一、軸承行業概況
(1)軸承行業發展概況
軸承是承載軸的零件,被稱為“機械的關節”,是現代機械設備中不可缺少的一種基礎零部件。軸承的主要功能是支撐旋轉軸或其它運動體,引導轉動運動或移動運動并承受由軸或軸上零件傳遞而來的載荷。現代工業意義上的軸承產業興起于19世紀末期到20世紀初期。從20世紀50年代至今,伴隨航空航天、核能工業、電子計算機、光電磁儀器、精密機械等高新技術的飛速發展,世界軸承工業進入一個全面革新時期,制造技術迅速發展,品種、軸承精度、性能、壽命日益成熟完善。20世紀60年代以前,軸承工業主要被歐美國家所壟斷。20世紀60年代以后,日本在微、小型軸承領域已逐步取代了歐美國家的壟斷地位。
進入20世紀90年代后,隨著我國生產技術的不斷進步,在微、小型軸承領域,中國軸承企業開始與國外企業全面競爭。進入二十一世紀以來,我國軸承快速融入國際市場,出口總體上呈現快速增長趨勢,從2007年至2017年軸承出口量由33.50億套增長到59.57億套,年均復合增長率達5.92%;且2017年國內軸承出口量增速有所加快,達到10.39%。
根據中國軸承工業協會出具的《全國軸承行業“十三五”發展規劃》,“十二五”期間,軸承企業主營業務收入年均增長率為4.45%。按2014年統計,全行業規模以上企業1,600多家,主營業務收入1,649億元,軸承產量196億套。根據“十三五”發展目標,至2020年,全國軸承產量將達到225億套,軸承企業主營業務收入達到1,920億元?!笆濉逼陂g,全行業工業增加值增長率將保持在5%-6%。
(2)軸承產品的分類
軸承產品規格型號眾多,根據產品結構和工作原理的不同,可以分為“滾動軸承”和“滑動軸承”兩大類。滾動軸承是指在零件間含有滾動體作滾動運動的軸承,滑動軸承則是不使用滾動體,僅在滑動摩擦下工作的軸承。滾動軸承具有摩擦系數小、傳動效率高、機械性能好的優點,是目前軸承行業中的主導種類。滾動軸承已經實現了標準化、系列化和通用化,適合大批量生產和供應,推動了軸承行業的全面發展。
滑動軸承則具有體積小、承載能力高、振動小、噪音小、結構變化多等優點。因此在承載負荷大、結構要求緊湊的場合、有沖擊載荷的場合二手吊車,滑動軸承相較滾動軸承具有明顯優勢。而滑動軸承結構變化多的優點也使其可以應用到各種不同形狀的機械部位中。
根據潤滑材料以及潤滑方式的不同,滑動軸承又可以進一步分為“自潤滑軸承”和“一般滑動軸承”兩類。傳統的滑動軸承在工作前或工作過程中需要添加潤滑油、潤滑脂等潤滑材料,從而在摩擦界面上形成流體或半流體膜而起到有效的潤滑作用,稱之為“一般滑動軸承”。如厚壁軸瓦、薄壁軸瓦等都屬于一般滑動軸承。而自潤滑軸承是滑動軸承中的一種新型產品,該類產品采用自潤滑材料作為潤滑劑或預先充以潤滑劑之后密封起來,可以長期使用,工作過程中不用添加潤滑劑。其中用固體自潤滑材料作為潤滑劑制作的軸承,由于不需要添加油、脂等傳統潤滑劑,因此又被稱為“無油軸承”。目前世界上常用于制作自潤滑軸承的主要原材料有銅、鋼等金屬材料及非金屬材料,如高分子產品(聚四氟乙烯)、石墨等。
二、滑動軸承行業概況
(1)我國滑動軸承行業現狀
①國內廠商研發和創新能力有待提高
