在金屬機(jī)械加工中,切削加工是最基本而又可靠的精密加工手段,在機(jī)械、電機(jī)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和航空、航天、電子、核能等現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門中起到了重要的作用,盡管近年來(lái)無(wú)切削加工技術(shù),如精密鑄造、精密鍛造、精密擠壓成形等技術(shù)發(fā)展較快,然而切削加工仍占主導(dǎo)地位,其人力、財(cái)力的耗費(fèi)仍然是很大的。
據(jù)統(tǒng)計(jì),切削加工的勞動(dòng)量約占全部機(jī)械制造勞動(dòng)量的30% ~ 40%,約70%的各種零件需用切削刀具來(lái)加工。特別是近一二十年來(lái)非金屬材料的切削耗費(fèi)呈上升趨勢(shì)。用傳統(tǒng)刀具材料加工上述非金屬材料時(shí),刀具耐用度和切削加工效率往往很低,有時(shí)甚至無(wú)法加工,必須采用新型刀具材料。
一、中國(guó)刀具行業(yè)細(xì)分結(jié)構(gòu)
對(duì)于有色金屬及其合金的精密和超精密加工,傳統(tǒng)刀具材料難以勝任。此外,隨著現(xiàn)代化制造業(yè)愈來(lái)愈多地使用自動(dòng)機(jī)床、數(shù)控機(jī)床,也迫切要求有耐用度更高、加工精度和加工效率更高、性能更穩(wěn)定的刀具材料。由此誕生的超硬復(fù)合刀具材料正是適合上述切削刀具性能要求的理想刀具材料。
超硬刀具材料指可用做刀具切削加工的超硬材料。目前主要可分為兩大類:一類是金剛石切削刀具材料;另一類是立方氮化硼切削刀具材料。
超硬材料具有高硬度、高耐磨性和低韌性和低抗沖擊性的特點(diǎn),隨著近年來(lái)“以車代磨”、“以銑代磨”、“高速切削”等加工新概念的出現(xiàn),超硬刀具在我國(guó)刀具市場(chǎng)占有率不斷上升。具體來(lái)看,2021年我國(guó)刀具行業(yè)市場(chǎng)中,硬質(zhì)合金刀具占比為53%,高速鋼刀具占比為21%,立方氮化硼刀具占比為8%,陶瓷刀具占比為8%,金剛石刀具占比為6%。
二、我國(guó)超硬刀具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)
超硬刀具行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為人造金剛石、聚晶立方氮化硼等超硬材料;中游為超硬刀具生產(chǎn)供應(yīng)環(huán)節(jié);下游廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、電子信息、航空航天、機(jī)床配件、新能源、軍工等領(lǐng)域。
我國(guó)刀具市場(chǎng)消費(fèi)情況與我國(guó)制造業(yè)發(fā)展水平和結(jié)構(gòu)調(diào)整息息相關(guān)。隨著國(guó)家規(guī)劃的逐步落地完成,國(guó)內(nèi)供給結(jié)構(gòu)性改革的不斷深化,我國(guó)制造業(yè)朝著自動(dòng)化和智能方向快速前進(jìn),推動(dòng)我國(guó)刀具行業(yè)市場(chǎng)規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng)。相較于下游的應(yīng)用市場(chǎng)而言,我國(guó)整個(gè)切削刀具市場(chǎng)的行業(yè)規(guī)模已經(jīng)處在一個(gè)較為穩(wěn)定的水平。2017年之前基本穩(wěn)定在330億元左右,而由于刀具市場(chǎng)整體回暖以及下游機(jī)床領(lǐng)域的更新?lián)Q代,推動(dòng)了切削刀具市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)入上升區(qū)間。隨著國(guó)家工業(yè)制造實(shí)力的不斷發(fā)展,加工工件復(fù)雜性和困難程度持續(xù)提升,工業(yè)加工從粗放式、手動(dòng)式加工向精細(xì)化、自動(dòng)化加工不斷演進(jìn),對(duì)加工工具的穩(wěn)定性、精細(xì)程度要求不斷提高。目前根據(jù)《第三屆切削刀具用戶調(diào)查分析報(bào)告》所披露的數(shù)據(jù)顯示,超硬刀具在整個(gè)刀具行業(yè)的市場(chǎng)份額在10%左右,因此可以推斷我國(guó)超硬刀具行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模大約在40億元左右。
三、國(guó)內(nèi)外超硬刀具行業(yè)市場(chǎng)分布
國(guó)外超硬材料產(chǎn)業(yè)高度集中,金剛石和立方氮化硼(CBN)單晶、聚晶、微粉、CVD膜等全系列產(chǎn)品90%以上集中在美國(guó)DI公司、歐洲跨國(guó)集團(tuán)元素六公司等,主要采用年輪式兩面頂超高壓合成裝置,單晶金剛石單次產(chǎn)量大、品級(jí)高、粒度好,產(chǎn)品占據(jù)高端市場(chǎng);應(yīng)用于金剛石、CBN 刀具,在世界上處于領(lǐng)先地位。國(guó)外超硬材料制品產(chǎn)業(yè),主要分布于歐美和日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家,占全世界市場(chǎng)份額80%以上。以歐洲跨國(guó)集團(tuán)泰利萊公司、德國(guó)溫特公司、法國(guó)圣戈班集團(tuán)、日本旭金剛石工業(yè)株式會(huì)社為代表的國(guó)外企業(yè),生產(chǎn)制造的超硬材料磨具、刀具、鋸切和鉆進(jìn)工具等,具有超高速度、超高精度、高效率、高耐用度等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè),占據(jù)了世界高端市場(chǎng)。
目前,我國(guó)超硬刀具相關(guān)制造企業(yè)已超千家,主要分布于長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲和環(huán)渤海等市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和民營(yíng)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū),技術(shù)水平較低的生產(chǎn)企業(yè)為主,高端超硬刀具生產(chǎn)企業(yè)并不多,行業(yè)集中度較低。具體來(lái)看,2020年我國(guó)超硬刀具市場(chǎng)中,沃爾德占比為4%,富耐克占比為2.9%,四方達(dá)占比為2%。隨著我國(guó)制造業(yè)企業(yè)由粗放式生產(chǎn)向精細(xì)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變,對(duì)刀具的質(zhì)量、品牌提出更高要求,傳統(tǒng)小型刀具廠商逐步出清,市場(chǎng)份額將逐步向技術(shù)領(lǐng)先、品質(zhì)更高的頭部企業(yè)集中。
四、國(guó)家政策利好行業(yè)發(fā)展
近年來(lái),國(guó)家陸續(xù)推出了《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《中國(guó)制造2025》等政策文件,大力鼓勵(lì)發(fā)展高端裝備和新材料行業(yè),積極推動(dòng)我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)及工具設(shè)備的快速發(fā)展。在國(guó)家政策的支持下,超硬刀具行業(yè)正迎來(lái)歷史性的戰(zhàn)略發(fā)展機(jī)遇。作為高端制造和現(xiàn)代制造的基礎(chǔ),超硬刀具產(chǎn)業(yè)規(guī)模將迅速擴(kuò)大,未來(lái)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力也有望在國(guó)際市場(chǎng)中顯著提升。