Subtractive vs Hybrid CNC-AM សម្រាប់ជួសជុលឧបករណ៍

PFT, Shenzhen

ការសិក្សានេះប្រៀបធៀបប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីន CNC ដកបែបបុរាណជាមួយនឹងការផលិតកូនកាត់ CNC-Additive Manufacturing (AM) សម្រាប់ការជួសជុលឧបករណ៍ឧស្សាហកម្ម។ រង្វាស់នៃការអនុវត្ត (ពេលវេលាជួសជុល ការប្រើប្រាស់សម្ភារៈ កម្លាំងមេកានិច) ត្រូវបានគេគណនាដោយប្រើការពិសោធន៍ដែលបានគ្រប់គ្រងលើការបោះត្រាដែលខូច។ លទ្ធផលបង្ហាញថាវិធីសាស្ត្រកូនកាត់កាត់បន្ថយកាកសំណល់សម្ភារៈបាន 28-42% និងកាត់បន្ថយវដ្តជួសជុល 15-30% ធៀបនឹងវិធីសាស្ត្រដកបានតែ។ ការវិភាគមីក្រូរចនាសម្ព័ន្ធបញ្ជាក់ពីកម្លាំង tensile ប្រៀបធៀប (≥98% នៃឧបករណ៍ដើម) នៅក្នុងសមាសធាតុជួសជុលកូនកាត់។ ដែនកំណត់ចម្បងពាក់ព័ន្ធនឹងការរឹតត្បិតភាពស្មុគស្មាញធរណីមាត្រសម្រាប់ការទម្លាក់ AM ។ ការរកឃើញទាំងនេះបង្ហាញពី CNC-AM កូនកាត់ជាយុទ្ធសាស្រ្តដែលអាចសម្រេចបានសម្រាប់ការថែទាំឧបករណ៍ប្រកបដោយនិរន្តរភាព។

1 សេចក្តីផ្តើម

ការរិចរិលឧបករណ៍មានតម្លៃដល់ឧស្សាហកម្មផលិត $240B ក្នុងមួយឆ្នាំ (NIST, 2024)។ ការជួសជុល CNC បែបប្រពៃណីដកផ្នែកដែលខូចចេញតាមរយៈការកិន/កិន ដែលជារឿយៗបោះចោល > 60% នៃសម្ភារៈដែលអាចសង្គ្រោះបាន។ ការរួមបញ្ចូល CNC-AM កូនកាត់ (ការបញ្ចូលថាមពលដោយផ្ទាល់ទៅលើឧបករណ៍ដែលមានស្រាប់) សន្យាថានឹងមានប្រសិទ្ធភាពធនធាន ប៉ុន្តែខ្វះការបញ្ជាក់ពីឧស្សាហកម្ម។ ការស្រាវជ្រាវនេះកំណត់បរិមាណគុណសម្បត្តិប្រតិបត្តិការនៃលំហូរការងារកូនកាត់ធៀបនឹងវិធីសាស្ត្រដកធម្មតាសម្រាប់ការជួសជុលឧបករណ៍ដែលមានតម្លៃខ្ពស់។

2 វិធីសាស្រ្ត

2.1 ការរចនាពិសោធន៍

ការបោះត្រាដែក H13 ដែលខូចខាតចំនួនប្រាំ (វិមាត្រ: 300 × 150 × 80 មម) បានទទួលពិធីការជួសជុលចំនួនពីរ:

• ក្រុម A (ដក)៖
  - ការដកការខូចខាតតាមរយៈការកិន 5 អ័ក្ស (DMG MORI DMU 80)
  - ការ​ដាក់​បញ្ចូល​សារធាតុ​បំពេញ​ដោយ​ផ្សារ​ដែក (GTAW)
  - បញ្ចប់ម៉ាស៊ីនទៅជា CAD ដើម

• ក្រុម B (កូនកាត់)៖
  - ការដកពិការភាពតិចតួចបំផុត (ជម្រៅ<1មម)
  - ជួសជុល DED ដោយប្រើ Meltio M450 (លួស 316L)
  - ការកែសំរួល CNC ឡើងវិញ (Siemens NX CAM)