在機械產品中,軸承屬于高精度產品,不僅需要數學、物理等諸多學科理論的綜合支持,而且需要材料科學、熱處理技術、精密加工和測量技術、數控技術和有效的數值方法及功能強大的計算機技術等諸多學科為之服務,高端滑動軸承對技術和精度的要求更苛刻。由于我國大多數軸承企業在研發資金投入、創新體系建設運行、人才培養等方面落后于國際領先企業,軸承的精度、壽命、噪音等關鍵性能還沒有充分滿足高端機械的要求,因此,在航空航天、高速鐵路客車、高檔轎車、計算機、空調器、高壓承載機械、高速機床等裝備上,很多軸承需要依賴進口。根據根據中國軸承工業協會出具的《全國軸承行業“十三五”發展規劃》,我國每年約需進口40億美元軸承,存在著一個很大的進口替代市場空間。隨著軸承企業的技術投入和裝備改善,我國軸承自主創新能力會大大加強,創新產品有望替代進口產品和取代傳統產品。
②我國滑動軸承產品逐漸走向國際舞臺
隨著國內滑動軸承企業不斷的研發投入和工藝改進,在某些產品領域競爭力逐漸凸顯,其產品已逐步出口至國外,在國外市場的競爭力不斷提高。2014年度、2015年度、2016年度、2017年度嘉善縣自潤滑軸承出口額分別為0.6782億美元、0.6661億美元、0.6786億美元、0.9401億元美元。2014年至2017年自潤滑軸承出口額復合增長率為11.50%。
(2)我國滑動軸承發展趨勢
①提高產品技術含量、工作效率、可靠性和精度是大勢所趨
從目前我國軸承行業產品結構來看,技術含量較低的普通軸承生產能力已較為充足;而高精度、高技術含量、高附加值的軸承,具有特殊性、能滿足特殊工作條件的自潤滑軸承,無論是品種還是數量都有較大發展空間。從產品質量和技術水平來看,我國每年仍需大量進口高端軸承。提高滑動軸承生產商的研發、設計和制造能力是實現滑動軸承高技術含量、高可靠性、高效率、高精度的唯一途徑。在國家政策的支持下,隨著我國裝備制造業的快速發展,預計未來滑動軸承行業企業將把提升軸承產品的精度、性能、壽命及可靠性等方面作為重點投資方向。我國滑動軸承制造商通過加大研發力度、引進國外先進制造設備等手段,不斷提高研發設計水平及制造水平,符合未來行業發展的必然趨勢。
②根據細分市場的專業化分工進一步體現
滑動軸承特別是自潤滑軸承因其用途不同,存在多品種和多規格產品。不同種類的滑動軸承對熱處理水平、車加工精度、表面處理方式、生產裝置自動化程度以及制造工藝等要求不同,因此現有的滑動軸承企業基本專注某一專門領域或細分市場。國際軸承行業經過上百年的發展,已經形成了穩定的專業化分工,國際軸承巨頭在各自的細分市場領域組織專業化生產。如專業從事自潤滑軸承生產的美國GGB公司、日本Oiles公司等。未來國內滑動軸承生產企業將進一步明確產品定位,走專業化分工道路,做強做精細分市場,實現規模效應。
③潤滑材料的研發能力對于滑動軸承設計生產起到重要作用
滑動軸承的表面材料及潤滑性能決定了耐磨性、抗壓性、環保性等各項性能。為了滿足客戶需求,不同種類的滑動軸承對于表面材料的要求不同,因此滑動軸承企業對于滑動材料的研發能力在很大程度上決定其業務的拓展速度。未來滑動軸承企業將進一步加大滑動材料研發,滿足下游產業越來越高的性能要求。
三、自潤滑軸承行業概況
(1)自潤滑軸承的發展
自潤滑軸承的制造技術起源于英國。20世紀50年代PTFE(聚四氟乙烯)在英國開始被作為一種軸承材料進行試驗,同時銅粉燒結工藝也獲得了突破。1956年,世界上第一個以PTFE作為內襯軸承行業,以鋼板為支撐的自潤滑DU軸承投放市場。60年代末,自潤滑軸承開始進入航空航天等尖端科技應用領域。從70年代開始,英國自潤滑軸承制造商將技術許可給法國、德國、日本和美國公司,這一舉措推動了世界自潤滑軸承行業的快速發展,自潤滑軸承逐步進入到所有的機械制造領域。
(2)自潤滑軸承產品的分類
