机械设备行业：激光器专题光纤激光器的切割与焊接市场空间深度探讨-20190821-天风证券-31页.pdf

1证券研究报告作者：行业评级：上次评级：行业报告|请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明机械设备机械设备强于大市强于大市维持2019年08月21日（评级）分析师 邹润芳 SAC执业证书编号：S1110517010004分析师 曾帅SAC执业证书编号：S1110517070006联系人 朱晔激光器专题：光纤激光器的切割与焊接市场空间深度探讨激光器专题：光纤激光器的切割与焊接市场空间深度探讨行业深度研究摘要2请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明核心逻辑：核心逻辑：20182018年激光产业中工业加工占到下游总体的比例为年激光产业中工业加工占到下游总体的比例为45%45%，根据，根据IPG2018IPG2018年年报披露，激光切割、焊接是年年报披露，激光切割、焊接是其中最重要的应用领域，其中最重要的应用领域，20162016-20182018年切割占总体的比例分别为年切割占总体的比例分别为51%51%、54%54%、57%57%，逐年提升，而焊接三年分别为，逐年提升，而焊接三年分别为18%18%、20%20%、16%16%。切割、焊接占据了激光行业的主要市场空间。切割、焊接占据了激光行业的主要市场空间。激光切割：激光切割：激光切割主要优势在于单位使用成本低激光切割主要优势在于单位使用成本低，随着设备价格的大幅下降其经济性凸显；激光切割从薄板往中厚从薄板往中厚板市场渗透板市场渗透趋势明显，还有至少翻倍以上的空间；就存量角度，根据中国激光产业发展报告（2019）及我们的估算，到2019年底我国切割用激光设备存量为6.99-8.16万台，对于传统切割方式的渗透度为26.26-30.65%，且集中在低功率，1500W4000W功率激光切割设备渗透率近年有望提高。激光焊接：激光焊接：激光焊接设备单价较高，主要应用于汽车、电池等高端制造；2018年规模以上金属焊接切割厂商年收入合计达到449亿，而激光焊接对焊接市场渗透度不足对焊接市场渗透度不足30%30%；作为实现汽车轻量化的重要手段，激光焊接应用率有望从应用率有望从20%20%提升至提升至60%60%；受益于动力锂电池厂商扩产，预计预计20202020年该细分市场空间达年该细分市场空间达3535亿元；亿元；国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点。投资建议：建议重点关注以切割、焊接为主要应用领域的激光器龙头锐科激光，关注非上市公司创鑫激光、杰普特等。投资建议：建议重点关注以切割、焊接为主要应用领域的激光器龙头锐科激光，关注非上市公司创鑫激光、杰普特等。风险提示风险提示：工业激光下游需求不景气；激光器价格竞争激烈；市场渗透提升不及预期。：工业激光下游需求不景气；激光器价格竞争激烈；市场渗透提升不及预期。目 录3切割：设备单价下降趋势中应用场景向中厚板材料开拓，市场空间有望翻倍切割：设备单价下降趋势中应用场景向中厚板材料开拓，市场空间有望翻倍1.1.适用领域：工业加工中增长最快的应用领域，占比在适用领域：工业加工中增长最快的应用领域，占比在50%50%以上以上2.2.工作原理：属于热切割方法之一，一般使用激光熔化切割工作原理：属于热切割方法之一，一般使用激光熔化切割3.3.能力与效率：切割能力因材料而异，切割效率与板材厚度呈“反比”能力与效率：切割能力因材料而异，切割效率与板材厚度呈“反比”4.4.激光切割：主要优势在于单位使用成本低，设备单价下降经济性凸显激光切割：主要优势在于单位使用成本低，设备单价下降经济性凸显5.5.市场空间：设备单价下降促进中厚板市场开拓，空间有望翻倍市场空间：设备单价下降促进中厚板市场开拓，空间有望翻倍6.6.市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度不足市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度不足25.95%25.95%，集中在低功率，集中在低功率焊接：主要应用于汽车、电池等高端制造，市场渗透焊接：主要应用于汽车、电池等高端制造，市场渗透+国产替代双轮驱动增长国产替代双轮驱动增长1.1.主要方式：主要有热传导焊、深熔焊、复合焊、钎焊等方式主要方式：主要有热传导焊、深熔焊、复合焊、钎焊等方式2.2.适用领域：多使用固体、半导体激光器，适用于精密加工、汽车工业等适用领域：多使用固体、半导体激光器，适用于精密加工、汽车工业等3.3.