Altın Onarım için Ekleyici vs Hibrit CNC-AM

PFT, Shenzhen tarafından

2025'te üretim hatlarının sorunsuz çalışmasını sağlamak, kritik, yüksek maliyetli takımların ömrünü en üst düzeye çıkarmayı gerektirir. Kesici takımlar kaçınılmaz olarak aşınır, bu da parça kalitesinin düşmesine, hurda oranlarının artmasına ve değiştirme için maliyetli duruş sürelerine yol açar. Geleneksel eksiltmeli CNC işleme, uzun süredir takım onarımı ve yenileme için standart olmasına rağmen, entegre Hibrit CNC-Katmanlı İmalat (AM) sistemlerinin ortaya çıkışı umut verici bir alternatif sunmaktadır. Hibrit sistemler, geleneksel frezeleme/tornalamayı, tek bir makine platformunda lazer kaplama veya tel ark katmanlı imalat (WAAM) gibi yönlendirilmiş enerji biriktirme (DED) AM süreçleriyle birleştirir.

2 Yöntem

• Eksiltmeli CNC Onarımı: Aşınmış alanlar, orijinal geometrinin geri kazanılması için 5 eksenli bir işleme merkezinde işlendi. Takım yolları, bozulmamış takımın CAD modellerinden oluşturuldu.
• Hibrit CNC-AM Onarımı: Aşınmış alanlar önce hafif işleme ile hazırlandı. Eksik malzeme daha sonra özel bir hibrit CNC-AM makinesinde (örneğin, DMG MORI LASERTEC, Mazak INTEGREX i-AM) lazer tabanlı DED (toz besleme) kullanılarak yeniden oluşturuldu. Eşleşen takım çeliği alaşım tozu biriktirildi. Son olarak, biriktirilen malzeme, aynı kurulum içinde hassas son geometriye kadar finiş işlendi. Biriktirme parametreleri (lazer gücü, ilerleme hızı, örtüşme), minimum ısı girişi ve seyreltme için optimize edildi.
• Geometri: Onarım öncesi ve sonrası geometriler, yüksek hassasiyetli bir optik CMM (Koordinat Ölçüm Makinesi) kullanılarak tarandı. Boyutsal doğruluk, CAD modellerine göre ölçüldü.
• Yüzey Bütünlüğü: Yüzey pürüzlülüğü (Ra, Rz), kesme yönüne dik olarak bir temas profilometresi kullanılarak ölçüldü. Mikro sertlik (HV0.3) profilleri, onarılmış bölgeler ve ısıdan etkilenen bölgeler (HAZ) boyunca alındı.
• Malzeme Özellikleri: Onarılmış alanların kesitleri hazırlandı, dağlandı ve mikroyapı, gözeneklilik ve bağ bütünlüğünü değerlendirmek için optik ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) altında incelendi.
• Proses Süresi: Her bir onarım süreci (kurulum, işleme, hibrit için biriktirme, finiş) için toplam makine süresi kaydedildi.
• Referans Verileri: Sonuçlar, takım performansı ve yerleşik onarım standartları için yayınlanmış kıyaslamalarla karşılaştırıldı.

3.1 Boyutsal Doğruluk ve Geometrik Restorasyon

• 3.2 Malzeme Özellikleri ve Mikroyapı
• 3.3 Proses Verimliliği

​4 Tartışma

Bu karşılaştırmalı çalışma, hibrit CNC-Katmanlı İmalat'ın, özellikle karmaşık geometrilere veya önemli ölçüde lokalize hasara sahip yüksek değerli kesici takımların onarımı için geleneksel eksiltmeli CNC işlemeye güçlü ve sıklıkla üstün bir alternatif sunduğunu göstermektedir. Temel bulgular, hibrit CNC-AM'nin şunları gösteriyor:

• Karmaşıklık İçin Üstünlük: Hibrit CNC-AM'nin önemli avantajı, karmaşık geometrilere veya lokalize ciddi hasara (çentikler, kırık kenarlar) sahip takımları onarmaktır. Katmanlı yetenek, temel takım gövdesinden ödün vermeden, orijinal pahalı malzemenin ve geometrinin daha fazlasını koruyarak, eksiltmeli yöntemlerin temel bir yeniden tasarım olmadan başaramayacağı hedefli restorasyona olanak tanır.
• Malzeme Performansı: Uygun sertliğe ve sağlam bir mikroyapıya sahip takım sınıfı alaşımların başarılı bir şekilde biriktirilmesi, hibrit onarımın teknik fizibilitesini doğrular. Kontrollü ısı girişi, ana malzeme üzerindeki zararlı etkileri en aza indirdi.
• Proses Süresi Takası: Eksiltmeli yöntemler daha basit aşınmalar için daha hızlı olsa da, hibrit karmaşık onarımlar için rekabetçi veya daha hızlı hale gelir. değer sadece zamanla ilgili değil, aynı zamanda eksiltmeli yöntemlerle hurdaya çıkarılabilecek takımları kurtarmakla da ilgilidir.
• Sınırlamalar: Bu çalışma, teknik fizibiliteye ve ilk özelliklere odaklanmıştır. Yeni takımlara ve eksiltmeli onarımlara kıyasla aşınma direnci ve yorulma ömrü dahil olmak üzere gerçek kesme koşulları altında uzun vadeli performans verileri esastır. Hibrit CNC-AM ekipmanının ilk sermaye maliyeti de standart CNC makinelerinden önemli ölçüde daha yüksektir. Toz malzeme maliyeti bir faktördür, ancak genellikle takımın kendisi üzerindeki malzeme tasarrufu ile dengelenir.
• Pratik Etkisi: Yüksek hacimde karmaşık, yüksek değerli takımlarla uğraşan üreticiler için, hibrit CNC-AM onarım yeteneğine yatırım yapmak, değiştirme maliyetlerini ve takım envanterini azaltmak için cazip bir durum sunmaktadır. Sadece yeniden işleme değil, gerçek restorasyon sağlar. Daha basit takımlar veya daha az karmaşık aşınmalar için, eksiltmeli yöntemler verimli ve uygun maliyetli kalır.

Eksiltmeli CNC, daha basit aşınma desenleri için verimli kalırken, hibrit CNC-AM, karmaşık takım onarım uygulamaları için önemli bir değerin kilidini açar. Öneri, üreticilerin özel takım portföylerini ve arıza modlarını değerlendirmeleridir. Uygulama, değiştirme maliyetinin yüksek olduğu karmaşık geometrilere sahip yüksek değerli takımlara odaklanmalıdır. Daha fazla araştırma, operasyonel ortamlarda uzun vadeli performans doğrulamasına ve takım ömrü uzatımını içeren ayrıntılı maliyet-fayda analizlerine öncelik vermelidir.