隨著自潤滑軸承行業的發展,自潤滑軸承的生產工藝和材料不斷創新,產品的種類也逐漸豐富。根據產品結構和制造材料的不同,自潤滑軸承劃分為復層類、單層類、其他三個大類,其下分為多個子類。具體如下所示:
“復層型”自潤滑軸承產品是由兩種或兩種以上不同類型的軸承材料層疊復合而成,其中襯層材料起自潤滑作用,基材起支撐作用,其它材料起連接過渡作用?!皬蛯有汀碑a品的潤滑效果優良,其承載能力由表面材料的抗壓強度所決定。根據基材和襯層材料的類別,可分為金屬基材與金屬襯層復層、金屬基材與非金屬襯層復層以及非金屬基材與非金屬襯層復層。
“單層型”自潤滑軸承產品是由一種類型的軸承材料制成,產品依靠軸承材料中所含有的自潤滑材料如石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯、鉛等來進行潤滑,根據軸承材料的類別,可分為金屬類和非金屬類。非金屬類單層型自潤滑軸承主要包括整體非金屬軸承、非金屬卷制軸承等。金屬類單層型軸承主要包括固體鑲嵌型產品與含油型產品?!肮腆w鑲嵌型”自潤滑軸承是在金屬基材上按照一定的排列方式預先加工出一些孔洞或溝槽,然后將固體潤滑劑嵌入其中;工作過程中由于摩擦熱或環境溫度作用,固體潤滑劑在滑動表面略微突出,并通過摩擦在金屬基材和對偶表面形成轉移膜,從而起到減摩耐磨的作用?!昂托汀弊詽櫥S承是將金屬粉末通過粉末冶金工藝壓制燒結而成一個多孔性材料,然后在孔隙內充以潤滑油;工作過程中由于摩擦熱或環境溫度的作用,潤滑油從軸承中析出,在金屬基材和對偶表面形成潤滑油膜,從而起到減摩耐磨的作用。
(3)自潤滑軸承產品的特點
自潤滑軸承適用于無法加油或很難加油的場所。由于特殊生產工藝的要求,汽車制造、機械工業企業的某些關鍵設備需要在極端工況下運行,由于設備重、環境溫度高、粉塵大或空氣中含酸性腐蝕氣體等各種因素,難以為設備添加潤滑油,因此滾動軸承或一般滑動軸承摩擦磨損嚴重,易發生軸承的咬傷或咬死,引起零件磨損和損壞,導致設備停運。為了生產連續運行,除在原始設計上要求安裝多臺設備輪修外,還須投入大量維修人員,備品備件和能源消耗極大。因此汽車制造、工程機械、模具行業等企業在復雜工況條件下都具有對特種潤滑材料的需求。無油化可以使軸承設計、結構等大幅簡化,降低成本,節省設計時間,可在使用軸承時不保養或少保養,也免除了由于供油不足造成的風險。
由于自潤滑軸承無需供油裝置,工作過程中可以不用加油,因此可以節省大量的安裝和運行成本,提高機械性能,提升使用壽命及可靠性。無油化處理無需廢油回收處理,還有利于環境保護。自潤滑軸承對于磨軸的硬度要求較低,從而降低了相關零件的加工難度。自潤滑復合軸承結構中,表面可電鍍多種金屬,可在腐蝕介質中使用。此外,由于無油潤滑不存在油脂揮發問題,自潤滑軸承可在高溫高壓環境下使用。
自潤滑軸承和一般軸承之間的性能比較:
特性比較
滑動軸承
滾動軸承
自潤滑軸承
一般滑動軸承
承載
高
高
低
速度
低速或中速
低速或中速
可高、中速運動
摩擦因數
小
大
很小
噪音
運動時幾乎無噪音
運動時幾乎無噪音
運動時會產生噪音
潤滑
有無潤滑均可
需要潤滑
需要潤滑
密封
有無密封均可
需要密封
需要密封
耐蝕性
好
好
不好
抗沖擊性
好
好
不好
互換性
在使用條件許可的情況下,可與滾動軸承互換
在使用條件許可的情況下,可與滾動軸承互換
在使用條件許可的情況下,可與滑動軸承互換
運動方式
直線、回轉、搖擺或組合運動方式
直線、回轉、搖擺或組合運動方式
直線、回轉、搖擺中的單一運動方式
軸的要求
對軸的硬度要求不高
對軸的硬度要求不高
要求軸有更高的硬度,需對軸進行熱處理
