கருவி பழுதுபார்ப்புக்கான கழித்தல் vs கலப்பின CNC-AM

PFT, ஷென்சென்

இந்த ஆய்வு, தொழில்துறை கருவி பழுதுபார்ப்புக்கான பாரம்பரிய கழித்தல் CNC இயந்திரத்தின் செயல்திறனை வளர்ந்து வரும் கலப்பின CNC-சேர்க்கை உற்பத்தி (AM) உடன் ஒப்பிடுகிறது. சேதமடைந்த ஸ்டாம்பிங் டைகளில் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சோதனைகளைப் பயன்படுத்தி செயல்திறன் அளவீடுகள் (பழுதுபார்க்கும் நேரம், பொருள் நுகர்வு, இயந்திர வலிமை) அளவிடப்பட்டன. கலப்பின முறைகள் பொருள் கழிவுகளை 28–42% குறைக்கின்றன மற்றும் கழித்தல்-மட்டும் அணுகுமுறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது பழுதுபார்க்கும் சுழற்சிகளை 15–30% குறைக்கின்றன என்பதை முடிவுகள் குறிப்பிடுகின்றன. நுண் கட்டமைப்பு பகுப்பாய்வு கலப்பின-பழுதுபார்க்கப்பட்ட கூறுகளில் ஒப்பிடக்கூடிய இழுவிசை வலிமையை (அசல் கருவியின் ≥98%) உறுதிப்படுத்துகிறது. முதன்மை வரம்பு AM படிவுக்கான வடிவியல் சிக்கலான கட்டுப்பாடுகளை உள்ளடக்கியது. இந்த கண்டுபிடிப்புகள் நிலையான கருவி பராமரிப்புக்கான ஒரு சாத்தியமான உத்தியாக கலப்பின CNC-AM ஐ நிரூபிக்கின்றன.

1 அறிமுகம்

கருவி சிதைவு உற்பத்தித் தொழில்களுக்கு ஆண்டுதோறும் $240 பில்லியன் செலவாகும் (NIST, 2024). பாரம்பரிய கழித்தல் CNC பழுது, அரைத்தல்/அரைத்தல் மூலம் சேதமடைந்த பகுதிகளை நீக்குகிறது, பெரும்பாலும் 60% க்கும் அதிகமான மீட்கக்கூடிய பொருட்களை நிராகரிக்கிறது. கலப்பின CNC-AM ஒருங்கிணைப்பு (ஏற்கனவே உள்ள கருவியில் நேரடி ஆற்றல் படிவு) வள செயல்திறனை உறுதியளிக்கிறது, ஆனால் தொழில்துறை சரிபார்ப்பு இல்லை. இந்த ஆராய்ச்சி, உயர் மதிப்புள்ள கருவி பழுதுபார்ப்புக்கான வழக்கமான கழித்தல் முறைகளுக்கு எதிராக கலப்பின பணிப்பாய்வுகளின் செயல்பாட்டு நன்மைகளை அளவிடுகிறது.

2 முறை

2.1 பரிசோதனை வடிவமைப்பு

சேதமடைந்த ஐந்து H13 எஃகு ஸ்டாம்பிங் டைகள் (பரிமாணங்கள்: 300×150×80மிமீ) இரண்டு பழுதுபார்க்கும் நெறிமுறைகளுக்கு உட்பட்டன:

• குழு A (கழித்தல்):
  - 5-அச்சு அரைத்தல் (DMG MORI DMU 80) மூலம் சேதத்தை நீக்குதல்.
  - வெல்டிங் நிரப்பு படிவு (GTAW)
  - அசல் CADக்கு எந்திரத்தை முடிக்கவும்

• குழு B (கலப்பினம்):
  - குறைந்தபட்ச குறைபாடு நீக்கம் (<1மிமீ ஆழம்)
  - மெல்டியோ M450 (316L கம்பி) பயன்படுத்தி DED பழுது.
  - தகவமைப்பு CNC ரீமேச்சிங் (சீமென்ஸ் NX CAM)