优势优势vsvs劣势：加工范围广、过程简单，但采购成本高劣势：加工范围广、过程简单，但采购成本高4.4.市场渗透度：多应用于高端制造，对焊接市场渗透度不足市场渗透度：多应用于高端制造，对焊接市场渗透度不足30%30%5.5.应用场景一：作为实现汽车轻量化的重要手段，未来应用率将大幅提升应用场景一：作为实现汽车轻量化的重要手段，未来应用率将大幅提升6.6.应用场景二：动力电池厂商扩产，预计应用场景二：动力电池厂商扩产，预计20202020年细分市场空间达年细分市场空间达3535亿元亿元7.7.国产替代：国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点国产替代：国产替代将成为激光焊接业务的另一个增长点综述：重点讨论连续综述：重点讨论连续/QCW/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间光纤激光器的切割及焊接市场空间1.1.光纤激光器研究框架光纤激光器研究框架2.2.激光特性及多应用场景综述激光特性及多应用场景综述请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明1 综述：重点讨论连续/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间4请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明5光纤激光器行业特点：光纤激光器行业特点：1）激光应用性价比日益提高，不断开辟新应用场景；2）顺周期属性，量价弹性都很大；3）标准品，行业竞争激烈；4）成本端的下降幅度很大。以上行业特点在投资时带来的困惑：以上行业特点在投资时带来的困惑：1）如何看待激光器的市场空间；2）如何看待短期市场波动对股价的影响；3）如何看待竞争格局及国产化空间；4）如何判断公司成本端的下降幅度，从而判断行业毛利率。本次专题主要讨论：本次专题主要讨论：连续/QCW光纤激光器的切割及焊接市场空间。1.1.光纤激光器研究框架资料来源：Wind,天风证券研究所图：激光器公司市值影响因素拆解PE激光行业景气度 激光器公司利润增速激光设备价格下降速度种类突破性能突破EPS市占率激光器公司市值成本控制规模效应元器件自制率下游行业景气度高功率、高稳定性超快、直接半导体等汽车销量增速3C行业景气度家电行业景气度其他新兴应用制造业利润增速激光行业市场空间焊接市场空间打标、熔覆、清洗、增材制造、军工、显示等的市场空间切割市场空间请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明6按照波长来划分，光纤激光器属于近红外光。按照波长来划分，光纤激光器属于近红外光。1.2.激光特性及多应用场景综述资料来源：创鑫激光招股书,天风证券研究所图：不同类型激光器的主要性能对比对比项目指标说明CO2 激光器（气体）YAG 激光器、（固体）薄盘 激光器（固体）光纤 激光器半导体 激光器典型的波长m数值越小，加工能力越强10.61.061.01.11.01.10.91.0典型电光效率%数值越大，效率越高，耗电越小105153045光束质量BPP（4/5kw）数值越小，光束质量越好62584m21m21m2体积体积越小，适用场合越多大最大较大非常小非常小可加工材料类型范围越广，加工适应性越好高反材料如铜、铝不可高反材料如铜、铝不可高反材料亦可高反材料亦可高反材料亦可图：不同类型激光器的波长范围资料来源：IPG官网,天风证券研究所光纤激光器，按照光的波长来划分，一般是从可见光到近红外光（500nm到1.5m之间），其特点是：金属对该波长范围内的光吸收能力较强，近红外光适用于金属加工。按照IPG年报指引，激光器正在向低波长延伸，半导体激光器、可见光激光器（蓝光、绿光等）及UV激光器等是其目前主要拓展的产品。光纤激光器的相较于气体激光器、固体激光器而言，优势非常明显，电光效率高、光束质量好，输出功率区间宽，占地面积更小，等等。半导体激光器在光束质量上逊于光纤激光器，电光效率明显更高。请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明71.2.激光特性及多应用场景综述资料来源：IPG官网,天风证券研究所图：按照工作方式来划分，激光又可分为脉冲/连续激光器按照工作方式来划分，光纤激光器又可划分为连续出光、脉冲出光。按照工作方式来划分，光纤激光器又可划分为连续出光、脉冲出光。连续激光器：连续激光器：出光是连续的，峰值功率达到120KW，主要应用在切割、弧焊、钎焊、打孔等等半连续激光器（半连续激光器（QCWQCW）：）：本质上还是脉冲出光，但是脉宽较长，峰值功率为23KW，主要应用在切割、弧焊、钎焊、打孔、金属淬火（提高金属延展性、降低直流电阻），尤其适合在点焊、缝焊以及钻孔应用领域替代灯泵浦YAG激光器。