Wasserstrahlschneiden online

Das Wasserstrahlschneiden ist ein beschleunigtes Erosionsverfahren, bei dem ein Hochdruckwasserstrahl zum Abtragen von Material eingesetzt wird.  Es wurde erstmals in den 1800er Jahren für den Wasserabbau in den neuseeländischen und russischen Kohleminen entwickelt. In den 1930er Jahren wurde das Verfahren für das Schneiden von Papier weiterentwickelt. In den 1950er Jahren wurden dem Wasser Abrasivstoffe beigemischt, um harte Materialien zu schneiden. Von den 1950er bis zu den 1970er Jahren wurden bedeutende Fortschritte erzielt, als die Technologie zu kommerziell verfügbaren Hyperschall-Wasserstrahlen führte. Die Wasserstrahltechnologie wurde in den letzten 70 Jahren durch CNC-Steuerungen, Konusausgleich und Hochdruckpumpensysteme verbessert.

In diesem Artikel werden Wasserstrahlschneidsysteme, ihre typischen Anwendungen und ihre Vorteile erläutert.

Beim Wasserstrahlschneiden wird ein hoher Wasserdruck von 30.000-90.000 psi eingesetzt, um verschiedene Materialien zu schneiden. Kommerzielle Maschinen verwenden computergesteuerte Systeme (CNC), um die Wasserstrahldüse mit einer Genauigkeit von bis zu 0,005" zu positionieren. Der Wasserdruck wird entweder durch eine direkt angetriebene Pumpe oder eine Druckverstärkerpumpe verstärkt, die das Wasser mit Geschwindigkeiten von bis zu 2.500 mph (Mach 3) durch eine Hartsteinöffnung in eine Mischkammer drückt. Dadurch entsteht in der Kammer ein Unterdruck, dem ein Abrasivmittel zugesetzt werden kann, um den Schneidabtrag zu erhöhen. Der Strahl wird mit Hyperschallgeschwindigkeit auf das Objekt geschossen, um das Material beim Schneiden zu erodieren. Bei der harten Juwelendüse wird ein handelsüblicher Rubin, Diamant oder Saphir verwendet.

Die Verjüngungskompensation ermöglicht die Ablenkung des Wasserstrahls, um eine Verjüngung des Schnitts zu vermeiden. Der Schneidkopf wird so eingestellt, dass er dem Widerstand des Wasserstrahls entgegenwirkt. Dadurch kann der Wasserstrahlschneider scharfe Ecken, Fasen und sogar kleine Radien erzeugen. Der Schnitt ist sauber, und mit Überschallgeschwindigkeiten kann der Wasserstrahl fast jedes bekannte Material schneiden.

Beim "Pure Waterjet"-Schneiden wird nur Wasser für den Schneidprozess verwendet. Dies wird häufig für weichere Materialien wie Papier, Textilien, Schaumstoff und Lebensmittel verwendet. Zum Schneiden dichterer Materialien für aggressivere Schneidanwendungen wird ein Abrasivmittel in den Wasserstrahl eingebracht.  Der Begriff "Abrasive Waterjet" wird für Wasserstrahlschneidsysteme mit einer Abrasivmischung aus Wasser und einem harten Abrasivmittel verwendet. Das am häufigsten verwendete Abrasivmittel ist Granat, eine Gruppe von Silikatmaterialien, die als Schleifmittel und Edelsteine verwendet werden.  Aluminiumoxid ist ein weiteres Abrasivmittel, das bei diesem Verfahren verwendet wird. Diese Maschinen verbrauchen in der Regel ½ -1 Gallone pro Minute recyceltes Wasser.

Das leistungsstarke, vielseitige und effiziente Wasserstrahlschneiden liefert eine glatte, präzise Oberfläche. Mit dem Wasserstrahl lassen sich detailliertere Arbeiten durchführen und komplexere Designs schneiden als mit Plasma- oder Laserschneidanlagen.  2D- und 3D-Schneiden sind möglich, und mit einer Genauigkeit von bis zu 0,005" kann das Wasserstrahlverfahren kleine, komplizierte Teile herstellen. Die geringe Schnittfugenbreite (der vom Schneidgerät erzeugte Schlitz oder die Kerbe) ermöglicht komplexe Schnitte und eine glatte, gratfreie Kante.

Das System ist auf Geschwindigkeit und Genauigkeit ausgelegt, so dass bei Produktwechseln kein Werkzeugwechsel erforderlich ist. Wasserstrahlschneidsysteme sind schneller als herkömmliche Schneidverfahren und verursachen keine Spannungen oder molekularen Veränderungen im Material. Während des Kaltwasserstrahlschneidens wird keine Wärme übertragen, so dass es sich ideal für thermisch empfindliche Anwendungen wie Schaumstoff, Elektronik, Gewebe und Holz eignet. Außerdem kommt es beim Wasserstrahlverfahren nicht zu Verformungen oder mikroskopisch kleinen Rissen.

Diese Technologie wird beim Schneiden von Fleisch und anderen lebensmittelverarbeitenden Anwendungen eingesetzt, um das Risiko von Kreuzkontaminationen zu vermeiden und die Haltbarkeit und Sicherheit von Lebensmitteln zu erhöhen. Der Schneidprozess ist robust genug, um harte Metalle mit einer Dicke von bis zu 12" zu durchtrennen, und dünne Materialien können in einem Stapelverfahren" gestapelt und gleichzeitig geschnitten werden.

Die Wasserstrahlschneidanlage verfügt über einen geschlossenen Kreislauf, in dem das Wasser recycelt wird. Außerdem sind der Bediener und die Arbeitsumgebung gesünder, denn es gibt nur wenig/keine giftigen Dämpfe, Staub oder Rauch in der Luft.