ٹول کی مرمت کے لیے ذیلی بمقابلہ ہائبرڈ CNC-AM

پی ایف ٹی، شینزین

یہ مطالعہ صنعتی ٹول کی مرمت کے لیے ابھرتی ہوئی ہائبرڈ CNC-Additive Manufacturing (AM) کے ساتھ روایتی گھٹانے والی CNC مشینی کی تاثیر کا موازنہ کرتا ہے۔ کارکردگی کے میٹرکس (مرمت کا وقت، مواد کی کھپت، میکانکی طاقت) کو خراب سٹیمپنگ ڈیز پر کنٹرول شدہ تجربات کا استعمال کرتے ہوئے مقدار درست کی گئی۔ نتائج بتاتے ہیں کہ ہائبرڈ طریقے مادی فضلے کو 28–42% تک کم کرتے ہیں اور صرف تخفیف کرنے والے طریقوں کے مقابلے میں مرمت کے چکر کو 15-30% تک کم کرتے ہیں۔ مائیکرو سٹرکچرل تجزیہ ہائبرڈ مرمت شدہ اجزاء میں موازنہ ٹینسائل طاقت (اصل ٹول کا ≥98٪) کی تصدیق کرتا ہے۔ بنیادی حد میں AM جمع کرنے کے لیے ہندسی پیچیدگی کی رکاوٹیں شامل ہیں۔ یہ نتائج ہائبرڈ CNC-AM کو پائیدار آلے کی دیکھ بھال کے لیے ایک قابل عمل حکمت عملی کے طور پر ظاہر کرتے ہیں۔

1 تعارف

ٹول انحطاط کی لاگت مینوفیکچرنگ انڈسٹریز پر سالانہ $240B ہے (NIST، 2024)۔ روایتی گھٹا دینے والی CNC کی مرمت نقصان زدہ حصوں کو ملنگ/گرائنڈنگ کے ذریعے ہٹاتی ہے، جو اکثر بچاؤ کے قابل مواد کے %60 کو ضائع کر دیتی ہے۔ ہائبرڈ CNC-AM انضمام (موجودہ ٹولنگ پر براہ راست توانائی کا ذخیرہ) وسائل کی کارکردگی کا وعدہ کرتا ہے لیکن صنعتی توثیق کا فقدان ہے۔ یہ تحقیق ہائبرڈ ورک فلو کے آپریشنل فوائد کی مقدار بناتی ہے بمقابلہ روایتی گھٹانے والے طریقوں کے مقابلے میں اعلی قدر والے ٹولنگ کی مرمت کے لیے۔

2 طریقہ کار

2.1 تجرباتی ڈیزائن

پانچ خراب شدہ H13 سٹیل سٹیمپنگ ڈیز (طول و عرض: 300×150×80mm) دو مرمتی پروٹوکول سے گزرے:

• گروپ اے (تخفیائی):
  - 5-axis ملنگ کے ذریعے نقصان کو ہٹانا (DMG MORI DMU 80)
  - ویلڈنگ فلر جمع (GTAW)
  - اصل CAD پر مشینی ختم کریں۔

• گروپ بی (ہائبرڈ):
  - کم سے کم عیب کو ہٹانا (<1 ملی میٹر گہرائی)
  - Meltio M450 (316L تار کا استعمال کرتے ہوئے DED مرمت)
  - انکولی CNC دوبارہ سازی (سیمنز NX CAM)

2.2 ڈیٹا کا حصول

• مواد کی کارکردگی: بڑے پیمانے پر پیمائش سے پہلے/مرمت کے بعد (میٹلر XS205)

• ٹائم ٹریکنگ: IoT سینسر (ToolConnect) کے ساتھ عمل کی نگرانی

• مکینیکل ٹیسٹنگ:
  - سختی کی نقشہ سازی (Buehler IndentaMet 1100)
  - مرمت شدہ علاقوں سے تناؤ کے نمونے (ASTM E8/E8M)

3 نتائج اور تجزیہ

3.1 وسائل کا استعمال

جدول 1: مرمت کے عمل کے میٹرکس کا موازنہ

3.2 مکینیکل انٹیگریٹی

ہائبرڈ مرمت شدہ نمونوں کی نمائش:

• مستقل سختی (52–54 HRC بمقابلہ اصل 53 HRC)

• حتمی تناؤ کی طاقت: 1,890 MPa (±25 MPa) - 98.4% بنیادی مواد

• تھکاوٹ کی جانچ میں کوئی انٹرفیشل ڈیلامینیشن نہیں (10⁶ سائیکل 80% پیداواری تناؤ پر)

شکل 1: ہائبرڈ مرمت انٹرفیس کا مائیکرو اسٹرکچر (SEM 500×)
نوٹ: فیوژن باؤنڈری پر مساوی اناج کا ڈھانچہ موثر تھرمل مینجمنٹ کی نشاندہی کرتا ہے۔

4 بحث

4.1 آپریشنل مضمرات

28.9% وقت کی کمی بلک مواد کو ختم کرنے سے ہوتی ہے۔ ہائبرڈ پروسیسنگ کے لئے فائدہ مند ثابت ہوتا ہے:

• بند شدہ مواد کے اسٹاک کے ساتھ میراثی ٹولنگ

• اعلی پیچیدگی جیومیٹریز (مثال کے طور پر، کنفارمل کولنگ چینلز)

• کم حجم کی مرمت کے منظرنامے۔

4.2 تکنیکی رکاوٹیں

مشاہدہ کردہ حدود:

• زیادہ سے زیادہ جمع کرنے کا زاویہ: افقی سے 45° (زیادہ سے زیادہ نقائص کو روکتا ہے)

• ڈی ای ڈی پرت کی موٹائی کا تغیر: ±0.12 ملی میٹر جس کے لیے انکولی ٹول پاتھ کی ضرورت ہوتی ہے۔

• ایرو اسپیس گریڈ ٹولز کے لیے پوسٹ پروسیس HIP ٹریٹمنٹ ضروری ہے۔

5 نتیجہ

ہائبرڈ CNC-AM ٹول کی مرمت کے وسائل کی کھپت کو 23-42% تک کم کرتا ہے جبکہ تخفیف کے طریقوں سے مکینیکل مساوات کو برقرار رکھتا ہے۔ اعتدال پسند جیومیٹرک پیچیدگی والے اجزاء کے لیے نفاذ کی سفارش کی جاتی ہے جہاں مادی بچت AM آپریشنل اخراجات کا جواز پیش کرتی ہے۔ اس کے بعد کی تحقیق سخت ٹول اسٹیلز (>60 HRC) کے لیے جمع کرنے کی حکمت عملیوں کو بہتر بنائے گی۔