उपकरण मर्मतको लागि घटाउ बनाम हाइब्रिड CNC-AM

पीएफटी, शेन्जेन

यस अध्ययनले औद्योगिक उपकरण मर्मतका लागि उदाउँदो हाइब्रिड CNC-एडिटिभ म्यानुफ्याक्चरिङ (AM) सँग परम्परागत घटाउने CNC मेसिनिङको प्रभावकारिताको तुलना गर्दछ। क्षतिग्रस्त स्ट्याम्पिङ डाइजहरूमा नियन्त्रित प्रयोगहरू प्रयोग गरेर कार्यसम्पादन मेट्रिक्स (मरम्मत समय, सामग्री खपत, मेकानिकल शक्ति) मापन गरिएको थियो। नतिजाहरूले संकेत गर्दछ कि हाइब्रिड विधिहरूले सामग्रीको फोहोरलाई २८-४२% ले घटाउँछन् र घटाउने-मात्र दृष्टिकोणहरूको तुलनामा १५-३०% ले मर्मत चक्र छोटो पार्छन्। माइक्रोस्ट्रक्चरल विश्लेषणले हाइब्रिड-मरम्मत गरिएका घटकहरूमा तुलनात्मक तन्य शक्ति (मूल उपकरणको ≥९८%) पुष्टि गर्दछ। प्राथमिक सीमामा AM निक्षेपणको लागि ज्यामितीय जटिलता अवरोधहरू समावेश छन्। यी निष्कर्षहरूले दिगो उपकरण मर्मतका लागि एक व्यवहार्य रणनीतिको रूपमा हाइब्रिड CNC-AM प्रदर्शन गर्दछ।

१ परिचय

उपकरणको क्षयीकरणले उत्पादन उद्योगहरूलाई वार्षिक रूपमा $२४० अर्ब खर्च गर्छ (NIST, २०२४)। परम्परागत घटाउने CNC मर्मतले मिलिङ/ग्राइन्डिङ मार्फत क्षतिग्रस्त खण्डहरू हटाउँछ, प्रायः ६०% भन्दा बढी बचाउन सकिने सामग्री खारेज गर्छ। हाइब्रिड CNC-AM एकीकरण (अवस्थित उपकरणमा प्रत्यक्ष ऊर्जा निक्षेपण) ले स्रोत दक्षताको प्रतिज्ञा गर्छ तर औद्योगिक प्रमाणीकरणको अभाव छ। यो अनुसन्धानले उच्च-मूल्य उपकरण मर्मतको लागि परम्परागत घटाउने विधिहरू बनाम हाइब्रिड कार्यप्रवाहको परिचालन फाइदाहरूको परिमाण गर्दछ।

२ कार्यप्रणाली

२.१ प्रयोगात्मक डिजाइन

पाँचवटा क्षतिग्रस्त H13 स्टील स्ट्याम्पिङ डाइज (आयाम: ३००×१५०×८० मिमी) दुई मर्मत प्रोटोकलहरू पार गरियो:

• समूह क (घटाउ):
  - ५-अक्ष मिलिङ मार्फत क्षति हटाउने (DMG MORI DMU 80)
  - वेल्डिङ फिलर डिपोजिसन (GTAW)
  - मूल CAD मा मेसिनिङ समाप्त गर्नुहोस्

• समूह ख (हाइब्रिड):
  - न्यूनतम दोष हटाउने (<१ मिमी गहिराई)
  - Meltio M450 (316L तार) प्रयोग गरेर DED मर्मत
  - अनुकूली CNC रिम्याचिनिङ (Siemens NX CAM)

२.२ डेटा प्राप्ति

• सामग्री दक्षता: मर्मत पूर्व/पछिको मास मापन (मेटलर XS205)

• समय ट्र्याकिङ: IoT सेन्सरहरू (ToolConnect) मार्फत प्रक्रिया अनुगमन

• यान्त्रिक परीक्षण:
  - कठोरता म्यापिङ (बुहलर इन्डेन्टामेट ११००)
  - मर्मत गरिएका क्षेत्रहरूबाट तन्य नमूनाहरू (ASTM E8/E8M)

३ नतिजा र विश्लेषण

३.१ स्रोतको उपयोग

तालिका १: मर्मत प्रक्रिया मेट्रिक्स तुलना

३.२ यान्त्रिक अखण्डता

हाइब्रिड-मर्मत गरिएका नमूनाहरू प्रदर्शन गरिएका छन्:

• स्थिर कठोरता (५२–५४ HRC बनाम मूल ५३ HRC)

• परम तन्य शक्ति: १,८९० MPa (±२५ MPa) – आधारभूत सामग्रीको ९८.४%

• थकान परीक्षणमा कुनै इन्टरफेसियल डिलेमिनेशन छैन (८०% उपज तनावमा १०⁶ चक्र)

चित्र १: हाइब्रिड मर्मत इन्टरफेसको माइक्रोस्ट्रक्चर (SEM ५००×)
नोट: फ्युजन सीमामा समतुल्य अन्न संरचनाले प्रभावकारी थर्मल व्यवस्थापनलाई संकेत गर्दछ।

४ छलफल

४.१ सञ्चालन प्रभावहरू

२८.९% समय कटौती थोक सामग्री हटाउने प्रक्रियालाई हटाउँदा हुन्छ। हाइब्रिड प्रशोधन निम्नका लागि लाभदायक साबित हुन्छ:

• बन्द गरिएको सामग्री स्टकको साथ लिगेसी टूलिङ

• उच्च-जटिलता ज्यामितिहरू (जस्तै, कन्फर्मल कूलिङ च्यानलहरू)

• कम-भोल्युम मर्मत परिदृश्यहरू

४.२ प्राविधिक अवरोधहरू

अवलोकन गरिएका सीमाहरू:

• अधिकतम निक्षेप कोण: तेर्सोबाट ४५° (ओभरह्याङ दोषहरू रोक्छ)

• DED तह मोटाई भिन्नता: ±०.१२ मिमी अनुकूली उपकरणमार्ग आवश्यक पर्दछ

• एयरोस्पेस-ग्रेड उपकरणहरूको लागि पोस्ट-प्रोसेस HIP उपचार आवश्यक छ

५ निष्कर्ष

हाइब्रिड CNC-AM ले घटाउने विधिहरूसँग मेकानिकल समतुल्यता कायम राख्दै उपकरण मर्मत स्रोत खपत २३–४२% ले घटाउँछ। मध्यम ज्यामितीय जटिलता भएका कम्पोनेन्टहरूको लागि कार्यान्वयन सिफारिस गरिन्छ जहाँ सामग्री बचतले AM सञ्चालन लागतहरूलाई औचित्य दिन्छ। त्यसपछिको अनुसन्धानले कडा उपकरण स्टीलहरू (>६० HRC) को लागि निक्षेप रणनीतिहरूलाई अनुकूलन गर्नेछ।