Հանում ընդդեմ հիբրիդային CNC-AM գործիքների վերանորոգման համար

PFT, Շենժեն

Այս ուսումնասիրությունը համեմատում է ավանդական հանույթային CNC մեքենամշակման արդյունավետությունը արդյունաբերական գործիքների վերանորոգման համար նախատեսված հիբրիդային CNC-հավելումային արտադրության (ՀԱ) հետ: Արդյունավետության չափանիշները (վերանորոգման ժամանակը, նյութի սպառումը, մեխանիկական ամրությունը) քանակականացվել են վնասված դրոշմման մամլիչների վրա վերահսկվող փորձերի միջոցով: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ հիբրիդային մեթոդները նվազեցնում են նյութական կորուստները 28-42%-ով և կրճատում վերանորոգման ցիկլերը 15-30%-ով՝ համեմատած միայն հանույթային մոտեցումների հետ: Միկրոկառույցային վերլուծությունը հաստատում է հիբրիդային վերանորոգված բաղադրիչների համեմատելի ձգման ամրությունը (սկզբնական գործիքի ≥98%): Հիմնական սահմանափակումը ՀԱ նստեցման համար երկրաչափական բարդության սահմանափակումներն են: Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ հիբրիդային CNC-ՀԱ-ն կենսունակ ռազմավարություն է գործիքների կայուն սպասարկման համար:

1 Ներածություն

Գործիքների քայքայումը արտադրական արդյունաբերությանը տարեկան արժենում է 240 միլիարդ դոլար (NIST, 2024): Ավանդական հանույթային CNC վերանորոգումը հեռացնում է վնասված հատվածները ֆրեզավորման/հղկման միջոցով, հաճախ դեն նետելով վերականգնվող նյութի >60%-ը: Հիբրիդային CNC-AM ինտեգրումը (ուղղակի էներգիայի նստեցում առկա գործիքակազմի վրա) խոստանում է ռեսուրսների արդյունավետություն, բայց զուրկ է արդյունաբերական վավերացումից: Այս հետազոտությունը քանակականացնում է հիբրիդային աշխատանքային հոսքերի գործառնական առավելությունները՝ համեմատած բարձր արժեք ունեցող գործիքակազմի վերանորոգման ավանդական հանույթային մեթոդների հետ:

2 Մեթոդաբանություն

2.1 Փորձարարական նախագծում

Հինգ վնասված H13 պողպատե դրոշմման մատրիցներ (չափսեր՝ 300×150×80 մմ) ենթարկվել են երկու վերանորոգման։

• A խումբ (հանվող):
  - Վնասի վերացում 5-առանցքային ֆրեզավորման միջոցով (DMG MORI DMU 80)
  - Եռակցման լցանյութի նստեցում (GTAW)
  - Ավարտել մշակումը CAD-ի բնօրինակին համապատասխան

• B խումբ (հիբրիդային):
  - Արատների նվազագույն հեռացում (<1 մմ խորություն)
  - DED-ի վերանորոգում՝ օգտագործելով Meltio M450 (316L մետաղալար)
  - Ադապտիվ CNC վերամշակում (Siemens NX CAM)

2.2 Տվյալների ձեռքբերում

• Նյութի արդյունավետություն. Զանգվածի չափումներ վերանորոգումից առաջ/հետո (Mettler XS205)

• Ժամանակի հետևում. Գործընթացների մոնիթորինգ IoT սենսորների միջոցով (ToolConnect)

• Մեխանիկական փորձարկում.
  - Կարծրության քարտեզագրում (Buehler IndentaMet 1100)
  - Վերանորոգված գոտիներից ձգման նմուշներ (ASTM E8/E8M)

3 Արդյունքներ և վերլուծություն

3.1 Ռեսուրսների օգտագործում

Աղյուսակ 1. Վերանորոգման գործընթացի չափանիշների համեմատություն

3.2 Մեխանիկական ամբողջականություն

Հիբրիդային վերանորոգված նմուշները ցուցադրվեցին.

• Հաստատուն կարծրություն (52–54 HRC՝ համեմատած սկզբնական 53 HRC-ի հետ)

• Առավելագույն ձգման ամրություն՝ 1,890 ՄՊա (±25 ՄՊա) – հիմնական նյութի 98.4%-ը

• Հոգնածության փորձարկման ժամանակ միջերեսային շերտավորման բացակայություն (10⁶ ցիկլ 80% հոսունության լարման դեպքում)

Նկար 1. Հիբրիդային վերանորոգման միջերեսի միկրոկառուցվածքը (SEM 500×)
Նշում. Հալման սահմանին հավասարաչափ հատիկների կառուցվածքը ցույց է տալիս արդյունավետ ջերմային կառավարում։

4 Քննարկում

4.1 Գործառնական հետևանքներ

Ժամանակի 28.9%-ով կրճատումը պայմանավորված է մեծածավալ նյութերի հեռացման բացառմամբ: Հիբրիդային մշակումը առավելություն է ապացուցում հետևյալի համար.

• Հնացած գործիքակազմ՝ դադարեցված նյութերի պաշարով

• Բարձր բարդության երկրաչափություններ (օրինակ՝ կոնֆորմալ սառեցման ալիքներ)

• Փոքր ծավալի վերանորոգման սցենարներ

4.2 Տեխնիկական սահմանափակումներ

Դիտարկված սահմանափակումներ՝

• Առավելագույն նստեցման անկյուն՝ 45° հորիզոնականից (կանխում է կախվածության թերությունները)

• DED շերտի հաստության տատանում՝ ±0.12 մմ, որը պահանջում է հարմարվողական գործիքային ուղիներ

• Հետմշակման HIP մշակումը կարևոր է ավիատիեզերական մակարդակի գործիքների համար

5 Եզրակացություն

Հիբրիդային CNC-AM-ը 23-42%-ով նվազեցնում է գործիքների վերանորոգման ռեսուրսների սպառումը՝ պահպանելով սուտրատիվ մեթոդների մեխանիկական համարժեքությունը: Կիրառումը խորհուրդ է տրվում միջին երկրաչափական բարդություն ունեցող բաղադրիչների համար, որտեղ նյութերի խնայողությունը արդարացնում է AM շահագործման ծախսերը: Հետագա հետազոտությունները կօպտիմալացնեն կարծրացված գործիքային պողպատների (>60 HRC) նստեցման ռազմավարությունները: