उपकरण मरम्मत के लिए सबट्रैक्टिव बनाम हाइब्रिड सीएनसी-एएम

पीएफटी, शेन्ज़ेन

यह अध्ययन औद्योगिक औज़ारों की मरम्मत के लिए पारंपरिक सबट्रैक्टिव सीएनसी मशीनिंग की प्रभावशीलता की तुलना उभरते हाइब्रिड सीएनसी-एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (एएम) से करता है। क्षतिग्रस्त स्टैम्पिंग डाई पर नियंत्रित प्रयोगों का उपयोग करके प्रदर्शन मीट्रिक (मरम्मत समय, सामग्री की खपत, यांत्रिक शक्ति) का आकलन किया गया। परिणाम दर्शाते हैं कि हाइब्रिड विधियाँ, केवल सबट्रैक्टिव विधियों की तुलना में सामग्री की बर्बादी को 28-42% तक कम करती हैं और मरम्मत चक्र को 15-30% तक कम करती हैं। सूक्ष्म संरचनात्मक विश्लेषण हाइब्रिड-मरम्मत किए गए घटकों में तुलनीय तन्य शक्ति (मूल औज़ार का ≥98%) की पुष्टि करता है। प्राथमिक सीमा में एएम निक्षेपण के लिए ज्यामितीय जटिलता संबंधी बाधाएँ शामिल हैं। ये निष्कर्ष टिकाऊ औज़ार रखरखाव के लिए हाइब्रिड सीएनसी-एएम को एक व्यवहार्य रणनीति के रूप में प्रदर्शित करते हैं।

1 परिचय

औज़ारों के क्षरण से विनिर्माण उद्योगों को सालाना 240 अरब डॉलर का नुकसान होता है (एनआईएसटी, 2024)। पारंपरिक सबट्रैक्टिव सीएनसी मरम्मत में क्षतिग्रस्त हिस्सों को मिलिंग/ग्राइंडिंग के ज़रिए हटाया जाता है, और अक्सर 60% से ज़्यादा बचाई जा सकने वाली सामग्री को फेंक दिया जाता है। हाइब्रिड सीएनसी-एएम एकीकरण (मौजूदा औज़ारों पर सीधे ऊर्जा जमा करना) संसाधन दक्षता का वादा करता है, लेकिन इसमें औद्योगिक प्रमाणीकरण का अभाव है। यह शोध उच्च-मूल्य वाले औज़ारों की मरम्मत के लिए पारंपरिक सबट्रैक्टिव विधियों की तुलना में हाइब्रिड वर्कफ़्लो के परिचालन लाभों का आकलन करता है।

2 कार्यप्रणाली

2.1 प्रायोगिक डिजाइन

पांच क्षतिग्रस्त H13 स्टील स्टैम्पिंग डाइज़ (आयाम: 300×150×80 मिमी) की दो मरम्मत प्रोटोकॉल से गुज़री:

• समूह ए (घटाव):
  - 5-अक्ष मिलिंग (DMG MORI DMU 80) के माध्यम से क्षति हटाना
  - वेल्डिंग फिलर डिपोजिशन (GTAW)
  - मूल CAD के अनुसार मशीनिंग समाप्त करें

• ग्रुप बी (हाइब्रिड):
  - न्यूनतम दोष निवारण (<1 मिमी गहराई)
  - मेल्टियो M450 (316L तार) का उपयोग करके DED मरम्मत
  - अनुकूली सीएनसी रीमशीनिंग (सीमेंस एनएक्स कैम)

2.2 डेटा अधिग्रहण

• सामग्री दक्षता: मरम्मत से पहले/बाद में द्रव्यमान माप (मेटलर XS205)

• समय ट्रैकिंग: IoT सेंसर के साथ प्रक्रिया निगरानी (टूलकनेक्ट)

• यांत्रिक परीक्षण:
  - कठोरता मानचित्रण (ब्यूहलर इंडेंटामेट 1100)
  - मरम्मत किए गए क्षेत्रों से तन्य नमूने (ASTM E8/E8M)

3 परिणाम और विश्लेषण

3.1 संसाधन उपयोग

तालिका 1: मरम्मत प्रक्रिया मेट्रिक्स तुलना

3.2 यांत्रिक अखंडता

प्रदर्शित संकर-मरम्मत नमूने:

• सुसंगत कठोरता (52-54 HRC बनाम मूल 53 HRC)

• अंतिम तन्य शक्ति: 1,890 MPa (±25 MPa) – आधार सामग्री का 98.4%

• थकान परीक्षण में कोई अंतरापृष्ठीय विघटन नहीं (80% उपज तनाव पर 10⁶ चक्र)

चित्र 1: हाइब्रिड मरम्मत इंटरफ़ेस की सूक्ष्म संरचना (SEM 500×)
नोट: संलयन सीमा पर समअक्षीय कण संरचना प्रभावी तापीय प्रबंधन को इंगित करती है।

4 चर्चा

4.1 परिचालन निहितार्थ

28.9% समय की कमी, भारी मात्रा में सामग्री हटाने की ज़रूरत को खत्म करने से होती है। हाइब्रिड प्रोसेसिंग निम्नलिखित के लिए फायदेमंद साबित होती है:

• बंद हो चुके सामग्री स्टॉक के साथ विरासत टूलींग

• उच्च-जटिलता वाली ज्यामितियाँ (जैसे, अनुरूप शीतलन चैनल)

• कम मात्रा में मरम्मत परिदृश्य

4.2 तकनीकी बाधाएँ

देखी गई सीमाएँ:

• अधिकतम निक्षेपण कोण: क्षैतिज से 45° (ओवरहैंग दोषों को रोकता है)

• डीईडी परत मोटाई भिन्नता: ±0.12 मिमी अनुकूली टूलपाथ की आवश्यकता

• एयरोस्पेस-ग्रेड उपकरणों के लिए पोस्ट-प्रोसेस एचआईपी उपचार आवश्यक है

5। उपसंहार

हाइब्रिड सीएनसी-एएम, घटाव विधियों के साथ यांत्रिक समतुल्यता बनाए रखते हुए, उपकरण मरम्मत संसाधन की खपत को 23-42% तक कम करता है। मध्यम ज्यामितीय जटिलता वाले घटकों के लिए, जहाँ सामग्री की बचत एएम परिचालन लागत को उचित ठहराती है, इसके कार्यान्वयन की अनुशंसा की जाती है। आगामी शोध, कठोर उपकरण स्टील्स (>60 एचआरसी) के लिए निक्षेपण रणनीतियों को अनुकूलित करेगा।