非標尺寸定制
靈活
靈活
麻煩、成本較高
自潤滑軸承無需供油維護、耐磨、耐熱等特性大幅拓展了產品的應用范圍,很多普通軸承無法勝任的領域都可以使用自潤滑軸承,因此自潤滑軸承比普通軸承有著更廣闊的發展空間。
(4)本行業與上下游行業之間的關聯性
自潤滑軸承上游原材料主要包括銅材、鋼材,輔材為高分子材料(PTFE)、石墨等,下游應用領域則非常廣泛,幾乎所有機械設備都需要使用相關的軸承產品。主要應用領域可劃分為汽車制造、工程機械、模具制造及液壓設備等機械行業,家用辦公自動化設備以及建筑、能源、航空航天及軌道交通等。
鋼材加工業、銅加工業、高分子材料業作為上游行業,直接關系到自潤滑軸承行業產品質量和原材料采購成本;汽車制造、工程機械、模具制造及液壓設備等下游行業的發展將會拉動自潤滑軸承行業的發展。
(5)自潤滑軸承產品的應用舉例
自潤滑軸承已經廣泛應用于各個工業領域,下表為自潤滑軸承的一些典型應用范圍:
應用行業
典型應用范圍
汽車制造
轉向系統:變速機、差速器、離合器、平衡橋、吊耳等;發動機:連桿襯套、節氣門體、張緊輪、渦輪增壓器、噴油泵、惰輪、機油泵、搖臂襯套、啟動電機等;轉向系:懸掛減震器、轉向機、轉向阻力泵、轉向減震器等;制動系統:踏板總成、制動蹄等;車身:門鉸鏈、行李箱鉸鏈、雨刮器等
工程機械
曲臂軸套、引導輪軸套、拖帶輪、油缸、操作機構、齒輪油泵、從動輪、被動輪、旋轉臺、抓斗關節、工業機器人手臂等部位;舉升機械、搬運機械、堆高機等關節部位;液壓油缸、起重機操作桿、傳輸部位等;塑料機械等部位
模具制造
模具的導向、斜契、定位、導軌等部位,輪胎模具等
液壓設備
齒輪泵、柱塞泵、葉片泵、計量泵、消防泵、壓縮機、潛水泵等;油缸、氣缸、球閥、蝶閥、閥門控制機構等
輕工業
食品機械、醫藥機械、塑料機械等需要傳動的部件
建筑工程
房屋、工廠等建筑物的減震、防震設施、橋梁的防脹設施、斜拉索等建筑工程設施
家用及辦公自動化設備
傳真機、復印機、碎紙機、掃描儀、打印機等機械的關節和往復運動部件;健身器材、門窗開啟和鉸鏈部位;洗衣機、空調、冰箱、微波爐和縫紉機等需要傳動的部位
能源
發電機、電動機、風力發電系統、水壩閘體系統等
航空航天及軌交等高科技設施
火箭發射架、宇航服供氧棒、飛機部件、磁懸浮受流器、高鐵車廂接駁、人造衛星的拉桿天線、太陽能電池帆板鉸鏈及扭簧機構、衛星姿態控制用重力平衡桿伸縮機構、百葉窗溫控軸承、紅外線照相機自潤滑軸承、光學儀器驅動機構、液氧輸送泵滑動軸承
自潤滑軸承在部分機械產品中的具體應用部位舉例如下:
四、市場供求狀況及變動原因
(1)自潤滑軸承行業需求旺盛
自潤滑軸承是軸承領域的新興產品,我國自潤滑軸承行業目前仍處于成長期,自潤滑軸承的生產技術和產品質量仍在繼續提升之中二手吊車,產品的應用領域還有很大的拓展空間,未來行業有望保持快速增長態勢。自潤滑軸承行業增長的因素主要有行業自然增長、自潤滑軸承對其他類型軸承的替代、新應用領域的拓展和延伸、出口市場的增長等。下游應用行業市場的穩定增長對自潤滑軸承行業的自然增長起到關鍵作用。我國自潤滑軸承行業總產值從2009年的16.41億元發展到2017年的79.05億元,復合增長率達到21.72%。隨著機械工業和汽車行業等軸承行業下游應用領域的增長,不考慮自潤滑軸承對一般滑動軸承的替代、出口市場增長以及新應用領域拓展等因素影響,預計未來幾年我國自潤滑軸承行業仍將有較高的自然增長率。