用途上跟连续激光器有一定重叠。脉冲激光器又可以划分为纳秒、皮秒、飞秒脉冲激脉冲激光器又可以划分为纳秒、皮秒、飞秒脉冲激光器等光器等纳秒激光器（脉宽较长）：纳秒激光器（脉宽较长）：峰值功率为1MW，主要应用在薄板的划线、刻蚀，钻孔，表面处理，淬火，打标等。纳秒激光器（脉宽较短，纳秒激光器（脉宽较短，以下更适用于微观精加以下更适用于微观精加工工）：）：主要用在薄板的淬火、硅片/玻璃的切割等；皮秒激光器（脉宽达到皮秒级别）：皮秒激光器（脉宽达到皮秒级别）：峰值功率大于10MW，主要用于打黑、蓝宝石/玻璃切割，光伏/OLED切割飞秒激光器（脉宽达到飞秒级别）：飞秒激光器（脉宽达到飞秒级别）：峰值功率大于29MW,金属薄板切割、钻孔，高精度加工，眼科手术等。请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明8请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明2 切割：设备单价下降趋势中应用场景向中厚板材料开拓，市场空间有望翻倍9工业加工是过去三年增长最快的应用领域，激光切割又是工业加工中增长最快的应用领域工业加工是过去三年增长最快的应用领域，激光切割又是工业加工中增长最快的应用领域2.1.适用领域：工业加工中增长最快的应用领域，占比在50%以上资料来源：IPG年报,天风证券研究所图：IPG切割、焊接、打标三种应用的占比51%18%11%80%54%20%9%83%57%16%9%82%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%切割焊接打标合计占比20162017201830.0%34.0%8.0%8.0%9.0%11.0%41.3%35.2%7.4%6.2%6.3%3.6%45%28%9%7%7%4%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%工业加工通信医疗美容科研军事仪器仪表与传感其他201820172016资料来源：2019中国激光产业发展报告,天风证券研究所图：工业加工是过去三年激光应用领域的主要增长领域根据2019年中国激光产业发展报告，工业加工占下游总体的比例不断快速提升，意味着其为激光应用中增长最快的细分领域。2016-2018年，工业加工占到下游总体的比例分别为30%、41.3%、45%。在工业加工中，激光切割又是增速最快的应用。根据IPG2018年年报披露，激光切割、焊接、打标是最重要的应用领域，2016-2018年合计占比达到80%、83%、82%，其中切割占总体的比例分别为51%、54%、57%，逐年提升，而焊接三年分别为18%、20%、16%，打标分别为11%、9%、9%。请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明102.2.工作原理：属于热切割方法之一，一般使用激光熔化切割激光切割原理：激光切割原理：利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。一般使用激光熔化切割（相对于激光汽化切割）：激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，喷嘴喷吹辅助气体（O2、He、N2等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。所需能量只有汽化切割的1/10。资料来源：海商网，天风证券研究所图：激光切割图示资料来源：鸿镭激光，天风证券研究所图：激光切割原理请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明11激光切割的能力及效率激光切割的能力及效率2.3.能力与效率：切割能力因材料而异，切割效率与板材厚度呈“反比”资料来源：百超迪能官网,天风证券研究所图：激光切割针对不同材料的切割能力（上限）按照切割能力来分，按照切割能力来分，激光切割在各个功率段上对于不同金属材料存在能力极限。以3KW为例，其对于不锈钢、碳钢、黄铜、铝板的切割极限分别为14mm、20mm、8mm、8mm；6KW针对以上四种材料的切割极限为30mm、25mm、20mm、20mm；按照切割效率来分，按照切割效率来分，激光切割的效率随着板材厚度的提高下降迅速。例如：对于1KW的激光器而言，其切割1mm碳钢板材效率为8m/min，而切割6mm碳钢板材效率仅为1.6m/min，切割10mm碳钢板效率仅为0.65m/min。