤压 拉拔 机械加工 利用切削刀具在切削机床上（或用手工）将金属工件的多余加工量切去，以达到规定的形状、尺寸和表面质量的工艺过程 车削 可获得高加工精度和低表面粗糙度 切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量的范围较大 生产率较高，只在少数特殊场合低于精密铸造、精密锻造和粉末冶金等方法 刀具和工件均须具有一定的强度和刚度 不同工艺需要使用相应的机床与设备 破坏了金属流线，复杂性面易造成零件应力集中，导致金属疲劳断裂 铣削 刨削 磨削 钻削 镗削 焊接成型 通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子间结合，实现永久性连接的加工和连接方式 熔焊 压焊 钎焊 节约金属材料，结构重量轻 简化铸造、锻造及切削加工工艺 焊接接头的组织性能往往不均匀，会产生焊接缺陷 来源：金属 材料 常识 普及 读本，金 属 材料的 成型 加工 工艺，切 削加 工的 分 类、特 点、作用 和发 展方 向及 零件 的 种类和 组成，焊 接工 艺及 特点，国 金 证券研 究所 图表22：锻 件 内 部金 属 晶粒 更 细，力学 性 能 更佳 图表23：锻 件 的 金属 组 织流 线 更完 整，综 合 性能 更 好 来源：派克 新材 招股 说明 书，国金 证 券研究 所 来源：金属 材料 常识 普及 读本（第2 版），国金 证券 研究 所 锻造过程的难点为设备 与 工艺的结合，设备对于 工 艺实现至关重要。对 于 锻造 企 业 来 说，锻 压 设备 为核 心 资 产，决定 锻 造 企 业 生 产 能 力 和 工 艺 实 现。锻 压 设 备 根 据 施 加 压 力 的 方 式 不 同 可 分 为 锻 锤 类（冲 击 能 量 限 制）、机 械 压 力 类（冲力和行程限制）、螺旋 压力机类（能量限制）、液 压机类（冲力限制），生产 时需根据锻件的尺寸、结 构、材料以及工艺要求进行设备选 择。锻压设备是实现特定 锻 造工艺的关键，根据 三角 防务招股说明书，公 司多 种类型锻件生产专利均围绕核心设备 400MN 锻压机展开。由于锻 压设备大多单价较高，如何最大化利用锻压设备并使其与锻造工艺结合，是 锻造 过程 的难 点。行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 11 图表24：锻 造 是 基于 材 料的 设 备与 工艺 的 结 合，锻 造设 备 至关 重要 来源：航空 制造 手册，国 金证 券研 究 所 图表25：典型锻压设备类型及 工作 特点 压力类型 锻压设备 工作优点 工作缺点 螺旋压力 摩擦螺旋压力机 具有锻锤和机械压力机的特长 运行精度高，可在模具上设计导向结构 摩擦件会受到环境温度变化影响，不易控制打击能力 液压马达传动螺旋压力机（含电动）在摩擦螺旋压力机基础上克服了不可靠性，精度较高 造价低于机械压力机 维护较为困难，尤其电气系统和液压系统 不允许超出螺杆直径范围的偏心打击力 液压 水压机 结构上易于得到较大的总压力、工作空间和较长的工作行程，动力以“柔性”传动、避免机器过载情况，拉伸过程只有单一的直线驱动力，加工系统生命周期较长、成品率较高 生产效率较低 设备体积大，占地面积大 油压机 在水压机基础上采用油作为传动工作介质，可调节加压速度、提高锻件质量，能耗较低，可维护性较高 与水压机类似 锻锤 双作用磨锻锤（含对击锤）一定形成速度打击能量下可连续打击，行程、速度可由操作者控制；打击速度高，无下死点 导向精度差，错移量较大，要求工人素质较高；工作环境较为恶劣 夹板锤（含落锤）速度随行程变化，可粗控打击力，导向精度高于模锻锤 不能连续打击；两次打击件时间较长 机械压力 曲柄热模锻压力机 行程受设备设计有所限制，下死点速度接近 0 运行精度较高，综合间隙较大，易于实现机械化，操作简单 成形中金属水平流动速度大于高度方向 沿打击方向刚度不够，抗偏击能力差 安全保寿使用吨位为名义吨位的 75-85%楔式传动压力机 在曲柄热模锻压力机基础上提高抗偏心打击能力和刚性 与曲柄热模锻压力机类似 来源：航空 制造 手册，现 代自 由锻 造 液压机 的技 术经 济性 分析，搜 狐网，国金证 券研 究所 锻造根据成型工艺不同 分 为自由锻、模锻、碾环。根据成形机理不同，锻造 可分为自由锻、模锻、碾 环、特殊锻造等。由于自由锻件材料 利 用率较低，产品一致性 较 难保证，在航空锻造 领域 模锻与碾环逐步取代 自由 锻成为主流工艺。碾环工艺即径向轧 制，在航空发动机环形件 制 备中应用广泛，且可 以制 备超大型环件，据 高温 合金环形件环扎工艺研究进展，碾环工 艺制备的高温合金环形件 较自由锻件表面质量好、尺寸精度高、组织更均匀。自由锻目前往往成 为制 胚的 主要 手段，操作 灵活 且成 本较 低。图表26：锻造工艺基本类型及 特点 锻造工艺 示意图 工艺描述及特点 使用设备 自由锻 利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形以获得所需几何形状的加工方法；通用性、灵活性好，适用小批量 快锻机 自由锻造水压机 自由锻造油压机等 模锻 金属坯料在具有一定形状锻模膛内受压变形而获得锻件；锻件复杂度高，力学性能较高，适用大批量 生产 模锻液压机 螺旋压力机 多向模锻机等 碾环 又称环锻、环轧，是借助辗环机使环件产生连续塑性变形的加工工艺；可制作大型环类零件 碾环机 来源：派克 新材 招股 书，国金 证券 研 究所 行业深 度研 究 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 12 2、模锻：一体化成形依 托 重型设备，等温锻为 精密 成型重要工艺 模锻可用于形状复杂锻 件 制造，适用于批量生产。模锻指借助专用模锻 设备，利用模锻模具成型 的锻 造工艺，具有生产效率高、劳动强度 低、尺寸精确、加工余量 小、可锻制复杂形状锻 件的 优点，适用于批量生 产。模锻根据模具形状可分为开式模锻和 闭 式模锻，其中闭式模锻 材 料利用率更高，锻件 金属 流线型更好，更适用 于难 变形金属材料锻造，但对毛坯要求较 为 精确，否则会造成模具 损 毁。根据变形温度可 分为 热模锻、冷模锻、温 模锻，其中冷模锻与温模 锻锻 造精 度更 高，是未来 的发 展方 向。图表27：模 锻 工 艺流 程 图表28：开 式 模 锻与 闭 式模 锻 对比 来源：三角 防务 招股 说明 书，国金 证 券研究
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