Subtractive vs Hybrid CNC-AM kwa Urekebishaji wa Zana

PFT, Shenzhen

Utafiti huu unalinganisha ufanisi wa uchakataji wa kiasili wa CNC na Utengenezaji wa Kiongezeo wa CNC (AM) kwa ajili ya ukarabati wa zana za viwandani. Vipimo vya utendakazi (muda wa ukarabati, matumizi ya nyenzo, uthabiti wa mitambo) vilibainishwa kwa kutumia majaribio yaliyodhibitiwa kwenye mihuri iliyoharibika. Matokeo yanaonyesha mbinu za mseto hupunguza upotevu wa nyenzo kwa 28-42% na kufupisha mizunguko ya ukarabati kwa 15-30% dhidi ya mbinu za kupunguza tu. Uchanganuzi wa miundo midogo unathibitisha nguvu inayolingana ya mvutano (≥98% ya zana asilia) katika vijenzi vilivyorekebishwa kwa mseto. Kizuizi cha msingi kinahusisha vikwazo vya utata wa kijiometri kwa uwekaji wa AM. Matokeo haya yanaonyesha mseto wa CNC-AM kama mkakati unaofaa wa matengenezo endelevu ya zana.

1 Utangulizi

Uharibifu wa zana hugharimu tasnia ya utengenezaji $240B kila mwaka (NIST, 2024). Urekebishaji wa kiasili wa kupunguza mfumo wa neva huondoa sehemu zilizoharibika kwa kusaga/kusaga, mara nyingi hutupa >60% ya nyenzo zinazoweza kuokolewa. Muunganisho wa Mseto wa CNC-AM (uwekaji wa nishati ya moja kwa moja kwenye zana zilizopo) huahidi ufanisi wa rasilimali lakini hauna uthibitisho wa kiviwanda. Utafiti huu unabainisha faida za uendeshaji za mtiririko wa kazi mseto dhidi ya mbinu za kawaida za kupunguza kwa urekebishaji wa zana za thamani ya juu.

2 Mbinu

2.1 Usanifu wa Majaribio

Stamping tano za chuma za H13 zilizoharibika hufa (vipimo: 300×150×80mm) zilipitia itifaki mbili za ukarabati:

• Kikundi A (Kidogo):
  - Uondoaji wa uharibifu kupitia usagaji wa mhimili-5 (DMG MORI DMU 80)
  - Uwekaji wa vichungi vya kulehemu (GTAW)
  - Maliza kutengeneza hadi CAD asili

• Kundi B (Mseto):
  - Uondoaji mdogo wa kasoro (<1mm kina)
  - Urekebishaji wa DED kwa kutumia Meltio M450 (waya 316L)
  - Urekebishaji unaobadilika wa CNC (Siemens NX CAM)

2.2 Upatikanaji wa Data

• Ufanisi wa Nyenzo: Vipimo vya wingi kabla/baada ya ukarabati (Mettler XS205)

• Ufuatiliaji wa Wakati: Ufuatiliaji wa michakato na vihisi vya IoT (ToolConnect)

• Upimaji wa Mitambo:
  - Ramani ya ugumu (Buehler IndentaMet 1100)
  - Sampuli za mvutano (ASTM E8/E8M) kutoka kanda zilizorekebishwa

3 Matokeo & Uchambuzi

3.1 Matumizi ya Rasilimali

Jedwali la 1: Ulinganisho wa Metriki za Mchakato

3.2 Uadilifu wa Mitambo

Sampuli zilizorekebishwa mseto zimeonyeshwa:

• Ugumu thabiti (52–54 HRC dhidi ya 53 HRC asili)

• Nguvu ya mwisho ya mkazo: 1,890 MPa (± 25 MPa) - 98.4% ya nyenzo za msingi

• Hakuna utengano wa uso kwa uso katika upimaji wa uchovu (mizunguko 10⁶ kwa 80% ya mkazo wa mavuno)

Kielelezo cha 1: Muundo mdogo wa kiolesura cha urekebishaji cha mseto (SEM 500×)
Kumbuka: Muundo wa nafaka uliosawazishwa kwenye mpaka wa muunganisho unaonyesha usimamizi bora wa mafuta.

4 Mazungumzo

4.1 Athari za Kiutendaji

Kupunguza muda kwa 28.9% kunatokana na kuondoa uondoaji wa nyenzo nyingi. Usindikaji wa mseto unathibitisha faida kwa:

• Vifaa vya urithi na hisa ya nyenzo iliyosimamishwa

• Jiometri zenye utata wa hali ya juu (kwa mfano, njia za kupoeza zisizo rasmi)

• Matukio ya ukarabati wa kiasi cha chini

4.2 Vikwazo vya Kiufundi

Mapungufu yaliyozingatiwa:

• Upeo wa pembe ya utuaji: 45° kutoka mlalo (huzuia kasoro za kupachika)

• Tofauti ya unene wa safu ya DED: ± 0.12mm inayohitaji njia za zana zinazoweza kubadilika

• Matibabu ya HIP baada ya mchakato ni muhimu kwa zana za kiwango cha anga

5 Hitimisho

Mseto wa CNC-AM inapunguza utumiaji wa rasilimali ya urekebishaji wa zana kwa 23-42% huku ikidumisha usawa wa kiufundi kwa njia za kupunguza. Utekelezaji unapendekezwa kwa vipengele vilivyo na utata wa wastani wa kijiometri ambapo uokoaji wa nyenzo unahalalisha gharama za uendeshaji za AM. Utafiti unaofuata utaboresha mikakati ya uwekaji wa vyuma vya zana ngumu (>60 HRC).