功率不锈钢（切割厚度）碳钢（切割厚度）黄铜（切割厚度）铝板（切割厚度）750W8mm10mm2mm2mm1000W10mm14mm4mm4mm1500W10mm16mm5mm5mm2000W10mm18mm6mm6mm3000W14mm20mm8mm8mm4000W16mm25mm20mm20mm6000W30mm25mm20mm20mm8000W30mm25mm22mm22mm10000W40mm30mm25mm25mm102181.60.650246810121mm6mm10mm2KW1KW资料来源：奥凌智能官网,天风证券研究所图：2KW/1KW处理6mm以上碳钢速度迅速降低（单位：米/min）IPG高功率的切割能力（以YLS机型为例）材料厚度（mm）辅助气体切割速度（m/min）2000不锈钢1氮气242000不锈钢6氮气1.52000碳钢1氧气332000碳钢16氧气0.423000不锈钢1氮气553000不锈钢10氮气13000碳钢1氧气453000碳钢20氧气0.74000不锈钢1氮气654000不锈钢14氮气0.84000碳钢1氧气504000碳钢22氧气0.8图：IPG高功率的激光切割效率资料来源：IPG,天风证券研究所请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明12以碳钢为例，不同厚度下的切割方式经济性探讨：以碳钢为例，不同厚度下的切割方式经济性探讨：2.4.激光切割：主要优势在于单位使用成本低，设备单价下降经济性凸显资料来源：百超迪能官网,天风证券研究所图：激光切割针对不同材料的切割能力（上限）激光切割的特性：在板材厚度提高的情况下，切割速度大幅下降。激光切割的特性：在板材厚度提高的情况下，切割速度大幅下降。如果是使用单个激光器与等离子切割对比，速度并不占优。以IPG 3KW激光器为例，其处理6mm不锈钢速度为2.2m/min，而等离子切割为3m/min；其处理10mm不锈钢速度为1m/min，等离子切割为1.8m/min。激光切割的优势：单位使用成本极低。激光切割的优势：单位使用成本极低。尽管在中厚板材上，单个激光切割速度不占优势，但是其使用成本低（耗材少、辅助气体成本低、省电），当产品价格降低到一定程度时，全寿命成本低的优势将发挥出来。资料来源：奥凌智能官网,天风证券研究所0510152025303mm6mm10mm16mm20mm2000瓦3000瓦4000瓦6000瓦8000瓦12000瓦（美元）二氧化碳激光高精细等离子 单一气体等离子火焰光纤激光耗材0.796.60.060.35电力0.52.5300.1部件和维护210000气体0.703.901.506.20.30运营成本/小时22.915.411.16.260.8资料来源：百超迪能官网,天风证券研究所图：不同切割方式的运营成本对比材料厚度（mm）3000W激光切割速度（m/min）等离子切割速度不锈钢62.23不锈钢1011.8激光类型材料厚度（mm）激光切割速度（m/min）等离子切割速度3000碳钢200.71.34000不锈钢140.81.24000碳钢220.81资料来源：百超迪能官网,天风证券研究所图：不同切割方式的速度对比图：不同切割方式的速度对比请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明13以不锈钢以不锈钢/碳钢为例，不同厚度下的切割方式经济性探讨：碳钢为例，不同厚度下的切割方式经济性探讨：2.4.激光切割：主要优势在于单位使用成本低，设备单价下降经济性凸显表-1：6mm不锈钢等离子切割vs3000W激光器比较4mm及以下（薄板）：激光更胜一筹，用1000W-2000W即可，效率高，单位成本低。4-20mm（中板）：如表-1/2/3，2018年及之前设备单价太贵，经济性较差，本年度经济性逐渐凸显（使用2年激光切割成本将低于等离子切割机），3000W激光器降到15万元左右 4000W如降到25万元左右，需求将进一步扩张。20mm-60mm（厚板）：如表-4，目前4000W能够处理的厚板极限是碳板25mm，25mm以上的厚板只能依靠6000W及以上功率的产品，经济性偏弱。60mm以上（特厚板）：10KW以下激光切割机不具备加工该类厚度钢材的能力。激光切割在碳钢中的普及程度估计高于不锈钢，因为超过2mm之后，激光加工碳钢效率高于不锈钢。