Uhde High Pressure Technologies
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Wie funktioniert Wasserstrahlschneiden?
Eine Ultrahochdruckpumpe verdichtet Wasser auf bis zu 6.000 bar und presst es durch eine Edelsteindüse. Der Wasserstrahl erreicht dabei Geschwindigkeiten von bis zu 1.200 m/s. Beim abrasiven Schneiden wird der Strahl im Schneidkopf mit Granatsand vermischt und durch ein Fokussierrohr gebündelt. Der Materialabtrag erfolgt rein mechanisch – ohne Hitze. In der industriellen Praxis haben sich 4.000 bar als optimaler Kompromiss zwischen Schneidleistung, Energieeffizienz und Bauteillebensdauer etabliert, während die 6.000 bar Technik für besondere Anwendungen zur Verfügung steht.
Reinwasser- oder Abrasivschneiden?
Was ist der Unterschied?
Im Industriellen Einsatz kommen überwiegend zwei Varianten dieser Wasserstrahltechnik zum Einsatz. Das Reinwasserschneiden und das Abrasivschneiden.
Unsere Antworten auf häufig gestellte Fragen
Eine Ultrahochdruckpumpe erzeugt einen Wasserstrahl mit einem Druck von bis zu 6.000 bar. Dieser Wasserstrahl wird durch eine Diamant- oder Saphirdüse geleitet und mit Granatsand vermischt. Der dadurch entstandene abrasive Wasserstrahl durchdringt nahezu jedes Material. Eine CNC Maschine bewegt den Strahl durch das Werkstück.
Eine Wasserstrahlschneidmaschine kann nahezu jedes Material schneiden. In der Industriellen Anwendung werden Stähle jeglicher Art und Legierungen, alle Nichteisenmetalle, Granit, Keramik, Glas und Kunststoffe geschnitten. Mit dem reinen Wasserstrahl werden auch Stoffe, Leder, Gummi und Dichtungen aller Art geschnitten.
Man kann grundsätzlich auch Materialstärken von 500 mm Dicke schneiden. Die Schneidzeit ist jedoch umso länger, je dicker das Material ist. Sinnvoll schneiden, lassen sich Stahl bis etwa 80 mm und Aluminium bis etwa 120mm. Granit bis 100 mm und Keramik bis ca. 30 mm.
Mit dem reinen Wasserstrahl werden weiche Materialien wie Gummi, Leder und Teppiche geschnitten. Mit dem abrasiven Wasserstrahl kann man fast jedes Material schneiden. In der Praxis überwiegend Stähle, Edelstähle, Nichteisenmetalle, Fliesen, Küchenarbeitsplatten, Glas und Kunststoffe geschnitten.
Holz eignet sich sehr gut für das Wasserstrahlschneiden. Speziell im Möbelbau, wo feine Konturen geschnitten werden müssen, ist das Wasserstrahlschneiden eine weit verbreitete Technologie. Die Feuchtigkeit spielt dabei kaum eine Rolle, da das Wasser an der Schnittkante nur wenige Millimeter ins Material dringt und dort sehr schnell wieder trocknet.
Man schneidet weiche Materialien wie Leder, Gummi, Teppich oder Dichtungspapier mit dem reinen Wasserstrahl. Für harte und spröde Materialien, Metalle, Glas und Kunststoffe, wird dem Wasser ein abrasives Schneidmittel zugemischt. Hier wird überwiegend Granatsand verwendet, es sind aber auch in Einzelfällen andere abrasive Materialien möglich.
Im Gegensatz zum Reinwasserschneiden, wird beim abrasiven Wasserstrahlschneiden zusätzlich ein Abrasivsand eingesetzt. Ein reiner Wasserstrahl trennt das weiche Material durch, wie mit einem Cuttermesser. Das Material wird gestaucht und durchgetrennt. Ein Abrasiver Wasserstrahl arbeitet wie eine Schleifscheibe. Das Material in der Schneidfuge wird herausgeschliffen.
Materialien mit glatter Oberfläche ist Restfeuchte kein Problem. Das Bauteil wird mit Druckluft abgeblasen. Hygroskopische Materialien wie Holz, offenporige Schaumstoffe und Textilien sollten getrocknet werden. In der Praxis werden dazu Gebläsetrockner eingesetzt. Entscheidend ist nicht die Temperatur, sondern die Luftmenge.
Ja, mit einer Wasserstrahlschneidmaschine sind alle gängigen Arten der Schweißnahtvorbereitung möglich, sofern die Maschine mit einem 3D Kopf ausgestattet ist.
Wasserstrahlschneiden ist ein kaltschneidendes Verfahren. Das hat den Vorteil, dass beim Schneiden keine Gefügeveränderung an der Schnittlinie entsteht. Eine gehärtete Stahlplatte kann geschnitten werden, ohne dass die Schneidkante ihre Härte verliert. Mit dem Wasserstrahl kann jedes Material geschnitten werden und die Maschine muss nicht umgerüstet werden um Stahl, Kunststoff oder Glas abwechselnd schneiden zu können.
Plasma- und Autogenschneiden beschränkt sich auf einige wenige Metalle. Wasserstrahlschneiden funktioniert in fast jedem Material. Die Oberfläche ist leicht rau, aber durch den nicht vorhandenen Wärmeeintrag, gibt es keine Verfärbungen an der Schnittkante und die Konturgenauigkeit ist viel besser.
Wasserstrahlschneiden ist im Gegensatz zum Laserschneiden nicht an bestimmte Materialien gebunden sondern es ist universell einsetzbar. In Stahl, Edelstahl und Aluminium ist das Wasserstrahlschneiden ab einer bestimmten Materialdicke wirtschaftlicher als der Laser. Mit dem abrasiven Wasserstrahl können dünne Bleche im Paket geschnitten werden. Das ist mit dem Laser nicht möglich.
Das ist eine Frage der Wirtschaftlichkeit. Bei dünnen Stahl oder Edelstahlblechen und sehr großen Stückzahlen, ist der Laser im Vorteil. Je dicker das Material, desto wirtschaftlicher wird das Wasserstrahlschneiden. Da der Laser auf wenige Metalle beschränkt ist und das Wasserstrahlschneiden für nahezu jedes Material geeignet ist, ist die Wasserstrahlschneidmaschine für jeden eine Alternative, der einen Laser nicht voll auslasten kann.
Die erzielbaren Genauigkeiten liegen je nach Ausstattung der Maschine im niedrigen Zehntelbereich bis hin zum Bereich weniger Hundertstel Millimeter. Die Oberfläche ist leicht rauh bis seidenmatt, je nach Geschwindigkeit und Körnung der Abrasivmittel. Es gibt an der Schnittkante keine Verfärbungen wie bei thermischen Trennverfahren.
Es gibt vielfältige Möglichkeiten, den Schneidprozess auf den Kundenwunsch anzupassen. Es können Drücke, Abrasivmedien und viele andere Parameter den Bedürfnissen des Kunden angepasst werden. Das CNC Führungssystem, die Ultrahochdruckpumpe, der Schneidtisch sowie die Schneidkopftechnologie werden nach Kundenwunsch konfiguriert.