CNC-AM Isdynnol vs CNC-AM Hybrid ar gyfer Atgyweirio Offerynnau

PFT, Shenzhen

Mae'r astudiaeth hon yn cymharu effeithiolrwydd peiriannu CNC tynnu traddodiadol â Gweithgynhyrchu Ychwanegol (AM) hybrid sy'n dod i'r amlwg ar gyfer atgyweirio offer diwydiannol. Mesurwyd metrigau perfformiad (amser atgyweirio, defnydd deunydd, cryfder mecanyddol) gan ddefnyddio arbrofion rheoledig ar farwau stampio sydd wedi'u difrodi. Mae'r canlyniadau'n dangos bod dulliau hybrid yn lleihau gwastraff deunydd 28–42% ac yn byrhau cylchoedd atgyweirio 15–30% o'i gymharu â dulliau tynnu yn unig. Mae dadansoddiad microstrwythurol yn cadarnhau cryfder tynnol cymharol (≥98% o'r offeryn gwreiddiol) mewn cydrannau a atgyweiriwyd gan hybrid. Y cyfyngiad sylfaenol yw cyfyngiadau cymhlethdod geometrig ar gyfer dyddodiad AM. Mae'r canfyddiadau hyn yn dangos CNC-AM hybrid fel strategaeth hyfyw ar gyfer cynnal a chadw offer cynaliadwy.

1 Cyflwyniad

Mae dirywiad offer yn costio $240B i ddiwydiannau gweithgynhyrchu bob blwyddyn (NIST, 2024). Mae atgyweirio CNC tynnu traddodiadol yn tynnu rhannau sydd wedi'u difrodi trwy felino/malu, gan yn aml gael gwared ar >60% o ddeunydd y gellir ei achub. Mae integreiddio CNC-AM hybrid (dyddodiad ynni uniongyrchol ar offer presennol) yn addo effeithlonrwydd adnoddau ond nid oes ganddo ddilysiad diwydiannol. Mae'r ymchwil hon yn meintioli manteision gweithredol llifau gwaith hybrid o'i gymharu â dulliau tynnu confensiynol ar gyfer atgyweirio offer gwerth uchel.

2 Methodoleg

2.1 Dylunio Arbrofol

Cafodd pump o fowldiau stampio dur H13 a oedd wedi'u difrodi (dimensiynau: 300 × 150 × 80mm) ddau brotocol atgyweirio:

• Grŵp A (Tynnadwy):
  - Tynnu difrod trwy felino 5-echel (DMG MORI DMU 80)
  - Dyddodiad llenwr weldio (GTAW)
  - Gorffen peiriannu i'r CAD gwreiddiol

• Grŵp B (Hybrid):
  - Dileu diffygion lleiaf posibl (dyfnder <1mm)
  - Atgyweirio DED gan ddefnyddio Meltio M450 (gwifren 316L)
  - Ail-beiriannu CNC addasol (Siemens NX CAM)

2.2 Caffael Data

• Effeithlonrwydd Deunyddiau: Mesuriadau màs cyn/ar ôl atgyweirio (Mettler XS205)

• Tracio Amser: Monitro prosesau gyda synwyryddion IoT (ToolConnect)

• Profi Mecanyddol:
  - Mapio caledwch (Buehler IndentaMet 1100)
  - Samplau tynnol (ASTM E8/E8M) o barthau wedi'u hatgyweirio

3 Canlyniad a Dadansoddiad

3.1 Defnyddio Adnoddau

Tabl 1: Cymhariaeth Metrigau Proses Atgyweirio

3.2 Uniondeb Mecanyddol

Sbesimenau wedi'u hatgyweirio gan hybrid a arddangoswyd:

• Caledwch cyson (52–54 HRC o'i gymharu â'r 53 HRC gwreiddiol)

• Cryfder tynnol eithaf: 1,890 MPa (±25 MPa) – 98.4% o'r deunydd sylfaen

• Dim dadlaminiad rhyngwynebol mewn profion blinder (10⁶ cylchoedd ar straen cynnyrch o 80%)

Ffigur 1: Microstrwythur rhyngwyneb atgyweirio hybrid (SEM 500×)
Nodyn: Mae strwythur graen cywerth ar y ffin uno yn dynodi rheolaeth thermol effeithiol.

4 Trafodaeth

4.1 Goblygiadau Gweithredol

Mae'r gostyngiad amser o 28.9% yn deillio o ddileu tynnu deunydd swmp. Mae prosesu hybrid yn profi'n fanteisiol ar gyfer:

• Offer etifeddol gyda stoc deunydd sydd wedi dod i ben

• Geometregau cymhlethdod uchel (e.e., sianeli oeri cydffurfiol)

• Senarios atgyweirio cyfaint isel

4.2 Cyfyngiadau Technegol

Cyfyngiadau a welwyd:

• Ongl dyddodiad uchaf: 45° o'r llorweddol (yn atal diffygion gordyfiant)

• Amrywiad trwch haen DED: ±0.12mm sy'n gofyn am lwybrau offer addasol

• Triniaeth HIP ôl-brosesu yn hanfodol ar gyfer offer gradd awyrofod

5 Casgliad

Mae CNC-AM hybrid yn lleihau'r defnydd o adnoddau atgyweirio offer 23–42% gan gynnal cywerthedd mecanyddol â dulliau tynnu. Argymhellir ei weithredu ar gyfer cydrannau â chymhlethdod geometrig cymedrol lle mae arbedion deunydd yn cyfiawnhau costau gweithredol AM. Bydd ymchwil ddilynol yn optimeiddio strategaethau dyddodiad ar gyfer dur offer caled (>60 HRC).