టూల్ రిపేర్ కోసం సబ్‌ట్రాక్టివ్ vs హైబ్రిడ్ CNC-AM

PFT, షెన్‌జెన్

ఈ అధ్యయనం పారిశ్రామిక సాధన మరమ్మత్తు కోసం సాంప్రదాయ వ్యవకలన CNC యంత్రాల ప్రభావాన్ని ఉద్భవిస్తున్న హైబ్రిడ్ CNC-సంకలన తయారీ (AM)తో పోలుస్తుంది. దెబ్బతిన్న స్టాంపింగ్ డైస్‌పై నియంత్రిత ప్రయోగాలను ఉపయోగించి పనితీరు కొలమానాలు (మరమ్మత్తు సమయం, పదార్థ వినియోగం, యాంత్రిక బలం) లెక్కించబడ్డాయి. ఫలితాలు హైబ్రిడ్ పద్ధతులు వ్యవకలన-మాత్రమే విధానాలతో పోలిస్తే పదార్థ వ్యర్థాలను 28–42% తగ్గిస్తాయి మరియు మరమ్మత్తు చక్రాలను 15–30% తగ్గిస్తాయి అని సూచిస్తున్నాయి. మైక్రోస్ట్రక్చరల్ విశ్లేషణ హైబ్రిడ్-మరమ్మతు చేయబడిన భాగాలలో పోల్చదగిన తన్యత బలాన్ని (అసలు సాధనంలో ≥98%) నిర్ధారిస్తుంది. ప్రాథమిక పరిమితి AM నిక్షేపణ కోసం రేఖాగణిత సంక్లిష్టత పరిమితులను కలిగి ఉంటుంది. ఈ పరిశోధనలు స్థిరమైన సాధన నిర్వహణ కోసం ఒక ఆచరణీయ వ్యూహంగా హైబ్రిడ్ CNC-AMను ప్రదర్శిస్తాయి.

1 పరిచయం

సాధన క్షీణత తయారీ పరిశ్రమలకు సంవత్సరానికి $240B ఖర్చవుతుంది (NIST, 2024). సాంప్రదాయ వ్యవకలన CNC మరమ్మత్తు మిల్లింగ్/గ్రైండింగ్ ద్వారా దెబ్బతిన్న విభాగాలను తొలగిస్తుంది, తరచుగా రక్షించదగిన పదార్థంలో 60% కంటే ఎక్కువ విస్మరిస్తుంది. హైబ్రిడ్ CNC-AM ఇంటిగ్రేషన్ (ఇప్పటికే ఉన్న సాధనంపై ప్రత్యక్ష శక్తి నిక్షేపణ) వనరుల సామర్థ్యాన్ని హామీ ఇస్తుంది కానీ పారిశ్రామిక ధ్రువీకరణ లేదు. ఈ పరిశోధన హైబ్రిడ్ వర్క్‌ఫ్లోల యొక్క కార్యాచరణ ప్రయోజనాలను అధిక-విలువ సాధన మరమ్మత్తు కోసం సాంప్రదాయ వ్యవకలన పద్ధతులతో పోలిస్తే అంచనా వేస్తుంది.

2 పద్దతి

2.1 ప్రయోగాత్మక రూపకల్పన

దెబ్బతిన్న ఐదు H13 స్టీల్ స్టాంపింగ్ డైలు (కొలతలు: 300×150×80mm) రెండు మరమ్మతు ప్రోటోకాల్‌లకు లోనయ్యాయి:

• గ్రూప్ A (వ్యవకలనం):
  - 5-యాక్సిస్ మిల్లింగ్ (DMG MORI DMU 80) ద్వారా నష్టాన్ని తొలగించడం
  - వెల్డింగ్ ఫిల్లర్ నిక్షేపణ (GTAW)
  - అసలు CAD కి మ్యాచింగ్ పూర్తి చేయండి

• గ్రూప్ బి (హైబ్రిడ్):
  - కనిష్ట లోపం తొలగింపు (<1mm లోతు)
  - మెల్టియో M450 (316L వైర్) ఉపయోగించి DED మరమ్మత్తు
  - అడాప్టివ్ CNC రీమాచినింగ్ (సిమెన్స్ NX CAM)