6mm不锈钢等离子切割机3000W激光器（2019）3000W激光器（2018）数量（个）11.51.5单价（万元）204580单位成本（元/小时）77.788使用5000小时成本（1年）58.8573.5126使用1万小时成本（2年）97.779.513210mm不锈钢等离子切割机3000W激光器（2019）3000W激光器（2018）数量（个）11.81.8单价（万元）204580单位成本（元/小时）77.788使用5000小时成本（1年）58.8588.2151.2使用1万小时成本（2年）97.795.4158.4表-3：10mm不锈钢等离子切割vs3000W激光器比较14mm不锈钢等离子切割机4000W激光器（2019）4000W激光器（2018）数量（个）11.51.5单价（万元）3060100单位成本（元/小时）77.788使用5000小时成本（1年）68.8596187.2使用1万小时成本（2年）107.7102194.422mm碳钢等离子切割机4000W激光器（2019）4000W激光器（2018）数量（个）11.251.25单价（万元）3060100单位成本（元/小时）77.788使用5000小时成本（1年）68.8580130使用1万小时成本（2年）107.785135资料来源：上海沪工招股书，百超迪能官网,天风证券研究所注：假设激光器一天工作20h，一年工作250天表-2：14mm不锈钢等离子切割vs4000W激光器比较表-4：22mm碳钢等离子切割vs4000W激光器比较020004000600080001000012000140001600018000051015切割工艺参数（mm/min)厚度Thickness（mm）500W与1000W光纤切割工艺对比参数（mm/min）1000W碳钢500W碳钢1000W不锈钢500W不锈钢图：超过2mm之后，激光加工碳钢的效率高于不锈钢请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明14激光切割空间：从薄板向中厚板市场渗透激光切割空间：从薄板向中厚板市场渗透2.5.市场空间：设备单价下降促进中厚板市场开拓，空间有望翻倍资料来源：国家统计局,天风证券研究所图：激光切割针对不同材料的切割能力（上限）根据上述分析，我们可以基本判断出激光切割在处理钢材上目前所处的位置：薄板市场（0.2-4mm）激光加工优势非常明显，以激光为主导；中板市场激光加工经济性从本年度开始逐步凸显，当3000W、4000W激光器价格进一步降低后，中板市场将持续被打开；厚板市场在20-25mm这一范围内激光器的优势伴随着单价的下降有望显现；25mm及以上的厚板、特厚板由于激光加工的局限性短期较难被打开。根据国家统计局数据，我国工业用钢板产量按照比例划分；薄板（热轧/冷轧）、中板、厚板、特厚板比例分别在2017年分别为38.19%、31.95%、23.34%、6.53%，激光从薄板往中厚板市场渗透还有至少翻倍以上的空间。至少翻倍以上的空间。类型产量:特厚板:累计值（万吨，下同）产量:厚钢板:累计值产量:中板:累计值产量:热轧薄板:累计值产量:冷轧薄板:累计值合计特厚板占比厚板占比中板占比热轧薄板占比冷轧薄板占比厚度60mm20mm-60mm4mm-20mm0.2mm-4mm0.2mm-4mm60mm20mm-60mm4mm-20mm0.2mm-4mm0.2mm-4mm2005/12/31242.531080.201862.43328.64817.814331.625.60%24.94%43.00%7.59%18.88%2006/12/31324.731310.972387.12557.201314.565894.585.51%22.24%40.50%9.45%22.30%2007/12/31431.301772.603037.10900.501563.807705.305.60%23.00%39.42%11.69%20.30%2008/12/31422.802021.003526.90559.101599.008128.805.20%24.86%43.39%6.88%19.67%2009/12/31474.601874.903487.60576.901641.108055.105.89%23.28%43.30%7.16%20.37%2010/12/31481.702223.604241.70619.702244.209810.904.91%22.66%43.23%6.32%22.87%2011/12/31617.902603.604123.70967.002592.3010904.505.67%23.88%37.82%8.87%23.77%2012/12/31537.052340.973802.99792.412561.9310035.365.35%23.33%37.90%7.90%25.53%2013/12/31663.722398.853812.46730.813031.6810637.526.24%22.55%35.84%6.87%28.50%2014/12/31727.022638.454000.91815.733709.7711891.886.11