Technologie des Wasserstrahlschneidens


Beim Wasserstrahlschneiden wird das zu bearbeitende Material durch einen Hochdruckwasserstrahl getrennt. Dieser Strahl hat einen Druck von bis zu 6000 bar und es werden Austrittsgeschwindigkeiten von bis zu 1000 m/s erreicht. Bedingt durch die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Wassers entsteht beim Schneiden ein Schalldruck von bis zu 130 dB, der durch Schneiden unter Wasser (mittels Erhöhung des Wasserspiegels im Strahlfänger) aber bedeutend reduziert werden kann.
 
Selbst ein so hochenergetischer Wasserstrahl hat aber seine (Schneid-)Grenzen. Damit dickeres oder härteres Material geschnitten werden kann, wird dem Wasser ein Schneidmittel (z.B. Granatsand oder Korund) beigemischt. Es existieren also 2 Schneidtechniken:
 
Reinwasserschneidetechnik (oder Purwasserschneiden)
Durch Reinwasserschneiden werden hauptsächlich weiche Materialien wie Gummi, Schaumstoff, Isoliermaterial, Dichtungswerkstoffe u.s.w. geschnitten. Bei der Reinwasserschneidetechnik wird lediglich die Strahlenergie des Wassers ausgenutzt. Die Schneidleistung in harten Materialien ist sehr begrenzt. Allerdings kann bei weichen Materialien der Schnittspalt lediglich 0,1 mm betragen. Zur Strahlbündelung können Polymere zugesetzt werden. Durch neueste Technologie im Hochdruckpumpensektor können heute sogar harte Materialien wie Aluminium bis etwa vier Millimeter Dicke ohne Verwendung von Abrasivmitteln mit einem 6000 bar-Wasserstrahl getrennt werden.
 
Abrasivschneidetechnik
Durch Abrasivschneiden werden hauptsächlich harte Materialien wie Stahl, Aluminium, Kunststoffe, Naturstein, Glas, Keramik, Verbundwerkstoffe, u.s.w. geschnitten. Dieses Wasserstrahlschneidverfahren wird angewandt zum Schneiden von härteren Materialien (die mit dem reinem Wasserstrahl nicht trennbar sind oder deren Bearbeitung mit Purwasser nicht wirtschaftlich ist) oder wenn eine höhere Schnittqualität verlangt wird. Zur Erhöhung der Schneidleistung wird dem Strahl hiebei ein Schneidmittel (Abrasiv) zugesetzt. Wie funktioniert das?
Zuerst wird durch die Reinwasserdüse das hochkomprimierte Wasser zu einem Strahl von etwa 0,25-0,4 mm (düsenabhängig) geformt. Dieser Strahl schießt mit bis zu 1000 m/s durch die Mischkammer und erzeugt somit einen Unterdruck im Schneidkopf. Durch eine kleine Öffnung im Schneidkopf kann jetzt durch den Unterdruck das Abrasivmittel in die Mischkammer gesaugt und mit dem Wasserstrahl vermischt werden. Das Wasser-Abrasiv-Gemisch wird dann durch die nachgeschaltete Abrasivdüse fokussiert und tritt mit einem Durchmesser von i. d. R. 0,8 oder 1 mm aus.
Das Abrasivmittel kann im Regelfall CNC-gesteuert dosiert und dem Schneidkopf zugeführt werden. Die Vorschubgeschwindigkeiten beim Wasserstrahlschneiden sind u.a. abhängig von Parametern wie Materialart und -dicke, Pumpenleistung (Literleistung und Druck) und Düsenkombination (Reinwasser- und Abrasivdüsendurchmesser).


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