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Was ist Wasserstrahlschneiden?
Gliederung des Fertigungsverfahrens Wasserstrahlschneiden Die industriellen und handwerklichen Fertigungsverfahren können danach eingeteilt werden, ob bei einem Verfahren die Form des Werkstückes geschaffen, geändert oder beibehalten wird. Die Fertigungsverfahren werden somit in sechs Hauptgruppen unterteilt. Wasserstrahlschneiden wird der dritten Hauptgruppe, dem Trennen, zugeteilt. Durch Trennen werden Werkstücke aus Rohteilen hergestellt. Die Form wird dabei geändert und der Zusammenhang des Werkstoffes im Bereich der Bearbeitung aufgehoben.
Die Trennung des Materials erfolgt bei der Wasserstrahl- Werkzeugmaschine mittels eines Hochdruckwasserstrahls. Weiterhin wird beim Wasserstrahlschneiden unterschieden zwischen Reinwasserschneiden und Abrasivschneiden. Beim Reinwasserschneiden wird zum Schneiden normales Wasser verwendet. Jedoch ist hierbei die Schneidleistung sehr begrenzt. Die Grenzwerte liegen beispielsweise bei Aluminium bis 4mm Materialstärke. Hierzu ist ein Druck von bis zu 6000bar von Nöten. Der Vorteil ist jedoch, dass man einen geringeren Aufwand bezüglich der Entsorgung hat. Zudem sind die Kosten geringer, da das Wasser nicht sehr aufwendig filtriert werden muss, bevor es der Pumpe wieder zugeführt wird. Beim Abrasivschneiden wird dem Wasser im Schneidkopf ein Strahlmittel beigemischt, welches die abtragende Wirkung verstärken soll. Weiterhin begünstigt dieses Mittel die Oberflächengüte des geschnittenen Werkstückes. Des Weiteren ist es möglich Werkstoffe von bis zu einer Dicke von 100mm zu durchtrennen. Das Strahlmittel kann zum Beispiel Quarzsand, Korund oder Granat sein. Der Nachteil hierbei liegt darin, dass man diese Abrasive herausfiltern muss, bevor sie der Pumpe erneut zugeführt werden. Damit ist diese Variation kostenaufwändiger.
Anwendungsbereich des Wasserstrahlschneidens: Mit dem Wasserstahlverfahren können fast alle Materialien bearbeitet werden wie zum Beispiel Kunststoffe, Metalle, NE-Metalle, Textilien, Verbundwerkstoffe oder auch laminierte Werkstoffe. Die Werkstoffstärken können 1mm bis 100mm betragen. Die Vorteile beim Wasserstrahlschneiden liegen darin, dass es möglich ist fast alle Stoffe zu schneiden, ohne dass man eine große Wärmebeeinflussung hat. Dadurch erleidet das Werkstück keine Verzüge. Des Weiteren kann man eine sehr große Genauigkeit erreichen. Diese beträgt bis zu 0,005mm/m Bearbeitungslänge. Die Nachteile vom Wasserstrahlschneiden sind, dass der Einsatz nur stattfindet, wenn die thermischen Trennverfahren nicht geeignet sind. Der Schneidvorgang: Das Schneidwasser wird durch eine Pumpe auf einen bestimmten Druck (z.B. 4000bar) gebracht und dem Schneidkopf zugeleitet. Dort wird das Abrasiv beigemischt, welches die abtragende Wirkung des Wasserstrahls verstärken soll. Der 0,1mm bis 0,5mm dicke Strahl trennt, von einem Startloch im Werkstück ausgehend, den Werkstoff. Die Schneidgeschwindigkeit hängt von der Härte und der Zähigkeit des Werkstoffes sowie von der geforderten Schnittgüte ab. Beim Feinschnitt, der etwa mit 25% der möglichen Schneidgeschwindigkeit gefahren wird, erhält man sehr glatte und gratfreie Schnittkante. Beim Wasserstrahlschneiden entsteht großer Lärm (bis zu 130db). Er kann durch Schneiden unter Wasser wesentlich vermindert werden. Ansonsten sind spezielle Lärmschutzwände gefordert. Der Aufbau und die Steuerung der Werkzeugmaschine. Der typische Aufbau der Wasserstrahlscheidmaschine ist ein Portal. Somit ist es möglich in den drei Raumkoordinaten X, Y und Z, mit der Schneiddüse zu fahren. Überwiegend werden die Maschinen mit einer CNC- Steuerung ausgerüstet. Mit der CNC- Steuerung kann in allen drei Raumkoordinaten gleichzeitig gefahren werden, da die Achsen einzeln angesteuert werden können. Weiterhin kann man in dieser alle Parameter, wie z.B. Vorschubgeschwindigkeit und Wasserdruck, einstellen. Ein weiterer großer Vorteil beim Wasserstrahlschneiden ist es, dass man Schachtelpläne entwerfen kann. Bei diesen werden die Werkstücke so angeordnet, damit die Blechtafel optimal auszunutzen werden kann.
