CNC-AM toirt air falbh an aghaidh CNC-AM measgaichte airson càradh innealan

PFT, Shenzhen

Tha an sgrùdadh seo a’ dèanamh coimeas eadar èifeachdas innealachadh CNC toirt air falbh traidiseanta le CNC-Additive Saothrachadh (AM) measgaichte a tha a’ tighinn am bàrr airson càradh innealan gnìomhachais. Chaidh meatairean coileanaidh (ùine càraidh, caitheamh stuthan, neart meacanaigeach) a thomhas le bhith a’ cleachdadh dheuchainnean fo smachd air bàsan stampaidh millte. Tha na toraidhean a’ nochdadh gu bheil dòighean measgaichte a’ lughdachadh sgudal stuthan 28–42% agus a’ giorrachadh chuairtean càraidh 15–30% an taca ri dòighean-obrach toirt air falbh a-mhàin. Tha mion-sgrùdadh meanbh-structarail a’ dearbhadh neart tensile coimeasach (≥98% den inneal tùsail) ann am pàirtean air an càradh le measgaichte. Tha a’ phrìomh chuingealachadh a’ toirt a-steach cuingealachaidhean iom-fhillteachd geoimeatrach airson tasgadh AM. Tha na co-dhùnaidhean seo a’ sealltainn gu bheil CNC-AM measgaichte mar ro-innleachd obrachail airson cumail suas innealan seasmhach.

1 Ro-ràdh

Cosgaidh milleadh innealan $240B gach bliadhna do ghnìomhachasan saothrachaidh (NIST, 2024). Bidh càradh CNC traidiseanta le toirt air falbh a’ toirt air falbh earrannan millte tro bhith a’ bleith/muilinn, gu tric a’ tilgeil air falbh >60% den stuth a ghabhas teasairginn. Tha amalachadh CNC-AM measgaichte (tasgadh lùtha dìreach air innealan a th’ ann mar-thà) a’ gealltainn èifeachdas ghoireasan ach chan eil dearbhadh gnìomhachais ann. Tha an rannsachadh seo a’ tomhas buannachdan obrachaidh sruthan-obrach measgaichte an taca ri dòighean àbhaisteach le toirt air falbh airson càradh innealan àrd-luach.

2 Modh-obrach

2.1 Dealbhadh Deuchainneach

Chaidh dà phròtacal càraidh a dhèanamh air còig bàsan stampaidh stàilinn H13 millte (tomhasan: 300 × 150 × 80mm):

• Buidheann A (Air a thoirt air falbh):
  - Toirt air falbh milleadh tro bhith a’ muilleachadh 5-axis (DMG MORI DMU 80)
  - Tasgadh lìonaidh tàthaidh (GTAW)
  - Crìochnaich innealachadh gu CAD tùsail

• Buidheann B (Hibrid):
  - Toirt air falbh lochdan as lugha (doimhneachd <1mm)
  - Càradh DED a’ cleachdadh Meltio M450 (uèir 316L)
  - Ath-innealachadh CNC atharrachail (Siemens NX CAM)

2.2 Cruinneachadh Dàta

• Èifeachdas Stuthan: Tomhais mais ro/às dèidh càradh (Mettler XS205)

• Tracadh Ùine: Sgrùdadh phròiseasan le mothachairean IoT (ToolConnect)

• Deuchainn Meacanaigeach:
  - Mapadh cruas (Buehler IndentaMet 1100)
  - Sampallan teannachaidh (ASTM E8/E8M) bho raointean càraidh

3 Toraidhean & Mion-sgrùdadh

3.1 Cleachdadh Goireasan

Clàr 1: Coimeas Meatrach Pròiseas Càraidh

3.2 Ionracas Meacanaigeach

Sampallan air an càradh le measgachadh air an taisbeanadh:

• Cruas cunbhalach (52–54 HRC an aghaidh 53 HRC tùsail)

• Neart teannachaidh deireannach: 1,890 MPa (±25 MPa) – 98.4% den stuth bunaiteach

• Gun dì-mhilleadh eadar-aghaidh ann an deuchainn sgìths (10⁶ cuairtean aig cuideam toraidh 80%)

Figear 1: Meanbh-structar eadar-aghaidh càraidh hibrid (SEM 500×)
Nota: Tha structar gràin co-ionann aig crìoch an aonaidh a’ nochdadh riaghladh teirmeach èifeachdach.

4 Deasbad

4.1 Buaidhean Obrachaidh

Tha an lùghdachadh ùine 28.9% a’ tighinn bho bhith a’ cuir às do thoirt air falbh stuth mòr. Tha pròiseasadh measgaichte a’ dearbhadh buannachdail airson:

• Innealan dìleab le stoc stuthan nach deach a thoirt a-mach tuilleadh

• Geoimeatraidhean àrd-iom-fhillteachd (me, seanalan fuarachaidh co-chòrdail)

• Suidheachaidhean càraidh ìosal-tomhas-lìonaidh

4.2 Cuingealachaidhean Teicnigeach

Cuingealachaidhean a chaidh fhaicinn:

• Ceàrn tasgaidh as àirde: 45° bhon chòmhnard (a’ cur casg air lochdan cus-chrìochan)

• Caochladh tighead sreath DED: ±0.12mm a dh’ fheumas slighean innealan atharrachail

• Làimhseachadh HIP às dèidh pròiseas riatanach airson innealan ìre-adhair

5 Co-dhùnadh

Bidh CNC-AM measgaichte a’ lughdachadh caitheamh ghoireasan càraidh innealan le 23–42% agus a’ cumail co-ionannachd meacanaigeach ri dòighean toirt air falbh. Thathas a’ moladh an cur an gnìomh airson co-phàirtean le iom-fhillteachd geoimeatrach meadhanach far a bheil sàbhalaidhean stuthan a’ fìreanachadh chosgaisean obrachaidh AM. Nì rannsachadh às dèidh sin an fheum as fheàrr de ro-innleachdan tasgaidh airson stàilinn innealan cruaidhte (>60 HRC).