टूल रिपेअरसाठी सबट्रॅक्टिव्ह विरुद्ध हायब्रिड सीएनसी-एएम

पीएफटी, शेन्झेन

या अभ्यासात पारंपारिक सबट्रॅक्टिव्ह सीएनसी मशीनिंगची औद्योगिक साधन दुरुस्तीसाठी उदयोन्मुख हायब्रिड सीएनसी-अ‍ॅडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग (एएम) सोबत प्रभावीपणाची तुलना केली आहे. खराब झालेल्या स्टॅम्पिंग डायजवर नियंत्रित प्रयोग वापरून कामगिरी मेट्रिक्स (दुरुस्ती वेळ, सामग्रीचा वापर, यांत्रिक शक्ती) मोजण्यात आली. निकाल दर्शवितात की हायब्रिड पद्धती केवळ सबट्रॅक्टिव्ह पद्धतींच्या तुलनेत मटेरियल कचरा 28-42% कमी करतात आणि दुरुस्ती चक्र 15-30% कमी करतात. मायक्रोस्ट्रक्चरल विश्लेषण हायब्रिड-दुरुस्त केलेल्या घटकांमध्ये तुलनात्मक तन्य शक्ती (मूळ साधनाच्या ≥98%) पुष्टी करते. प्राथमिक मर्यादेत एएम डिपॉझिशनसाठी भौमितिक जटिलता मर्यादा समाविष्ट आहेत. हे निष्कर्ष शाश्वत साधन देखभालीसाठी एक व्यवहार्य धोरण म्हणून हायब्रिड सीएनसी-एएम दर्शवितात.

१ परिचय

टूल डिग्रेडेशनमुळे उत्पादन उद्योगांना दरवर्षी $240 अब्ज खर्च येतो (NIST, 2024). पारंपारिक सबट्रॅक्टिव्ह CNC दुरुस्ती मिलिंग/ग्राइंडिंगद्वारे खराब झालेले भाग काढून टाकते, बहुतेकदा 60% पेक्षा जास्त साल्वेज करण्यायोग्य सामग्री टाकून देते. हायब्रिड CNC-AM इंटिग्रेशन (विद्यमान टूलिंगवर थेट ऊर्जा जमा करणे) संसाधन कार्यक्षमतेचे आश्वासन देते परंतु औद्योगिक प्रमाणीकरणाचा अभाव आहे. हे संशोधन उच्च-मूल्य असलेल्या टूलिंग दुरुस्तीसाठी पारंपारिक सबट्रॅक्टिव्ह पद्धतींच्या तुलनेत हायब्रिड वर्कफ्लोच्या ऑपरेशनल फायद्यांचे प्रमाणित करते.

२ कार्यपद्धती

२.१ प्रायोगिक डिझाइन

पाच खराब झालेले H13 स्टील स्टॅम्पिंग डाय (परिमाण: 300×150×80 मिमी) दोन दुरुस्ती प्रोटोकॉलमधून गेले:

• गट अ (वजाबाकी):
  - ५-अक्ष मिलिंगद्वारे नुकसान काढून टाकणे (DMG MORI DMU 80)
  - वेल्डिंग फिलर डिपॉझिशन (GTAW)
  - मूळ CAD वर मशीनिंग पूर्ण करा.

• गट ब (हायब्रिड):
  - किमान दोष काढून टाकणे (<१ मिमी खोली)
  - मेल्टिओ एम४५० (३१६ एल वायर) वापरून डीईडी दुरुस्ती
  - अ‍ॅडॉप्टिव्ह सीएनसी रीमॅचिंग (सीमेंस एनएक्स सीएएम)

२.२ डेटा संपादन

• साहित्य कार्यक्षमता: दुरुस्तीपूर्वी/नंतर वस्तुमान मोजमाप (मेटलर XS205)

• वेळेचा मागोवा घेणे: आयओटी सेन्सर्ससह प्रक्रिया देखरेख (टूलकनेक्ट)

• यांत्रिक चाचणी:
  - कडकपणा मॅपिंग (बुहलर इंडेंटामेट ११००)
  - दुरुस्त केलेल्या झोनमधील तन्य नमुने (ASTM E8/E8M)

३ निकाल आणि विश्लेषण

३.१ संसाधनांचा वापर

तक्ता १: दुरुस्ती प्रक्रिया मेट्रिक्स तुलना

३.२ यांत्रिक अखंडता

हायब्रिड-दुरुस्त केलेले नमुने प्रदर्शित केले:

• सातत्यपूर्ण कडकपणा (५२-५४ एचआरसी विरुद्ध मूळ ५३ एचआरसी)

• अंतिम तन्य शक्ती: १,८९० MPa (±२५ MPa) – बेस मटेरियलच्या ९८.४%

• थकवा चाचणीमध्ये इंटरफेशियल डिलेमिनेशन नाही (८०% उत्पन्न ताणावर १०⁶ चक्रे)

आकृती १: हायब्रिड रिपेअर इंटरफेसची सूक्ष्म रचना (SEM ५००×)
टीप: फ्यूजन सीमेवर समतुल्य धान्य रचना प्रभावी थर्मल व्यवस्थापन दर्शवते.

४ चर्चा

४.१ ऑपरेशनल इम्प्लिकेशन्स

मोठ्या प्रमाणात साहित्य काढून टाकण्याची प्रक्रिया रद्द केल्याने २८.९% वेळेत कपात होते. हायब्रिड प्रक्रिया यासाठी फायदेशीर ठरते:

• बंद केलेल्या मटेरियल स्टॉकसह लेगसी टूलिंग

• उच्च-जटिल भूमिती (उदा., कॉन्फॉर्मल कूलिंग चॅनेल)

• कमी-व्हॉल्यूम दुरुस्ती परिस्थिती

४.२ तांत्रिक मर्यादा

पाळलेल्या मर्यादा:

• कमाल निक्षेपण कोन: क्षैतिज पासून ४५° (ओव्हरहँग दोष टाळतो)

• डीईडी लेयर जाडी फरक: ±०.१२ मिमी ज्यासाठी अ‍ॅडॉप्टिव्ह टूलपाथची आवश्यकता असते

• एरोस्पेस-ग्रेड साधनांसाठी प्रक्रिया-नंतरचे HIP उपचार आवश्यक आहेत

५ निष्कर्ष

हायब्रिड सीएनसी-एएम टूल रिपेअर रिसोर्सचा वापर २३-४२% ने कमी करते आणि वजाबाकी पद्धतींशी यांत्रिक समतुल्यता राखते. मध्यम भौमितिक जटिलता असलेल्या घटकांसाठी अंमलबजावणीची शिफारस केली जाते जिथे सामग्री बचत एएम ऑपरेशनल खर्चाचे समर्थन करते. त्यानंतरचे संशोधन कठोर टूल स्टील्स (>६० एचआरसी) साठी डिपॉझिशन स्ट्रॅटेजीज ऑप्टिमाइझ करेल.