Subtractive vs Hybrid CNC-AM ສໍາລັບການສ້ອມແປງເຄື່ອງມື

PFT, Shenzhen

ການສຶກສານີ້ປຽບທຽບປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກ CNC ລົບແບບດັ້ງເດີມກັບ CNC-Additive Manufacturing (AM) ປະສົມທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນສໍາລັບການສ້ອມແປງເຄື່ອງມືອຸດສາຫະກໍາ. ການວັດແທກປະສິດທິພາບ (ເວລາສ້ອມແປງ, ການບໍລິໂພກວັດສະດຸ, ຄວາມເຂັ້ມແຂງກົນຈັກ) ໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ໂດຍການນໍາໃຊ້ການທົດລອງຄວບຄຸມກ່ຽວກັບການເສຍຊີວິດ stamping ເສຍຫາຍ. ຜົນໄດ້ຮັບຊີ້ໃຫ້ເຫັນວິທີການປະສົມຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງເສດເຫຼືອຂອງວັດສະດຸ 28-42% ແລະຫຼຸດຜ່ອນວົງຈອນການສ້ອມແປງໂດຍ 15-30% ທຽບກັບວິທີການລົບພຽງແຕ່. ການວິເຄາະໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກຢືນຢັນຄວາມແຮງ tensile ປຽບທຽບ (≥98% ຂອງເຄື່ອງມືຕົ້ນສະບັບ) ໃນອົງປະກອບການສ້ອມແປງປະສົມ. ຂໍ້ຈໍາກັດຕົ້ນຕໍປະກອບມີຂໍ້ຈໍາກັດຂອງຄວາມສັບສົນທາງເລຂາຄະນິດສໍາລັບການ AM deposition. ການຄົ້ນພົບເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປະສົມ CNC-AM ເປັນຍຸດທະສາດທີ່ມີປະສິດທິພາບສໍາລັບການບໍາລຸງຮັກສາເຄື່ອງມືທີ່ຍືນຍົງ.

1 ບົດແນະນຳ

ການເຊື່ອມໂຊມຂອງເຄື່ອງມືເຮັດໃຫ້ອຸດສາຫະກໍາການຜະລິດ $240B ຕໍ່ປີ (NIST, 2024). ການສ້ອມແຊມ CNC ແບບດັ້ງເດີມເອົາສ່ວນທີ່ເສຍຫາຍອອກໂດຍຜ່ານການ milling / grinding, ມັກຈະປະຖິ້ມ > 60% ຂອງວັດສະດຸ salvageable. ການປະສົມປະສານ CNC-AM ແບບປະສົມ (ການວາງພະລັງງານໂດຍກົງໃສ່ເຄື່ອງມືທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ) ສັນຍາປະສິດທິພາບຂອງຊັບພະຍາກອນແຕ່ຂາດການຢັ້ງຢືນອຸດສາຫະກໍາ. ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ປະເມີນຄວາມໄດ້ປຽບຂອງການດໍາເນີນງານຂອງຂະບວນການເຮັດວຽກແບບປະສົມທຽບກັບວິທີການລົບແບບທໍາມະດາສໍາລັບການສ້ອມແປງເຄື່ອງມືທີ່ມີມູນຄ່າສູງ.

2 ວິທີການ

2.1 ການອອກແບບທົດລອງ

ການປະທັບຕາເຫຼັກ H13 ເສຍຫາຍ 5 ອັນ (ຂະໜາດ: 300×150×80mm) ໄດ້ຮັບການສ້ອມແປງສອງຂັ້ນຕອນ:

• ກຸ່ມ A (ລົບ):
  - ການ​ລົບ​ລ້າງ​ຄວາມ​ເສຍ​ຫາຍ​ໂດຍ​ຜ່ານ​ການ milling 5 ແກນ (DMG MORI DMU 80​)
  - ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່ filler deposition (GTAW​)
  - ສໍາເລັດຮູບເຄື່ອງຈັກກັບ CAD ຕົ້ນສະບັບ

• ກຸ່ມ B (ປະສົມ):
  - ການ​ລົບ​ຂໍ້​ບົກ​ພ່ອງ​ຫນ້ອຍ​ທີ່​ສຸດ (ຄວາມ​ເລິກ <1mm​)
  - ການ​ສ້ອມ​ແປງ DED ການ​ນໍາ​ໃຊ້ Meltio M450 (ສາຍ 316L​)
  - ການ​ປັບ CNC remachining (Siemens NX CAM​)

2.2 ການເກັບຂໍ້ມູນ

• ປະສິດທິພາບວັດສະດຸ: ການວັດແທກມະຫາຊົນກ່ອນ/ຫຼັງການສ້ອມແປງ (Mettler XS205)

