Schneiden und Sägen mit Wasserstrahl

Mit diesem Wasserstrahl lässt nichts schneiden, dafür aber waschen oder trinken.

Mit diesem Wasserstrahl lässt nichts schneiden, dafür aber waschen oder trinken.

Beim Schneiden mit dem Wasserstrahl verwendet man einen Ultrahochdruck-Wasserstrahl, der Schleifkörner beinhaltet. Das Schleifmittel schneidet durch eine mechanische Sägewirkung und hinterlässt eine glatte, präzise Schnittfläche.

Mit dem Wasserstrahl zu schneiden ist ein sehr vielseitiges Verfahren, da Wasser fast alle Arten von Materialien schneiden kann. Zu den Einschränkungen gehören  besonders spröde Materialien wie gehärtetes Glas und einige Keramiken.

Der Wasserstrahl, unter ultra hohem Druck versteht sich, ermöglicht einen sehr präzisen Schneidprozess. Eine schmale Schnittbreite,  feine Konturen und auch eine hohe Toleranz  sind die herausragenden Ergebnisse, die eine solche Methode des Schneidens ermöglicht. Allerdings läuft auf diese Weise ein relativ langsamer Prozess ab. Beim Sägen und Schneiden von Metallen ist diese Methode deshalb im Vergleich zu Plasma auch relativ teurer.

Einige Hersteller bieten eine Kombination aus Wasserstrahl und Plasma auf derselben Maschine an. Diese Option ermöglicht es, die Genauigkeit des Wasserstrahls dort zu nutzen, wo besondere Präzision benötigt wird.

Zugleich kann an den Stellen, an denen keine hohe Präzision erforderlich ist, von der Geschwindigkeit und den niedrigen Kosten des Plasmas profitiert werden. Im Vergleich zum reinen Wasserstrahlschneiden können Werkstücke zu wesentlich niedrigeren Kosten und in wesentlich kürzerer Zeit herstellt werden.

Funktionsweise der Wasserstrahlpumpe

Mit einem ultra hoch Druck Wasserstrahl lassen sich saubere Schnitte machen.

Mit einem ultra hoch Druck Wasserstrahl lassen sich saubere Schnitte machen.

Der Wasserstrahlschneidprozess beginnt mit einer Verstärkerpumpe, die den für das Schneiden von harten Materialien erforderlichen Höchstdruck (bis zu 90.000 psi) Wasserdruck erzeugt.

Die Pumpe arbeitet mit einem Hydraulikdruck über dem Wassersystem. Ein PS-starker Motor treibt eine Hydraulikpumpe an und erzeugt so einen Hydraulikdruck, der einen Kolben in einem Zylinder antreibt.

Reines Wasser wird durch den Niederdruckwassereingang angesaugt, durch den Einlassfilter und dann durch die Einlassrückschlagventile in den Verstärker gedrückt. Die Hydraulikpumpe setzt das Hydraulikfluid unter Druck. Dabei schaltet die Pumpe den Druck zwischen den beiden Seiten des Hydraulikkolbens hin und her. Auf diese Weise lässt sich der hohe Druck des Wassers im Verstärker erzeugen.

Das unter Druck stehende Wasser schließlich fließt aus dem Druckübersetzer in den Speicher. Im Speicher lassen sich auf diese Weise die erzeugten Druckwellen glätten. Anschließend strömt das Wasser über einen Hochdruckschlauch zum Schneidkopf.

Der Wasserfluss zum Schneidkopf lässt sich durch ein Absperrventil steuern. Dadurch kann die CNC-Steuerung der Maschine den Schneidprozess je nach Bedarf starten bzw. stoppen. Im Schneidkopf muss man das Schleifmittel, welches häufig aus Granatstein besteht, mit dem Hochdruckwasser in der Mischkammer vermischen. Der Durchfluss des Schleifmittels wird durch das Abrasivdosiersystem gesteuert. So zu sehen auch auf ics-wasserstrahlschneiden.de.

Wasserstrahl unter Ultrahochdruck für präzise Schnitte

Der Hydraulikdruck lässt sich durch das Verhältnis des größeren Hydraulikzylinders verstärken. Er drückt einen kleineren Kolben in einen mit Wasser gefüllten Zylinder und erzeugt so den ultrahohen Wasserdruck. Wenn die Größe des Hydraulikzylinders das 20-fache der Größe des Wasserzylinders beträgt, lässt sich ein Wasserdruck von 60.000 PSI erreichen. Besonders leistungsfähige Geräte erreichen eine Verstärkung im Verhältnis 1:30.

Das unter Druck stehende Wasser leitet man über einen Hochdruckschlauch zu einem Schneidkopf. Am Schneidkopf wird das Hochdruckwasser auf eine Öffnung mit einem typischen Durchmesser von 1 mm bis 4 mm geleitet. Diese Öffnung fertigt man aus Diamanten oder Saphir, um dem Abrieb des unter hohem Druck stehenden Wassers zu widerstehen. Die Öffnung erzeugt und formt den Wasserstrahl, der das Material durchtrennt.

Nachdem der Wasserstrahl die Öffnung verlassen hat, kann dem Wasserstrahl ein Strahlmittel zugegeben werden, damit er harte Materialien schneiden kann. Beim Schneiden von harten Materialien, einschließlich Stahl, Edelstahl, Aluminium, Stein, Holz, Kunststoff, Glas usw., ist es das Schleifmittel, das das eigentliche Schneiden wie eine mechanische Säge durchführt.

Das Schleifmittel ist in der Regel zerkleinerter Granat, wie es oft als Schleifmittel auf Schleifpapier der Fall ist. Einige spezielle Anwendungen verwenden aber auch andere Schleifmittelarten.

Beim Schneiden von weichen Materialien wie Gummi, Leder, Stoff, Papier, Karton, Isoliermaterialien, Schaumstoff usw. schneidet ein Wasserstrahl mit Ultrahochdruck sogar ohne Schleifmittel.

Vorteile des Wasserstrahlschneidens

  • Das Wasserstrahlschneiden ist das vielseitigste Verfahren zum Schneiden und Sägen.
  • Das Verfahren ermöglicht CNC-gesteuerte Schnitte in verschiedenen Formen.
  • Höchste Präzision beim Schneiden auf nahezu jedem Material.
  • Diese Methode lässt sich auf speziellen Maschinen auch mit dem Plasmaschnitt kombinieren.

Bildquellen / Schneiden mit dem Wasserstrahl:

© Bystronic – Bystronic Corporate Communications, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1788554
© Peter H auf Pixabay

Über den Autor

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