Wasserstrahlschneiden

EIN VERFAHREN FÜRALLE MATERIALIEN.

Wasserstrahlschneiden ist ein kaltes Schleif- oder Trenn-Verfahren.

Ein Hochdruckwasserstrahl wird mit bis zu 6000 bar auf eine Geschwindigkeit bis 900 m/s beschleunigt und/oder trennt bzw. schleift so die unterschiedlichsten Materialien. Wasserstrahlschneiden ist hocheffizient und zugleich schonend. Geringe Prozesskräfte und thermische Belastungen verhindern das Verbiegen oder Abschmelzen. So schneiden wir filigranste Konturen aus praktisch sämtlichen

  •  Wasserstrahlschneiden ist temperaturneutral.
  • Beim Wasserstrahlschneiden entstehen im Material keine thermischen Spannungen.
  • Die Gefügestruktur des Werkstoffs und die Materialfestigkeit bleiben erhalten.
  • Es entstehen keine Aushärtungen, Verzüge, tropfende Schlacken, Schmelzen oder giftige Gase.

 

Das Wasserstrahlschneiden kennt bisher 2 Prinzipien:

  • Das Reinwasserstrahlschneiden
  • Wasserstrahlschneiden mit Abrasiven
  • Suspensionsstrahlprinzip, das sich noch in einer Entwicklungsphase befindet. 

 

Das Reinwasserstrahlprinzip 

  • Beim Reinwasserstrahlschneiden werden mit reinem Wasserstrahl von ca. 0.1 mm Durchmesser Werkstoffe mit bis zu dreifacher Schallgeschwindigkeit (Vorschubgeschwindigkeiten von bis zu 200 m/min) geschnitten. Dazu zählen Textilien, Elastomere, Faserstoffe, dünnere Kunststoffe, Lebensmittel, Papier, Pappe, Leder, Thermoplaste oder Lebensmittel.
  • Das Wasser wird auf einen Druck von 1000 bar - 6000 bar (Standard ca. 3’800 bar) gebracht. Nach dem Durch-fluss durch ein Hochdrucknadelventil gelangt das Wasser in ein ca. 200 mm langes und im Durchmesser ca. 3 mm breites Kollimationsrohr (Beruhigungsstrecke).
  • Anschliessend wird es durch eine Stauscheibendüse oder Wasserdüse gedrückt und beschleunigt. Je nach Geometrie und Druck variiert die Strahlgeschwindigkeit. Durch den kleinen Durchmesser der Wasserdüse entsteht örtlich eine sehr hohe Energiedichte, die auf einer relativ langen Strecke in Richtung des Wasserstrahles konstant bleibt und beim Auftreffen den Werkstoff sauber und präzise schneidet.

Wasserstrahlschneiden mit Abrasiven

Beim abrasiven Wasserstrahlschneiden erhöht man Schneidleistung und Schnittqualität des Wassers durch ein abrasives Schneidmittel. So schneidet man härtere Materialien, die mit einem reinen Wasserstrahl nicht trennbar sind. Das Wasser dient als Beschleunigungselement für die Abrasivpartikel, die mit einer Aufschlaggeschwindigkeit von ca. 500 bis 700m/s das Schneidgut abtragen. 

  • Beim abrasiven Wasserstrahlschneiden trennt man kompakte und harte Werkstoffe wie Metalle (auch Stahl),Hartgestein, Glas (auch Panzerglas) und Keramik.
  • Bevor der gebündelte Wasserstrahl auf das Material trifft, wird in einer Mischkammer ein Schneidmittel feins-ter Körnung (Abrasivmittel) in der erforderlichen Dosis beigefügt, wodurch eine Mikrozerspanung erfolgt. Das Wasser dient als Beschleunigungselement für die Ab-rasivpartikel und trifft mit einer Aufschlaggeschwin-digkeit von ca. 800m/s auf den Werkstoff, der präzise abgetragen wird.
  • Das abrasive Wasserstrahlschneiden ist bis zur Erzeugung des Wasserstrahls identisch mit dem Reinwasserstrahlschneiden. Der Unterschied ist der, dass der Reinwasserstrahl nicht mehr direkt zum Schneiden, sondern als Trägermaterial für das Abrasivkorn genutzt wird.
  • Der Reinwasserstrahl fliesst in eine Mischkammer, in der Abrasivkörner eingebracht werden. Am Ende der Mischkammer befindet sich das Fokussierrohr, worin die Abrasivkörner am Wasserstrahl beschleunigt und zusätzlich auf einen bestimmten Querschnitt beschränkt werden.
  • Nach dem Fokussierrohr tritt der Abrasivwasserstrahl ins Freie und trifft nach wenigen Millimetern auf das Werkstück. Die Abrasivkörner schlagen ganze Kristalle heraus und schneiden so auch harte Materialien wie Stahl und Glas. 

 

Suspensionsstrahlprinzip

  • Beim Suspensionsstrahlprinz oder Wasser-Abrasiv- Suspensionsstrahlschneiden wird ein vorpräpariertes Gemisch aus Abrasivkörner und Wasser unter hohem Druck aus einer Schneiddüse ausgetragen. Allerdings wird das Abrasivmittel nicht an der Düse zugesetzt sondern unter Luftausschluss unter Druck gebracht.
  • So tritt ein Wasser-Abrasivmittelgemisch (eine Suspension) unter hohem Druck aus der Schneiddüse aus.Damit können höhere Schneidleistungen erzielt, grössere Materialstärken und nahezu alle Materialien durchtrennt werden. Allerdings ist das Starten und Stoppen des Schneidvorganges mit einer Verzögerung verbunden,da die Abrasivmittelzufuhr nicht derart schnell ein- und ausgeschaltet werden kann wie beim Injektionsschneiden. Ein Nachteil, wenn mit grosser Präzision geschnitten werden soll.
  • Der Verschleiss an den Ventilen und Düsen ist zudem viel grösser und die erreichbaren Drücke kleiner. Deshalb wird dieses Prinzip industriell nur wenig genutzt.