%22.19%33.64%6.86%31.20%2015/12/31770.502542.504019.90777.603820.8011931.306.46%21.31%33.69%6.52%32.02%2016/12/31766.502553.923598.661140.623858.9011918.606.43%21.43%30.19%9.57%32.38%2017/12/31729.672608.593570.60990.893277.3011177.056.53%23.34%31.95%8.87%29.32%请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明15激光加工渗透度：从激光器数量角度来看激光加工渗透度：从激光器数量角度来看2.6.市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度不足25.95%，集中在低功率资料来源：2019中国激光产业发展报告,天风证券研究所从激光切割加工材料的厚度来看，我们认为激光切割正处在从薄板往中厚板过渡的阶段，仍有翻倍以上的空间。第二个角度：从光纤激光器本身对于传统切割设备的替代角度来看，空间有多大呢？光纤激光切割可替代的范围很宽：1）替代冷切割：金属成形机床中的剪切机床、剪板机、冲床等；2）替代热切割：对等离子切割机、高压水切割、火焰切割、气体/固体激光切割等均能实现不同程度的替代。我们估算了国内光纤激光器用于切割用途的存量：根据2019年中国激光产业发展报告，2013-2019E国内光纤激光器销量合计为11.65万个，其中高功率（1500W以上）占比仅为20.8%，国产高功率仅占到5.83%。参考IPG收入结构（切割占比57%），假设切割用激光器占比为6070%，则切割激光器到2019年底市场存量为6.998.166.998.16万个万个，且以1500W以下为主。光纤激光切割剪切机床/冲床等离子切割机高压水切割火焰切割机气体/固体激光切割薄板中板薄板中板厚板薄板中板厚板薄板中板厚板薄板中板替替 代代资料来源：垂直机械网，天风证券研究所图：光纤激光切割机不同程度上代替剪切床/等离子切割机/高压水切割等图：国内光纤激光器用于切割用途的存量（2013-2019E）单位：个2013201420152016201720182019E合计占比中功率（100-1500W）国产200800180076001000012500155004840041.54%进口1000220025005400850011500128004390037.67%高功率（1500W以上）国产515602105002000400067905.83%进口6201185144029904200380032001743514.96%合计116525假设切割用激光器比例为60%70%6991581568请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明16激光加工渗透度：从激光设备与切割焊接设备市场空间来看激光加工渗透度：从激光设备与切割焊接设备市场空间来看2.6.市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度不足25.95%，集中在低功率资料来源：Wind,天风证券研究所资料来源：中国机床工具工业年鉴，天风证券研究所冷切割设备存量估算冷切割设备存量估算激光切割主要可以替代金属成形机床中的冲床、剪板机、剪切机床等传统产品目前开始逐步替代金属切削机床（功能复杂）的粗加工功能，例如钻床、镗床、刨床等的前道加工工艺；激光切割相对冲床/剪板机/剪切机床优势在于无需开模（柔性化程度高）、切面精细无需再加工、可用于曲面加工、较为复杂的切割加工根据中国机床行业统计年鉴，冲床、剪板机、剪切机床这三类机床占全部金属成形机床的比例约为6.2%6.2%假设冲床等的使用寿命为10年，则以最近10年的金属成形机床市场产量合计作为市场存量，以6.2%作为占比，得到激光切割理论可替代市场空间为16.6216.62万台。万台。2188672614882385262246002334383464783040003180003060002300000500001000001500002000002500003000003500004000002009-01 2010-01 2011-01 2012-01 2013-01 2014-01 2015-01 2016-01 2017-01 2018-01产量:金属成形机床（台）机床金属切削机床车床镗床刨床钻床金属成形机床冲压机冲床剪板机剪切机床图：激光切割可替代冲床、剪板机、剪切机床的功能图：激光切割可替代冲床、剪板机、剪切机床的功能请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明172.6.