2.2 தரவு கையகப்படுத்தல்

• பொருள் திறன்: பழுதுபார்ப்பதற்கு முன்/பின் நிறை அளவீடுகள் (மெட்லர் XS205)

• நேரக் கண்காணிப்பு: IoT சென்சார்கள் (ToolConnect) மூலம் செயல்முறை கண்காணிப்பு

• இயந்திர சோதனை:
  - கடினத்தன்மை மேப்பிங் (Buehler IndentaMet 1100)
  - பழுதுபார்க்கப்பட்ட மண்டலங்களிலிருந்து இழுவிசை மாதிரிகள் (ASTM E8/E8M).

3 முடிவுகள் & பகுப்பாய்வு

3.1 வள பயன்பாடு

அட்டவணை 1: பழுதுபார்க்கும் செயல்முறை அளவீடுகளின் ஒப்பீடு

3.2 இயந்திர ஒருமைப்பாடு

காட்சிப்படுத்தப்பட்ட கலப்பின-பழுதுபார்க்கப்பட்ட மாதிரிகள்:

• நிலையான கடினத்தன்மை (52–54 HRC vs. அசல் 53 HRC)

• இறுதி இழுவிசை வலிமை: 1,890 MPa (±25 MPa) – அடிப்படைப் பொருளின் 98.4%

• சோர்வு சோதனையில் இடைமுக நீக்கம் இல்லை (80% மகசூல் அழுத்தத்தில் 10⁶ சுழற்சிகள்)

படம் 1: கலப்பின பழுதுபார்க்கும் இடைமுகத்தின் நுண் கட்டமைப்பு (SEM 500×)
குறிப்பு: இணைவு எல்லையில் சமப்படுத்தப்பட்ட தானிய அமைப்பு பயனுள்ள வெப்ப மேலாண்மையைக் குறிக்கிறது.

4 கலந்துரையாடல்

4.1 செயல்பாட்டு தாக்கங்கள்

மொத்தப் பொருட்களை அகற்றுவதை நீக்குவதால் 28.9% நேரக் குறைப்பு ஏற்படுகிறது. கலப்பின செயலாக்கம் இதற்கு சாதகமாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது:

• நிறுத்தப்பட்ட பொருள் இருப்புடன் கூடிய மரபுவழி கருவிகள்

• உயர்-சிக்கலான வடிவியல் (எ.கா., இணக்கமான குளிரூட்டும் சேனல்கள்)

• குறைந்த அளவு பழுதுபார்க்கும் காட்சிகள்

4.2 தொழில்நுட்பக் கட்டுப்பாடுகள்

கவனிக்கப்பட்ட வரம்புகள்:

• அதிகபட்ச படிவு கோணம்: கிடைமட்டத்திலிருந்து 45° (மேலோட்டக் குறைபாடுகளைத் தடுக்கிறது)

• DED அடுக்கு தடிமன் மாறுபாடு: ±0.12மிமீ தகவமைப்பு கருவிப்பாதைகள் தேவை

• விண்வெளி-தர கருவிகளுக்கு பிந்தைய செயல்முறை HIP சிகிச்சை அவசியம்.

5 முடிவுரை

கலப்பின CNC-AM கருவி பழுதுபார்க்கும் வள நுகர்வை 23–42% குறைக்கிறது, அதே நேரத்தில் கழித்தல் முறைகளுக்கு இயந்திர சமமான தன்மையைப் பராமரிக்கிறது. மிதமான வடிவியல் சிக்கலான கூறுகளுக்கு செயல்படுத்தல் பரிந்துரைக்கப்படுகிறது, அங்கு பொருள் சேமிப்பு AM செயல்பாட்டு செலவுகளை நியாயப்படுத்துகிறது. அடுத்தடுத்த ஆராய்ச்சி கடினப்படுத்தப்பட்ட கருவி எஃகுகளுக்கான படிவு உத்திகளை மேம்படுத்தும் (>60 HRC).