2.2 ការទទួលបានទិន្នន័យ

• ប្រសិទ្ធភាពសម្ភារៈ៖ ការវាស់វែងដ៏ធំមុន/ក្រោយការជួសជុល (Mettler XS205)

• ការតាមដានពេលវេលា៖ ការត្រួតពិនិត្យដំណើរការជាមួយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា IoT (ToolConnect)

• ការធ្វើតេស្តមេកានិច៖
  - ការគូសផែនទីភាពរឹង (Buehler IndentaMet 1100)
  - គំរូតានតឹង (ASTM E8/E8M) ពីតំបន់ជួសជុល

3 លទ្ធផល និងការវិភាគ

3.1 ការប្រើប្រាស់ធនធាន

តារាងទី 1: ការប្រៀបធៀបរង្វាស់នៃដំណើរការជួសជុល

3.2 សុចរិតភាពមេកានិច

សំណាក​ជួសជុល​កូនកាត់​ដាក់​តាំង​បង្ហាញ៖

• ភាពរឹងជាប់គ្នា (52–54 HRC ធៀបនឹងដើម 53 HRC)

• កម្លាំង tensile ចុងក្រោយ: 1,890 MPa (± 25 MPa) – 98.4% នៃសម្ភារៈមូលដ្ឋាន

• គ្មានការរំខានផ្នែកខាងក្នុងនៅក្នុងការធ្វើតេស្តអស់កម្លាំង (10⁶ វដ្តនៅ 80% ភាពតានតឹងទិន្នផល)

រូបភាពទី 1៖ រចនាសម្ព័ន្ធខ្នាតតូចនៃចំណុចប្រទាក់ជួសជុលកូនកាត់ (SEM 500 ×)
ចំណាំ៖ រចនាសម្ព័នគ្រាប់ធញ្ញជាតិ Equiaxed នៅព្រំដែនបញ្ចូលគ្នាបង្ហាញពីការគ្រប់គ្រងកម្ដៅប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។

4 ការពិភាក្សា

4.1 ផលប៉ះពាល់នៃប្រតិបត្តិការ

ការកាត់បន្ថយពេលវេលា 28.9% កើតឡើងពីការលុបបំបាត់ការដកយកចេញនូវសម្ភារៈភាគច្រើន។ ការកែច្នៃកូនកាត់បង្ហាញអត្ថប្រយោជន៍សម្រាប់៖

• ឧបករណ៍ចាស់ដែលមានស្តុកសម្ភារៈដែលឈប់ប្រើ

• ធរណីមាត្រដែលមានភាពស្មុគស្មាញខ្ពស់ (ឧ. បណ្តាញត្រជាក់ស្រប)

• សេណារីយ៉ូនៃការជួសជុលកម្រិតសំឡេងទាប

4.2 ឧបសគ្គបច្ចេកទេស

ដែនកំណត់ត្រូវបានអង្កេត៖

• មុំដាក់អតិបរមា៖ ៤៥° ពីផ្ដេក

• ភាពខុសគ្នានៃកម្រាស់ស្រទាប់ DED៖ ± 0.12mm ទាមទារផ្លូវឧបករណ៍ដែលអាចសម្របបាន។

• ការព្យាបាលក្រោយដំណើរការ HIP ចាំបាច់សម្រាប់ឧបករណ៍ថ្នាក់អវកាស

5 សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

Hybrid CNC-AM កាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ធនធានជួសជុលឧបករណ៍ដោយ 23-42% ខណៈពេលដែលរក្សាបាននូវសមមូលមេកានិចទៅនឹងវិធីសាស្ត្រដក។ ការអនុវត្តត្រូវបានណែនាំសម្រាប់សមាសធាតុដែលមានភាពស្មុគស្មាញធរណីមាត្រកម្រិតមធ្យម ដែលការសន្សំសម្ភារៈបង្ហាញពីភាពត្រឹមត្រូវនៃការចំណាយប្រតិបត្តិការ AM ។ ការស្រាវជ្រាវជាបន្តបន្ទាប់នឹងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពយុទ្ធសាស្ត្រដាក់ប្រាក់សម្រាប់ដែកថែបឧបករណ៍រឹង (> 60 HRC) ។