2.2 డేటా సముపార్జన

• మెటీరియల్ సామర్థ్యం: మరమ్మత్తుకు ముందు/తర్వాత ద్రవ్యరాశి కొలతలు (మెట్లర్ XS205)

• సమయ ట్రాకింగ్: IoT సెన్సార్‌లతో ప్రక్రియ పర్యవేక్షణ (ToolConnect)

• యాంత్రిక పరీక్ష:
  - కాఠిన్యం మ్యాపింగ్ (బ్యూలర్ ఇండెంటామెట్ 1100)
  - మరమ్మతు చేయబడిన మండలాల నుండి తన్యత నమూనాలు (ASTM E8/E8M).

3 ఫలితాలు & విశ్లేషణ

3.1 వనరుల వినియోగం

పట్టిక 1: మరమ్మతు ప్రక్రియ కొలమానాల పోలిక

3.2 యాంత్రిక సమగ్రత

హైబ్రిడ్-రిపేర్ చేయబడిన నమూనాలు ప్రదర్శించబడ్డాయి:

• స్థిరమైన కాఠిన్యం (52–54 HRC vs. అసలు 53 HRC)

• అల్టిమేట్ తన్యత బలం: 1,890 MPa (±25 MPa) – బేస్ మెటీరియల్‌లో 98.4%

• అలసట పరీక్షలో ఇంటర్‌ఫేషియల్ డీలామినేషన్ లేదు (80% దిగుబడి ఒత్తిడి వద్ద 10⁶ చక్రాలు)

చిత్రం 1: హైబ్రిడ్ రిపేర్ ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చర్ (SEM 500×)
గమనిక: ఫ్యూజన్ సరిహద్దు వద్ద ఈక్వియాక్స్డ్ గ్రెయిన్ నిర్మాణం ప్రభావవంతమైన ఉష్ణ నిర్వహణను సూచిస్తుంది.

4 చర్చ

4.1 కార్యాచరణ చిక్కులు

28.9% సమయం తగ్గింపు బల్క్ మెటీరియల్ తొలగింపును తొలగించడం ద్వారా వస్తుంది. హైబ్రిడ్ ప్రాసెసింగ్ వీటికి ప్రయోజనకరంగా నిరూపించబడింది:

• నిలిపివేయబడిన మెటీరియల్ స్టాక్‌తో లెగసీ టూలింగ్

• అధిక-సంక్లిష్టత జ్యామితిలు (ఉదా., కన్ఫార్మల్ శీతలీకరణ ఛానెల్‌లు)

• తక్కువ-వాల్యూమ్ మరమ్మతు దృశ్యాలు

4.2 సాంకేతిక పరిమితులు

గమనించిన పరిమితులు:

• గరిష్ట నిక్షేపణ కోణం: క్షితిజ సమాంతర నుండి 45° (ఓవర్‌హాంగ్ లోపాలను నివారిస్తుంది)

• DED లేయర్ మందం వైవిధ్యం: ±0.12mm అడాప్టివ్ టూల్‌పాత్‌లు అవసరం

• ఏరోస్పేస్-గ్రేడ్ సాధనాలకు పోస్ట్-ప్రాసెస్ HIP చికిత్స అవసరం

5 ముగింపు

హైబ్రిడ్ CNC-AM ఉపకరణ మరమ్మతు వనరుల వినియోగాన్ని 23–42% తగ్గిస్తుంది, అదే సమయంలో వ్యవకలన పద్ధతులకు యాంత్రిక సమానత్వాన్ని కొనసాగిస్తుంది. మితమైన రేఖాగణిత సంక్లిష్టత కలిగిన భాగాలకు అమలు సిఫార్సు చేయబడింది, ఇక్కడ పదార్థ పొదుపులు AM కార్యాచరణ ఖర్చులను సమర్థిస్తాయి. తదుపరి పరిశోధన గట్టిపడిన సాధన ఉక్కుల కోసం నిక్షేపణ వ్యూహాలను ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది (>60 HRC).