球墨铸铁刚轮:高耐磨轻量化替代传统合金钢
为保证谐波减速器承载能力、服役寿命,柔轮材料采用的高强钢,其硬度通常高出与之啮合的刚轮3-7HRC,因此刚轮往往更容易磨损,导致传动效果变差甚至减速器失效。球墨铸铁具有易切削、自润滑,耐磨的优异特性,在减重5%~10%的同时,球墨铸铁的硬度、耐磨性更强,在刚轮材料中是对传统合同钢的良好替代。
1、我国已成为全球最大的球墨铸铁生产国和消费国
相比较传统的铸钢件和灰铁铸件,球墨铸铁可以通过各种热处理使铸件力学性能得到充分发挥,具有切削加工性、减摩性和缺口不敏感等铸造性能,球墨铸铁兼具强度、塑性优势,更适合应用于极端工作环境。
球墨铸铁可以代替部分钢,在实现“以铁代钢”、“以铸代锻”中起着重要的作用,具有较大的经济效益。自上世纪50年代规模化工业生产以来,球墨铸铁已快速普及应用到所有工业部门,已在多种机械装备中得到应用,并且随着铸造技术的发展和铸件品质的提高,进一步向重载、低温、耐疲劳、抗磨和耐蚀等极端工况条件渗透,应用领域广阔。目前,我国已成为全球最大的球墨铸铁生产国和消费国。
2、球墨铸铁产量及占比逐年上涨
自2014年以来,国内球墨铸铁产量占全部铸件的比例基本呈逐年增加趋势,产量从2014年的1240万吨逐步增加到2021年的1595万吨;同时,以球墨铸铁为材料的铸件占国内整体铸件的比例从2014 年的26.8%,增长至2021年的29.51%,呈上涨趋势。2022年受整体经济下行的影响,我国球墨铸铁件的产量有所下降,2023年及2024年球墨铸铁件的产量处于恢复增长态势。
2020-2024年我国球墨铸铁产量
资料来源:普华有策
3、球墨铸铁行业下游应用分析
(1)在刚轮材料中球墨铸铁轻量化替代合金钢
摩擦磨损是导致谐波减速器失效的主要原因之一,表现为传递效率和精度降低、噪声和振动增加,通常发生在柔轮和刚轮的啮合中。由于柔轮采用高强钢,硬度高于刚轮3-7HRC,这对刚轮的耐磨性提出挑战。
目前,国产谐波减速器的刚轮材料主要为40Cr、45钢,特殊情况下使用2Cr13不锈钢。40Cr和45钢在性能上相近,45钢切削性能更好,适用于一般工况;40Cr淬透性更优,常用于承受中等负荷的零件。2Cr13不锈钢具有抗腐蚀和优异的力学性能,但在民用谐波减速器中应用较少。
球墨铸铁具有易切削、自润滑,耐磨的优异特性,在刚轮材料中实现对合金钢替代。哈默纳克在谐波减速器上仍处于领先地位,其刚轮材料为球墨铸铁。球墨铸铁相较于上述材料,具有易切削、自润滑,耐磨的优异特性,并且基体组织中石墨球的存在,减重可达5%~10%,可为谐波减速器精度保持能力和轻量化提供支持。由于石墨的润滑作用,球墨铸铁的摩擦因数低于40Cr钢,表现出更优异的耐磨性。40Cr 钢在磨损后具有更深的犁沟深度,且表面起伏较大,光洁度较差,更易导致刚轮精度不足。
(2)城市化率的提升和政策的推动,球墨铸管行业有望保持良好的增长态势
球墨铸管是使用球墨铸造铁水经高速离心铸造成的管道,具有管壁薄、韧性好、强度高、耐腐蚀、柔性接口、施工方便、安全性高等诸多优点,在市政建设领域输水管道、煤气管道及其他腐蚀物料的输送中广泛应用。
中国城市供水管道的应用落后于西方发达国家,灰铁管和水泥管是过往输水工程采用的主要管材,遇地质条件、外载条件变化时易发生管体脆断、错位事故,同时还存在着漏损率高、寿命短、工程造价高等问题,球墨铸管能够解决上述问题,随着我国城镇化率的提升,球墨铸管企业不断加大扩产进度。同时,近年来我国持续推进水管网相关政策,2022 年 1 月,住建部、国家发改委发布《关于加强公共供水管网漏损控制的通知》,要求到 2025 年全国城市公共供水管网漏损率力争控制在 9%以内;2022 年 5 月,水利部印发《关于加快推进省级水网建设的指导意见》,明确了加快推进省级水网建设的指导思想和主要目标;2023 年 5 月,《国家水网建设规划纲要》的印发,进一步明确发展目标,即到 2025 年,建设一批国家水网骨干工程,到 2035 年,基本形成国家水网总体格局,国家水网主骨架和大动脉逐步建成,省市县水网基本完善。资金支持政策方面,2024 年地方政府专项债优先用于供水管网漏损控制、污水管网扩建等项目;2025 年国家发改委设立“城市管网改造”专项,在中央预算内投资中支持供水、排水、燃气等老旧管网更新。以上政策的发布为球墨铸管产品的发展带来新的机会。
《2025-2031年球墨铸铁行业产业链细分产品调研及前景研究预测报告》,涵盖行业全球及中国发展概况、供需数据、市场规模,产业政策/规划、相关技术、竞争格局、上游原料情况、下游主要应用市场需求规模及前景、区域结构、市场集中度、重点企业/玩家,企业占有率、行业特征、驱动因素、市场前景预测,投资策略、主要壁垒构成、相关风险等内容。同时北京普华有策信息咨询有限公司还提供市场专项调研项目、产业研究报告、产业链咨询、项目可行性研究报告、专精特新小巨人认证、市场占有率报告、十五五规划、项目后评价报告、BP商业计划书、产业图谱、产业规划、蓝白皮书、国家级制造业单项冠军企业认证、IPO募投可研、IPO工作底稿咨询等服务。(PHPOLICY:RSYW)