目前自潤滑軸承的應用領域主要包括汽車制造、工程機械、模具制造及液壓設備等機械制造領域。自潤滑軸承擁有免加油、耐磨、耐熱等特有優點,一些使用其他軸承的領域,改用自潤滑軸承之后可以提高相應機械設備的工作性能并降低機械設備的維護要求,因此自潤滑軸承對其他軸承產品有著潛在替代空間。以目前的生產和應用狀況而言,一般滑動軸承是自潤滑軸承最大的潛在替代對象。
①汽車行業
A、全球汽車行業
近十年來全球汽車產銷量整體上呈現穩步上升趨勢。2007年至2017年期間,全球汽車產量由7,327萬輛增至9,730萬輛,增長2,404萬輛,年均復合增長率達到2.88%。
2008年至2009年期間,由于受到金融危機影響軸承行業,全球汽車產量出現較大下滑,但到2010年,全球汽車產量重新回歸高增長走勢,2011年起,由于各主要經濟體刺激方案的退出,全球汽車產銷量增速有所回落。隨著經濟全球化進程的快速發展,全球汽車產業格局有了一些新變化,歐美日等發達國家,汽車生產和消費量均達到了一定的飽和狀態,而發展中國家經濟增長較快,對于汽車普及化消費的需求仍將成為全球汽車產銷量增長的重要動力,全球汽車產業格局的重心將繼續向發展中國家傾斜。
B、我國汽車行業
汽車產業是我國國民經濟的支柱產業之一。我國宏觀經濟持續、快速的增長、以及人民生活水平的提高,推動了汽車需求量迅速增加,市場需求的變化使我國汽車工業迎來了突飛猛進的發展。2007年至2017年期間,我國汽車產量由889萬輛增至2,902萬輛,年均復合增長率達到12.56%。盡管2011年開始,隨著汽車產銷量基數的擴大,我國汽車產量的增速有所回落,但其年均復合增長率仍高于國內GDP平均增速。
2009年3月出臺的《汽車產業調整和振興規劃》明確提出中國汽車工業要做到“發動機、變速器、轉向系統、制動系統、傳動系統、懸掛系統、汽車總線控制系統中的關鍵零部件技術實現自主化,新能源汽車專用零部件技術達到國際先進水平”。汽車零部件作為支撐和影響汽車工業發展的核心環節,在《中國制造2025》汽車強國戰略的新要求下,對構建汽車技術創新體系、推動汽車工業轉型升級和可持續發展,將起到更加舉足輕重的作用,未來幾年軸承產品在汽車行業仍有較大的發展前景。
②工程機械行業
自潤滑軸承可用于工程機械的關節部位、傳輸部位,隨著機械工業,尤其是工程機械行業的快速增長,自潤滑軸承在工程機械行業的需求逐漸增加。“十二五”期間,我國機械工業實現平穩增長,主營業務收入由2010年的13.96萬億元增長到2015年的22.98萬億元,年均增速達到10.48%。進入“十三五”,機械行業行業收入規模繼續維持高位,2016年、2017年分別實現主營業務收入24.55萬億元、24.54萬億元。工程機械行業承接機械行業整體發展趨勢,2007年至2011年,工程機械全行業營業收入呈現快速增長,至2013年行業收入達到歷史最高點,2014年、2015年,受制于機械行業產能過剩、下游如采礦等行業的影響,工程機械行業發展緩慢。2016年,工程機械行業在國家一系列調結構促轉型增效益政策措施影響下,行業發展狀況出現了積極的變化,2016年下半年工程機械企業經濟效益和主要產品產銷情況獲得了極大改善。在扣除不可比因素、重復數據和非工程機械產業營業收入之后,2016年工程機械行業實現營業收入4,795億元,較去年增長4.93%。
2017年全行業積極貫徹黨中央部署,落實推進供給側結構性改革,加快轉型升級,積極投身“一帶一路”建設,全行業實現了產出與效益雙增長,國內外市場雙增長的局面,2017年工程機械主要企業經濟效益和主要產品產銷情況實現了大幅度提高,在扣除不可比因素、重復數據和非工程機械產業營業收入之后,2017年工程機械行業實現營業收入5,403億元,較上年增長12.7%。2017年我國工程機械進出口貿易順差160.19億美元,同比擴大23.76億美元。