• ການຕິດຕາມເວລາ: ການກວດສອບຂະບວນການດ້ວຍເຊັນເຊີ IoT (ToolConnect)

• ການທົດສອບກົນຈັກ:
  - ແຜນທີ່ຄວາມແຂງ (Buehler IndentaMet 1100)
  - ຕົວ​ຢ່າງ tensile (ASTM E8 / E8M​) ຈາກ​ເຂດ​ສ້ອມ​ແປງ​

3 ຜົນໄດ້ຮັບ & ການວິເຄາະ

3.1 ການນຳໃຊ້ຊັບພະຍາກອນ

ຕາຕະລາງ 1: ການປຽບທຽບການວັດແທກຂະບວນການສ້ອມແປງ

3.2 ຄວາມສົມບູນຂອງກົນຈັກ

ຕົວ​ຢ່າງ​ທີ່​ສ້ອມ​ແປງ​ປະ​ສົມ​ໄດ້​ວາງ​ສະ​ແດງ​:

• ຄວາມແຂງຄົງທີ່ (52–54 HRC ທຽບກັບຕົ້ນສະບັບ 53 HRC)

• ຄວາມແຮງ tensile ສູງສຸດ: 1,890 MPa (± 25 MPa) – 98.4% ຂອງວັດສະດຸພື້ນຖານ

• ບໍ່​ມີ​ການ delamination interfacial ໃນ​ການ​ທົດ​ສອບ​ຄວາມ​ເມື່ອຍ​ລ້າ (10⁶ ຮອບ​ວຽນ​ທີ່ 80​% ຄວາມ​ກົດ​ດັນ​ຜົນ​ຜະ​ລິດ​)

ຮູບທີ 1: ໂຄງສ້າງຈຸລະພາກຂອງການໂຕ້ຕອບການສ້ອມແປງແບບປະສົມ (SEM 500×)
ຫມາຍເຫດ: ໂຄງສ້າງເມັດພືດທີ່ສອດຄ່ອງກັນຢູ່ເຂດແດນ fusion ສະແດງເຖິງການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນທີ່ມີປະສິດທິພາບ.

4 ການສົນທະນາ

4.1 ຜົນກະທົບດ້ານການດໍາເນີນງານ

ການຫຼຸດຜ່ອນເວລາ 28.9% ແມ່ນມາຈາກການກໍາຈັດການໂຍກຍ້າຍວັດສະດຸຈໍານວນຫລາຍ. ການປຸງແຕ່ງແບບປະສົມພິສູດໄດ້ປະໂຫຍດສໍາລັບ:

• ເຄື່ອງມືເກົ່າແກ່ທີ່ມີຫຼັກຊັບວັດສະດຸທີ່ຢຸດເຊົາ

• ເລຂາຄະນິດທີ່ມີຄວາມຊັບຊ້ອນສູງ (ເຊັ່ນ: ຊ່ອງລະບາຍຄວາມເຢັນ)

• ສະຖານະການສ້ອມແປງປະລິມານຕ່ໍາ

4.2 ຂໍ້ຈໍາກັດດ້ານວິຊາການ

ຂໍ້​ຈໍາ​ກັດ​ໄດ້​ສັງ​ເກດ​:

• ມຸມການຝາກສູງສຸດ: 45° ຈາກແນວນອນ (ປ້ອງກັນຄວາມຜິດປົກກະຕິ overhang)

• ຄວາມແຕກຕ່າງກັນຂອງຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ DED: ± 0.12mm ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີເສັ້ນທາງເຄື່ອງມືທີ່ສາມາດປັບຕົວໄດ້

• ການປິ່ນປົວຫຼັງຂະບວນການ HIP ທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບເຄື່ອງມືລະດັບອາວະກາດ

5 ສະຫຼຸບ

Hybrid CNC-AM ຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກຊັບພະຍາກອນການສ້ອມແປງເຄື່ອງມື 23-42% ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມທຽບເທົ່າກົນຈັກກັບວິທີການລົບ. ການຈັດຕັ້ງປະຕິບັດແມ່ນແນະນໍາສໍາລັບອົງປະກອບທີ່ມີຄວາມຊັບຊ້ອນເລຂາຄະນິດປານກາງບ່ອນທີ່ການປະຫຍັດວັດສະດຸເຮັດໃຫ້ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດໍາເນີນງານ AM. ການຄົ້ນຄວ້າຕໍ່ໄປຈະເພີ່ມປະສິດທິພາບຍຸດທະສາດການຝາກເງິນສໍາລັບເຫຼັກເຄື່ອງມືແຂງ (> 60 HRC).