市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度不足25.95%，集中在低功率资料来源：中国焊接协会焊割专业委员会,天风证券研究所资料来源：2019中国激光产业发展报告,天风证券研究所热切割（非激光）设备存量估算热切割（非激光）设备存量估算传统热切割设备主要包括火焰切割机（手动/自动/半自动）、等离子切割（手动/自动/半自动）、氢氧切割机（类似于火焰）、水刀、CO2激光切割机等；测算未考虑手动设备，虽然年产量达到数十万、但单价低廉、较难被激光替代等离子切割机是从2010年开始进口数量大幅增长，成为重要切割方式；根据中国焊接协会数据，2006年各类传统热切割设备产量合计约为2万台，我们在此基础上进行估算：假设单位碳钢需要的热切割加工量不变，到2016年碳钢产量翻倍，则热切割设备数量翻倍，约为4万台；在所有传统热加工切割设备中，等离子效率最高，CO2次之，火焰、水刀再次之，按照效率折算系数计算，2016年切割设备数量折合为1.02万台左右的数控等离子切割机。假设折旧期为10年，则市场热切割设备存量约为1010万台万台激光加工渗透度：从激光设备与切割焊接设备市场空间来看激光加工渗透度：从激光设备与切割焊接设备市场空间来看583.00169.00342.00629.00824.00933.001,507.001,890.002,515.002,015.003,835.004,637.003,457.004,109.000.001,000.002,000.003,000.004,000.005,000.002000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013进口数量:等离子切割机、水射流切割机（台）碳钢产量火焰切割机（自动）火焰切割机（半自动）数控等离子半自动等离子氢氧切割机水刀CO2切割机热切割设备合计2006年产量（台）5894.6200050001500 100001000600100202002016年产量（台）11918.64000100003000 2000020001200200404002016相较于2006年的倍数2.002.002.002.002.002.002.002.002.00碳钢板厚火焰切割速度(单位：m/min，下同）等离子切割速度水刀切割速度CO2切割速度12mm0.52.70.20.8折算系数0.19 1.00 0.07 0.30 火焰切割机（自动）火焰切割机（半自动）数控等离子半自动等离子氢氧切割机水刀CO2切割机热切割设备合计2016年产量（台）4000100003000200002000120020040400折算系数0.190.191.000.200.190.070.30折合成数控等离子760.001900.003000.004000.00 380.0084.0060.0010184.00图：激光切割可替代冲床、剪板机、剪切机床的功能表：火焰/水刀/CO2的效率折算系数表：如均折算为数控等离子切割，对于热切割设备数量的估算表：各类传统热切割设备的数量估算值（2006年为历史数据，2016年为估算值）请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明182.6.市场渗透度：对于传统切割方式的渗透度较低，集中在低功率资料来源：2019中国激光产业发展报告,中国机床行业统计年鉴，中国焊接协会焊割专业委员会，天风证券研究所根据我们的估算，我国冷切割设备存量约为16.62万台，热切割设备存量约为10万台而根据中国激光产业发展报告（2019）及我们的估算，到2019年底我国切割用激光设备存量为78.16万台不考虑效率差异，激光对于传统切割方式的渗透度约26.26%30.65%；而激光切割在中厚板场景下效率逊于等离子切割设备，因此实际渗透度可能低于上述估算值；由于在激光切割设备中，高功率（1500W以上）占比仅为20.8%，高功率对于传统中厚板切割方式的渗透度更低。激光加工渗透度：从激光设备与切割焊接设备市场空间来看激光加工渗透度：从激光设备与切割焊接设备市场空间来看图：冷切割、热切割、激光切割设备存量对比（单位：万台）请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明024681012141618冷切割设备存量（估算）热切割设备存量（估算）切割用激光设备存量(上限）切割用激光设备存量(下限）19请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明3 焊接：主要应用于汽车、电池等高端制造，市场渗透+国产替代双轮驱动增长203.1.