根據《中國工程機械行業“十三五”發展規劃》,到2020年,預計我國工程機械行業主營業務收入實現6,500億元,出口及海外營業收入比重超過30%,行業出口額達到240~250億美元,國際市場占有率20%以上。
③模具行業
模具是工業生產中極其重要而又不可或缺的特殊基礎工藝裝備。由于使用模具批量生產制件具有的高生產效率、高一致性、低耗能耗材,以及有較高的精度和復雜程度,因此已越來越被國民經濟各工業生產部門所重視,被廣泛應用于機械、電子、汽車、信息、航空、航天、輕工、軍工、交通、建材、醫療、生物、能源等制造領域,眾多零部件都需要模具加工成型,模具被稱為“工業之母”,市場需求龐大。2000年以來,受益于下游汽車、電子、塑料制品行業的快速發展,我國的模具行業取得了長足的發展。我國模具行業的整體增速遠高于GDP的增速,我國模具行業工業總產值從2010年的1,367.31億元上升到2016年的2,400.91億元,年平均增長率為9.84%。模具生產商需要根據客戶的需求定制模具所用的材料,然后選購適當的模具標準件,最后設計制作模仁,形成模具。因此模具行業的產業鏈主要包括原材料、標準件和模具成品。自潤滑軸承作為模具標準件組成之一,隨著模具行業的不斷發展,同樣迎來巨大的發展機遇。
④液壓等通用機械制造業
通用機械制造業的技術水平和實力直接影響并決定著其他產業和產品的競爭力,是一個國家綜合國力的重要體現。重大成套技術裝備的制造能力和制造水平更是一個國家科技、經濟、工業現代化水平的綜合體現。隨著我國宏觀經濟的穩定增長,冶金工業、石化工業、環保產業、電力工業、城市基礎設施建設等領域快速發展,“十二五”期間,百萬噸PTA、百萬噸乙烯、百萬千瓦超超臨界火電、百萬千瓦核電、千萬噸煉油、大型煤制油等特大工程相繼實施,將為以液壓零部件為代表的通用機械制造業的發展提供巨大的市場空間,使其進入新一輪快速增長期。自潤滑軸承可以廣泛運用于通用機械制造行業,因此隨著該行業市場容量的不斷增加,自潤滑軸承行業的市場自然增長將得到保證。
⑤其他行業
除以上行業外,產品還廣泛運用于塑料機械等輕工業機械、自動化辦公設備、建筑工程、能源、航天航空等具有巨大發展潛力的行業。下游行業的蓬勃發展帶動了對相關零配件的需求,為自潤滑軸承市場發展起到了強有力的推進作用。
(2)自潤滑軸承新應用領域開拓潛力巨大
隨著新應用領域的開拓,自潤滑軸承行業未來的市場空間將更加廣闊。自潤滑軸承新應用領域的拓展和延伸包括兩個方面。一個方面是空白應用領域的拓展;另一方面是現有應用行業的進一步挖掘和深入應用。參考發達國家的自潤滑軸承應用狀況,自潤滑軸承可以應用到建筑裝飾,房屋、橋梁的減震、防震、防脹設施等領域。在建筑裝飾領域,自潤滑軸承可以應用到門、窗、窗簾等設施中,安裝自潤滑軸承可以提高這些設施的靈活性、平衡性,而且還可以大幅降低使用時產生的噪音。在發達國家自潤滑軸承已經在建筑裝飾領域得到廣泛應用,而我國在這方面的應用較少,未來發展潛力巨大。此外,自潤滑軸承在房屋、橋梁等建筑物的減震、防震、防脹設施也擁有很大應用空間。以日本為例,著名的自潤滑軸承生產商Oiles集團有30%的營業收入來源于房屋、橋梁等建筑行業。此外,在機械工業等其他自潤滑軸承現有應用領域中,我國與發達國家相比仍有一定差距,自潤滑軸承在這些領域的應用深度還有很大的挖掘空間。