Alət Təmiri üçün Subtractive vs Hybrid CNC-AM

PFT, Shenzhen

Bu tədqiqat ənənəvi çıxarıcı CNC emalının effektivliyini sənaye alətlərinin təmiri üçün yeni yaranan hibrid CNC-Additiv İstehsalat (AM) ilə müqayisə edir. Performans göstəriciləri (təmir vaxtı, material sərfi, mexaniki möhkəmlik) zədələnmiş ştamplama kalıpları üzərində nəzarət edilən təcrübələrdən istifadə etməklə ölçüldü. Nəticələr göstərir ki, hibrid üsullar material tullantılarını 28-42% azaldır və təmir dövrlərini yalnız subtractive yanaşmalarla müqayisədə 15-30% qısaldır. Mikrostruktur təhlili hibridlə təmir edilmiş komponentlərdə müqayisə edilə bilən dartılma gücünü (orijinal alətin ≥98%-i) təsdiq edir. Əsas məhdudiyyət AM çöküntüsü üçün həndəsi mürəkkəblik məhdudiyyətlərini əhatə edir. Bu tapıntılar hibrid CNC-AM-ni alətlərə davamlı texniki qulluq üçün əlverişli strategiya kimi nümayiş etdirir.

1 Giriş

Alətin deqradasiyası istehsal sənayelərinə ildə 240 milyard dollara başa gəlir (NIST, 2024). Ənənəvi subtractive CNC təmiri frezeleme/daşlama yolu ilə zədələnmiş hissələri aradan qaldırır, çox vaxt xilas edilə bilən materialın >60%-ni ataraq. Hibrid CNC-AM inteqrasiyası (mövcud alətlərə birbaşa enerjinin yığılması) resurs səmərəliliyini vəd edir, lakin sənayenin yoxlanılmasından məhrumdur. Bu tədqiqat yüksək dəyərli alətlərin təmiri üçün adi subtractive üsullarla müqayisədə hibrid iş axınlarının əməliyyat üstünlüklərini kəmiyyətlə müəyyən edir.

2 Metodologiya

2.1 Eksperimental dizayn

Beş zədələnmiş H13 polad ştamplama kalıbı (ölçüləri: 300×150×80mm) iki təmir protokolundan keçdi:

• A qrupu (çıxdırıcı):
  - 5 oxlu frezeleme vasitəsilə zədələrin aradan qaldırılması (DMG MORI DMU 80)
  - Qaynaq doldurucu çöküntüsü (GTAW)
  - Orijinal CAD üçün emal işlərini bitirin

• B qrupu (Hibrid):
  - Minimum qüsur aradan qaldırılması (<1 mm dərinlik)
  - Meltio M450 (316L tel) istifadə edərək DED təmiri
  - Adaptiv CNC yenidən emal (Siemens NX CAM)

2.2 Məlumatların əldə edilməsi

• Materialın effektivliyi: Təmirdən əvvəl/sonrası kütləvi ölçmələr (Mettler XS205)

• Vaxtın İzlənməsi: IoT sensorları ilə prosesin monitorinqi (ToolConnect)

• Mexanik sınaq:
  - Sərtlik xəritəsi (Buehler IndentaMet 1100)
  - Təmir edilmiş zonalardan dartılma nümunələri (ASTM E8/E8M).

3 Nəticələr və Təhlil

3.1 Resurslardan istifadə

Cədvəl 1: Təmir Prosesi Metriklərinin Müqayisəsi

3.2 Mexaniki bütövlük

Hibrid təmir edilmiş nümunələr nümayiş etdirilir:

• Davamlı sərtlik (52–54 HRC və orijinal 53 HRC)

• Maksimum dartılma gücü: 1,890 MPa (±25 MPa) – əsas materialın 98,4%-i

• Yorğunluq testində fazalararası delaminasiya yoxdur (80% məhsuldarlıq gərginliyində 10⁶ dövr)

Şəkil 1: Hibrid təmir interfeysinin mikro strukturu (SEM 500×)
Qeyd: Füzyon sərhədində bərabər oxlu taxıl quruluşu effektiv istilik idarəetməsini göstərir.

4 Müzakirə

4.1 Əməliyyat nəticələri

Vaxtın 28,9% azalması toplu materialın çıxarılmasının aradan qaldırılmasından irəli gəlir. Hibrid emal aşağıdakılar üçün faydalıdır:

• Dayandırılmış material ehtiyatı ilə köhnə alətlər

• Yüksək mürəkkəblik həndəsələri (məsələn, konformal soyutma kanalları)

• Aşağı həcmli təmir ssenariləri

4.2 Texniki Məhdudiyyətlər

Müşahidə olunan məhdudiyyətlər:

• Maksimum çökmə bucağı: üfüqidən 45° (aşma qüsurlarının qarşısını alır)

• DED təbəqəsinin qalınlığı fərqi: adaptiv alət yolları tələb edən ±0,12 mm

• Aerokosmik dərəcəli alətlər üçün vacib olan post-proses HİP müalicəsi

5 Nəticə

Hibrid CNC-AM, çıxarma üsullarına mexaniki ekvivalentliyini qoruyarkən alət təmiri resurs istehlakını 23-42% azaldır. Material qənaətinin AM əməliyyat xərclərini əsaslandırdığı orta həndəsi mürəkkəbliyi olan komponentlər üçün həyata keçirilməsi tövsiyə olunur. Sonrakı tədqiqatlar bərkimiş alət poladları üçün çökmə strategiyalarını optimallaşdıracaq (>60 HRC).