主要方式：主要有热传导焊、深熔焊、复合焊、钎焊等方式资料来源：贤集网，天风证券研究所热传导焊和深熔焊：热传导焊和深熔焊：前者的热量通过热传递向工件内部扩散，只在焊缝表面产生熔化现象，工件内部没有完全熔透，基本不产生汽化现象，多用于低速薄壁材料的焊接;后者不但完全熔透材料，还使材料汽化，形成大量等离子体，由于热量较大，熔池前端会出现匙孔现象。深熔焊能够彻底焊透工件，且输入能量大、焊接速度快，是目前使用广泛的激光焊接模式。新型方式：复合焊，例如激光与电弧焊复合焊（包括激光新型方式：复合焊，例如激光与电弧焊复合焊（包括激光MIGMIG复合焊、激光复合焊、激光TIGTIG复合焊等）、双光束焊接等：复合焊等）、双光束焊接等：速度快，热变形小，热影响区域小，并且确保了焊缝的金属结构与机械属性。钎焊：钎焊：指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙点焊：点焊：采用焊接中的熔融焊接,通过激光光束的能量聚集,辐照在要焊接的区域,使相连的接触面牢固的焊连激光焊接主要方式及原理：激光焊接主要方式及原理：图：热传导焊接图示图：深熔焊图示资料来源：贤集网，天风证券研究所图：点焊vs填丝焊示意图资料来源：锐科激光，天风证券研究所请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明213.2.适用领域：多使用固体、半导体激光器，适用于精密加工、汽车工业等资料来源：联赢激光招股说明书，天风证券研究所热传导焊接主要用于精密加工，例如金属薄片可见边缘加工、医疗技术等；深熔焊、钎焊主要用于汽车工业，其中深熔焊用于车身、变速器、外壳等；钎焊主要用于车身焊接；激光传导焊接可以处理非金属，适用范围宽阔，可用于消费品、汽车工业、电子外壳、医疗技术等；复合焊接主要适用于特种钢构造，例如船甲板激光焊接使用的激光器一般为固体激光器（包含光纤激光器，连续/脉冲/QCW）以及半导体激光器，CO2激光器也有所使用激光焊接的适用场景及行业激光焊接的适用场景及行业表：激光工艺介绍项目项目热传导焊接热传导焊接深熔焊深熔焊复合焊接复合焊接钎焊钎焊激光传导焊接激光传导焊接工作原理激光束在表面熔化相配零件，熔融材料混合并凝固极高的强度导致了延伸到材料深处的锁眼的形成，产生又深又窄的焊缝激光焊接和MAG焊接，MIG焊接，WIG焊接或者等离子焊接的组合激光束加热相配零件，从而熔化焊料。熔融的焊料流入到接缝，连接相配零件激光束通过透射的相配零件，熔化另外一份吸收激光的零件。当焊接形成时相配零件是夹紧的使用激光 器主要是固体激光器（连续和脉冲），半导体激光器主要是CO2激光器，连续的固体激光器CO2激光器，连续固体激光器连续固体激光器，半导体激光器半导体激光器，连续固体激光器焊接材料钢、不锈钢、还有钛、铜、铜合金、贵重金属钢、不锈钢、铝、钛主要是钢和铝钢和铝塑料：热塑性塑料、热塑性弹性体重要工艺 参数激光功率、功率密度、焊接速度或者脉冲持续时间、工件上光束直径、保护气体激光功率、功率密度、焊接速度、聚焦直径、活跃气体和保护气体、填充剂（如需）填充剂、激光功率、功率密度、焊接速度、活跃气体和保护气体、辅助装置参数钎焊材料、激光功率、进给功率、工件上的光束直径材料性能：吸附度、传输率、散射；激光功率、光束形状和直径、进给功率、沿着焊缝的热量输入聚焦直径0.3-1mm0.1-0.6mm0.3-0.6mm0.5-3mm1-2mm重要质量 标准冶金性能、无缺陷、可见边缘上的光滑表面、一致性冶金性能、无缺陷、所需的宽度和深度、低热量输入和畸变冶金性能、无缺陷、一致性光滑和无孔的焊接表面、强度、熔合、一致性强度、一致性、不渗透性机械和系 统手动工作站、基于坐标的激光设备、机器人基于坐标的激光设备、机器人、远程激光焊接单元基于坐标的激光设备、机器人主要是机器人扫描光学系统、基于坐标的激光设备、机器人应用金属薄片可见的边缘加工；电子学和精密工程中的焊点；医疗技术汽车车身和变速器制造、外壳、管和轮廓特种钢构造，例如，船甲板 主要是汽车车身日用消费品、汽车工业、电子外壳、医疗技术请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明223.3.优势vs劣势：加工范围广、过程简单，但采购成本高资料来源：联赢激光招股说明书，天风证券研究所激光焊接、电子束焊接是比较先进的焊接方式，而电阻焊、电弧焊是比较传统的焊接方式；激光焊接相对于传统焊接的优势在于：激光焊接相对于传统焊接的优势在于：1）可加工金属、非金属，2）焊接深宽比更大、功率密度更高，热形极小；3）单面焊接利于降低材料使用量、减轻重量；激光焊接相对于电子束焊