Subtractive vs Hybrid CNC-AM барои таъмири асбобҳо

PFT, Шенҷен

Ин тадқиқот самаранокии коркарди анъанавии subtractive CNC бо истеҳсоли гибридии CNC-Additive Manufacturing (AM) барои таъмири асбобҳои саноатӣ муқоиса мекунад. Метрикҳои иҷроиш (вақти таъмир, сарфи мавод, қувваи механикӣ) бо истифода аз таҷрибаҳои назоратшаванда дар штампҳои вайроншуда муайян карда шуданд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки усулҳои гибридӣ партовҳои моддиро 28-42% кам мекунанд ва давраҳои таъмирро 15-30% дар муқоиса бо равишҳои танҳо зеркашида кӯтоҳ мекунанд. Таҳлили микроструктурӣ қувваи муқоисашавандаи кашишро (≥98% асбоби аслӣ) дар ҷузъҳои гибридии таъмиршуда тасдиқ мекунад. Маҳдудияти ибтидоӣ маҳдудиятҳои мураккабии геометриро барои гузоштани AM дар бар мегирад. Ин бозёфтҳо гибридии CNC-AM-ро ҳамчун стратегияи қобили истифода барои нигоҳдории устувори асбобҳо нишон медиҳанд.

1 Муқаддима

Таназзули асбобҳо ба соҳаҳои истеҳсолӣ ҳар сол 240 миллиард долларро ташкил медиҳад (NIST, 2024). Таъмири анъанавии субтрактивии CNC қисмҳои вайроншударо тавассути фреза / суфтакунӣ нест мекунад ва аксар вақт > 60% маводи наҷотёфтаро мепартояд. Интегратсияи гибридии CNC-AM (таҳвили мустақими энергия ба асбобҳои мавҷуда) самаранокии захираҳоро ваъда медиҳад, аммо тасдиқи саноатӣ надорад. Ин тадқиқот бартариҳои амалиётии ҷараёнҳои кории гибридро нисбат ба усулҳои муқаррарии субтрактивӣ барои таъмири асбобҳои қиматбаҳо муайян мекунад.

2 Методология

2.1 Тарҳрезии таҷрибавӣ

Панҷ штампи пӯлоди вайроншудаи H13 (андоза: 300 × 150 × 80 мм) ду протоколи таъмирро гузарониданд:

• Гурӯҳи А (тарҳиш):
  - Бартараф кардани зарар тавассути фрезаи 5-меҳвар (DMG MORI DMU 80)
  - Ҷойгиркунии пуркунандаи кафшер (GTAW)
  - Коркардро ба CAD-и аслӣ анҷом диҳед

• Гурӯҳи B (гибрид):
  - Бартараф кардани камбудиҳои ҳадди аққал (умқи 1 мм)
  - Таъмири DED бо истифода аз Meltio M450 (сими 316L)
  - Азнавкоркунии мутобиқшавандаи CNC (Siemens NX CAM)

2.2 Гирифтани маълумот

• Самаранокии моддӣ: Андозагирии оммавӣ пеш аз таъмир / пас аз таъмир (Mettler XS205)

• Пайгирии вақт: Мониторинги раванд бо сенсорҳои IoT (ToolConnect)

• Санҷиши механикӣ:
  - Харитаи сахтӣ (Buehler IndentaMet 1100)
  - Намунаҳои кашиш (ASTM E8/E8M) аз минтақаҳои таъмиршуда

3 Натиҷаҳо ва таҳлил

3.1 Истифодаи захираҳо

Ҷадвали 1: Муқоисаи ченакҳои раванди таъмир

3.2 Беайбии механикӣ

Намунаҳои гибридии таъмиршуда намоиш дода шуданд:

• Сахтии доимӣ (52–54 HRC ва 53 HRC аслӣ)

• Қувваи ниҳоии кашиш: 1,890 МПа (±25 МПа) - 98,4% маводи асосӣ

• Дар озмоиши хастагӣ деламинатсияи байнифазоӣ вуҷуд надорад (10⁶ давра дар фишори 80% ҳосил)

Расми 1: Микроструктураи интерфейси таъмири гибридӣ (SEM 500×)
Эзоҳ: Сохтори донаҳои баробарҳуқуқ дар сарҳади омезиши самараноки идоракунии гармиро нишон медиҳад.

4 Муҳокима

4.1 Оқибатҳои амалиётӣ

28,9% кам кардани вақт аз рафъи хориҷ кардани миқдори зиёди маводҳо бармеояд. Коркарди гибридӣ барои:

• Асбобҳои меросӣ бо захираи моддии қатъшуда

• Геометрияҳои мураккаби баланд (масалан, каналҳои хунуккунии мувофиқ)

• Сенарияҳои таъмири камҳаҷм

4.2 Маҳдудиятҳои техникӣ

Маҳдудиятҳои мушоҳидашуда:

• Кунҷи максималии ҷойгиркунӣ: 45 ° аз уфуқӣ (камбудиҳои болоравиро пешгирӣ мекунад)

• Тафовути ғафсии қабати DED: ±0,12мм, ки барои абзорҳои мутобиқшавӣ ниёз дорад

• Табобати пас аз коркарди HIP барои асбобҳои дараҷаи аэрокосмос муҳим аст

5 Хулоса

Hybrid CNC-AM истеъмоли захираҳои таъмири асбобро 23-42% коҳиш медиҳад ва баробари нигоҳ доштани баробарии механикӣ ба усулҳои subtractive. Татбиқ барои ҷузъҳои дорои мураккабии мӯътадили геометрӣ тавсия дода мешавад, ки сарфаи мавод хароҷоти амалиётии AM-ро асоснок мекунад. Тадқиқоти минбаъда стратегияҳои таҳшинро барои пӯлодҳои асбоби сахтшуда оптимизатсия мекунад (>60 HRC).