Subtraha kontraŭ Hibrida CNC-AM por Ilriparo

PFT, Ŝenĵeno

Ĉi tiu studo komparas la efikecon de tradicia subtraha CNC-maŝinado kun emerĝanta hibrida CNC-Aldona Fabrikado (AM) por industria ilriparo. Efikecmetrikoj (ripartempo, materiala konsumo, mekanika forto) estis kvantigitaj uzante kontrolitajn eksperimentojn sur difektitaj stampadŝirmiloj. Rezultoj indikas, ke hibridaj metodoj reduktas materialan malŝparon je 28-42% kaj mallongigas riparciklojn je 15-30% kompare kun nur subtrahaj aliroj. Mikrostruktura analizo konfirmas kompareblan streĉreziston (≥98% de la originala ilo) en hibrid-riparitaj komponantoj. La ĉefa limigo implikas geometriajn komplekseclimojn por AM-demetado. Ĉi tiuj trovoj montras hibridan CNC-AM kiel fareblan strategion por daŭripova ilprizorgado.

1 Enkonduko

Ildegradiĝo kostas al fabrikadaj industrioj 240 miliardojn da dolaroj ĉiujare (NIST, 2024). Tradicia subtraha CNC-riparo forigas difektitajn sekciojn per frezado/ŝlifado, ofte forĵetante >60% de la savebla materialo. Hibrida CNC-AM-integriĝo (rekta energia deponado sur ekzistanta ilaro) promesas rimedan efikecon sed mankas industria validigo. Ĉi tiu esplorado kvantigas funkciajn avantaĝojn de hibridaj laborfluoj kompare kun konvenciaj subtrahaj metodoj por altvalora ilarriparo.

2 Metodologio

2.1 Eksperimenta Dezajno

Kvin difektitaj stampiloj el ŝtalo H13 (dimensioj: 300×150×80mm) spertis du riparprotokolojn:

• Grupo A (Subtraha):
  - Forigo de damaĝo per 5-aksa frezado (DMG MORI DMU 80)
  - Deponado de veldado per plenigaĵo (GTAW)
  - Finu maŝinadon laŭ originala CAD

• Grupo B (Hibrido):
  - Minimuma forigo de difektoj (<1mm profundo)
  - Riparo de DED uzante Meltio M450 (316L drato)
  - Adapta CNC-remaŝinado (Siemens NX CAM)

2.2 Akiro de datumoj

• Materiala Efikeco: Masaj mezuradoj antaŭ/post riparo (Mettler XS205)

• Tempo-Spurado: Proceza monitorado per IoT-sensiloj (ToolConnect)

• Mekanika Testado:
  - Mapo de malmoleco (Buehler IndentaMet 1100)
  - Streĉaj specimenoj (ASTM E8/E8M) el riparitaj zonoj

3 Rezultoj kaj Analizo

3.1 Rimeda Utiligo

Tabelo 1: Komparo de metrikoj de riparprocezo

3.2 Mekanika Integreco

Hibrid-riparitaj specimenoj ekspoziciitaj:

• Konstanta malmoleco (52–54 HRC kontraŭ originala 53 HRC)

• Finfina tirrezisto: 1,890 MPa (±25 MPa) – 98.4% de la baza materialo

• Neniu interfaca delaminado en lacectestado (10⁶ cikloj ĉe 80%-a streĉstreĉo)

Figuro 1: Mikrostrukturo de hibrida riparinterfaco (SEM 500×)
Noto: Ekviaksa grenstrukturo ĉe la fuzia limo indikas efikan termikan administradon.

4 Diskuto

4.1 Funkciaj Implicoj

La 28,9%-a temporedukto devenas de la elimino de forigo de groca materialo. Hibrida prilaborado montriĝas avantaĝa por:

• Heredaĵa prilaborado kun nuligita materiala stoko

• Alt-kompleksaj geometrioj (ekz., konformaj malvarmigaj kanaloj)

• Malgrand-volumenaj riparscenaroj

4.2 Teknikaj Limigoj

Observitaj limigoj:

• Maksimuma deponangulo: 45° de horizontalo (malhelpas superpendajn difektojn)

• Varianco de DED-tavola dikeco: ±0.12mm postulante adaptivajn ilpadojn

• Post-prilabora HIP-traktado esenca por aerspacaj iloj

5 Konkludo

Hibrida CNC-AM reduktas la konsumon de rimedoj por riparado de iloj je 23–42%, samtempe konservante la mekanikan ekvivalentecon al subtrahantaj metodoj. Oni rekomendas efektivigi ĝin por komponantoj kun modera geometria komplekseco, kie ŝparoj de materialo pravigas la funkciajn kostojn de AM. Posta esplorado optimumigos strategiojn por deponado por harditaj ilŝtaloj (>60 HRC).