CNC-AM subtraktive kundrejt hibride për riparimin e veglave

PFT, Shenzhen

Ky studim krahason efektivitetin e përpunimit tradicional subtraktiv CNC me prodhimin hibrid CNC-Aditiv (AM) për riparimin e mjeteve industriale. Metrikat e performancës (koha e riparimit, konsumi i materialit, forca mekanike) u përcaktuan duke përdorur eksperimente të kontrolluara në matricat e stampimit të dëmtuara. Rezultatet tregojnë se metodat hibride zvogëlojnë mbeturinat e materialit me 28-42% dhe shkurtojnë ciklet e riparimit me 15-30% krahasuar me qasjet vetëm subtraktive. Analiza mikrostrukturore konfirmon rezistencën e krahasueshme në tërheqje (≥98% e mjetit origjinal) në komponentët e riparuar hibrid. Kufizimi kryesor përfshin kufizimet e kompleksitetit gjeometrik për depozitimin e AM. Këto gjetje demonstrojnë CNC-AM hibride si një strategji të zbatueshme për mirëmbajtjen e qëndrueshme të mjeteve.

1 Hyrje

Degradimi i veglave u kushton industrive prodhuese 240 miliardë dollarë në vit (NIST, 2024). Riparimi tradicional zbritës CNC heq seksionet e dëmtuara përmes frezimit/bluarjes, shpesh duke hedhur >60% të materialit të rikuperueshëm. Integrimi hibrid CNC-AM (depozitimi i drejtpërdrejtë i energjisë në veglat ekzistuese) premton efikasitet të burimeve, por i mungon validimi industrial. Ky hulumtim përcakton përparësitë operacionale të rrjedhave të punës hibride kundrejt metodave konvencionale zbritëse për riparimin e veglave me vlerë të lartë.

2 Metodologjia

2.1 Projektimi Eksperimental

Pesë matrica stampimi çeliku H13 të dëmtuara (dimensionet: 300×150×80 mm) iu nënshtruan dy protokolleve të riparimit:

• Grupi A (Zbritës):
  - Heqja e dëmtimeve nëpërmjet frezimit me 5 boshte (DMG MORI DMU 80)
  - Depozitimi i mbushësit për saldim (GTAW)
  - Përfundoni përpunimin sipas CAD origjinal

• Grupi B (Hibrid):
  - Heqje minimale e defekteve (thellësi <1 mm)
  - Riparimi i DED duke përdorur Meltio M450 (tela 316L)
  - Përpunim i përsëritur adaptiv CNC (Siemens NX CAM)

2.2 Mbledhja e të dhënave

• Efikasiteti i Materialit: Matjet e masës para/pas riparimit (Mettler XS205)

• Ndjekja e Kohës: Monitorimi i Procesit me sensorë IoT (ToolConnect)

• Testimi mekanik:
  - Hartimi i fortësisë (Buehler IndentaMet 1100)
  - Mostrat e tërheqjes (ASTM E8/E8M) nga zonat e riparuara

3 Rezultate dhe Analiza

3.1 Shfrytëzimi i Burimeve

Tabela 1: Krahasimi i Metrikave të Procesit të Riparimit

3.2 Integriteti mekanik

Ekspozuar mostra të riparuara hibride:

• Fortësi e qëndrueshme (52–54 HRC kundrejt 53 HRC origjinale)

• Rezistenca maksimale në tërheqje: 1,890 MPa (±25 MPa) – 98.4% e materialit bazë

• Pa ndarje ndërfaqësore në testimin e lodhjes (10⁶ cikle në 80% stres rrjedhjeje)

Figura 1: Mikrostruktura e ndërfaqes hibride të riparimit (SEM 500×)
Shënim: Struktura e kokrrizave me bosht të barabartë në kufirin e shkrirjes tregon menaxhim termik efektiv.

4 Diskutim

4.1 Implikimet Operacionale

Reduktimi i kohës prej 28.9% rrjedh nga eliminimi i heqjes së materialit në masë. Përpunimi hibrid rezulton i dobishëm për:

• Vegla të trashëguara me stok të materialeve të ndërprera

• Gjeometri me kompleksitet të lartë (p.sh., kanale ftohëse konformale)

• Skenarë riparimi me vëllim të ulët

4.2 Kufizime Teknike

Kufizimet e vërejtura:

• Këndi maksimal i depozitimit: 45° nga horizontali (parandalon defektet e mbingarkesës)

• Ndryshimi i trashësisë së shtresës DED: ±0.12 mm që kërkon shtigje adaptive të mjeteve

• Trajtimi HIP pas procesit është thelbësor për mjetet e nivelit të hapësirës ajrore

5 Përfundim

CNC-AM hibride zvogëlon konsumin e burimeve të riparimit të veglave me 23–42%, duke ruajtur ekuivalencën mekanike me metodat zbritëse. Implementimi rekomandohet për komponentët me kompleksitet gjeometrik të moderuar, ku kursimet e materialeve justifikojnë kostot operative të AM. Hulumtimet pasuese do të optimizojnë strategjitë e depozitimit për çelikët e ngurtësuar të veglave (>60 HRC).