Das Wasserstrahlschneiden hat die Metallverarbeitungsindustrie durch seine Fähigkeit, verschiedene Metalle mit fantastischer Genauigkeit und Effizienz zu schneiden, verändert. Diese fortschrittliche Technologie nutzt einen Hochdruckwasserstrahl und Abrasivstoffe, um durch Metall zu schneiden wie ein heißes Messer durch Butter.

In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Sie über das Wasserstrahlschneiden von Metall wissen müssen. Also, lassen Sie uns gleich eintauchen!

Kann ein Wasserstrahl Metall schneiden?

Ja, ein Wasserstrahl kann Metall schneiden. A Wasserstrahlschneider ist ein leistungsstarkes industrielles Werkzeug, das verschiedene Materialien schneiden kann. Es verwendet einen Wasserstrahl oder ein Gemisch aus Wasser und Abrasivmaterial mit sehr hohem Druck.

Wenn der Strahl kein Abrasivmaterial enthält, spricht man von einem reinen Wasserstrahl, der sich zum Schneiden weicher Materialien wie Holz oder Gummi eignet. Wenn der Strahl Abrasivmaterial enthält, spricht man von einem Abrasivstrahl, der harte Materialien wie Metall, Stein oder Glas schneiden kann.

Wie funktioniert das Wasserstrahlschneiden von Metall?

Das Wasserstrahlschneiden von Metall ist ein nicht-thermisches Verfahren, bei dem ein Hochdruckwasserstrahl mit Abrasivpartikeln gemischt wird, um Materialien zu durchtrennen. Und so funktioniert's:

Wasser und Abrasivmittel

Das Wasserstrahlschneiden ist ein mechanisches Sägeverfahren, bei dem ein feiner Wasserstrahl in Kombination mit zerkleinertem Granat (oder anderen abrasive Stoffe), um scharfe Partikel zu erzeugen. Granat wird aufgrund seiner Härte häufig zum Schneiden von Metallplatten verwendet.

Geschwindigkeit und Druck

Das Wasser wird mit ultrahohem Druck beaufschlagt, um starre Materialien mit einem Druck von 50.000 bis 90.000 PSI zu durchtrennen.

Das Wasser wird dann durch eine kleine Öffnung mit einem Durchmesser von typischerweise 5 bis 15 Tausendstel Zoll ausgestoßen, wodurch ein Überschallwasserstrahl entsteht.

Einbindung von Schleifmitteln

Der Wasserstrom durchläuft eine Kammer und vermischt sich mit den Schleifpartikeln, wobei sichergestellt wird, dass sie gründlich eingearbeitet werden und sich in dieselbe Richtung bewegen. Dieses Gemisch wird dann durch ein Fokussierrohr oder eine Düse geleitet.

Schneidprozess

Der Überschallstrahl aus Wasser und Strahlmittel tritt aus dem Fokussierrohr aus und zermürbt das Material.

Jedes Schleifpartikel erodiert eine kleine Menge Material und erzeugt nur sehr wenig Wärme. Der Wasserstrom kühlt die erzeugte Wärme schnell ab und verhindert so eine hitzebeeinflusste Zone.

Gerade und exakte Schnitte

Die hohe Geschwindigkeit des Wasserstrahls hält die Schleifpartikel auf einer geraden Bahn, auch nachdem sie das Fokussierrohr verlassen haben. Dies führt zu präzisen, geraden Schnitten auf verschiedenen Materialien ohne Wärmeeinflusszone.

Welche Arten von Metall können mit einem Wasserstrahl geschnitten werden?

Metall ist ein weit verbreitetes und häufig verwendetes Material, das in Bearbeitungsbetrieben geschnitten wird. Wasserstrahlen können diese Metalle schnell, genau und sauber schneiden. Mit dem Wasserstrahl kann eine Vielzahl von Metallen mit Leichtigkeit und Präzision geschnitten werden. Einige der Metalle, die mit dem Wasserstrahl geschnitten werden können, sind:

Werkzeugstahl

Dieses Metall ist mit konventionellen Methoden schwer zu fräsen, insbesondere nach dem Härten. Das Wasserstrahlschneiden vereinfacht das Profilieren von Werkzeugstahl.

Sie können den Stahl auch vor oder nach dem Schneiden härten. Die Härte des Stahls hat kaum Auswirkungen auf die Leistung des Wasserstrahls.

Titan

Dieses Metall ist selten und teuer und stellt eine Herausforderung für herkömmliche Bearbeitungsmethoden dar. Das Wasserstrahlschneiden bietet eine kosteneffiziente Lösung für das Schneiden von Titan und ermöglicht eine enge Verschachtelung, eine optimale Materialnutzung und die Wiederverwendung von Reststücken.

Auch beim Schneiden von Titan fällt mit Wasserstrahlen nur sehr wenig Abfall an. Das bedeutet, dass Sie einige Materialien einsparen können und jedes Mal ein sauberes und makelloses Ergebnis erhalten! Das Wasserstrahlschneiden bewahrt auch die Qualität des Titans, da es keine Hitze oder Spannungen erzeugt.

Kupfer und Messing

Diese Metalle sind schwer zu schneiden herkömmliche Werkzeugeda sie dazu neigen, diese zu verstopfen. Auch zum Laserschneiden sind sie ungeeignet, da sie den Strahl reflektieren.

Das Wasserstrahlschneiden kann problemlos Kupfer und Messing schneiden und ist damit die beste Option für diese Metalle.

Aluminium

Aluminium ist eines der Metalle, die sich aufgrund seiner relativen Weichheit leichter mit Wasserstrahlen schneiden lassen. Dieses Metall ist leicht und stark, aber auch anfällig für Verformungen.

Normalerweise kann ein Laser Aluminium bis zu einer Dicke von 8 mm schneiden, aber ein Wasserstrahl kann bis zu 170 mm dickes Aluminium mit hervorragenden Ergebnissen schneiden. Das Wasserstrahlschneiden eignet sich auch für komplexe Formen und komplizierte Details, die Aluminium erfordert.

Stahl (unlegiert und rostfrei)

Dieses Metall ist für das Schneiden mit Plasma, Laser und Wasserstrahl geeignet, auch nach dem Härten. Mit Plasma kann Stahl bis zu einer Dicke von 80 mm, mit Laser bis zu 25 mm und mit Wasserstrahl bis zu 170 mm geschnitten werden.

Das Wasserstrahlschneiden ist eine gute Option für hitzeempfindliche Produkte, da es keine Hitze oder hitzebeeinflusste Zonen erzeugt.

Legierungen

Wasserstrahlen können auch schneiden Metalllegierungen die in der Regel mit anderen Methoden nur schwer zu schneiden sind, wie Inconel und Hastelloy. Wasserstrahlen verursachen bei diesen Legierungen keine Verbrennungen, Schlackenabtrag, Wärmeverformung oder molekulare Veränderungen.

Andere Schneidmethoden dauern zu lange, belasten das Material zu sehr oder verschleißen die Schneidwerkzeuge. Wasserdüsen bieten eine wirtschaftlichere und effizientere Alternative.

Anwendungen des Wasserstrahlschneidens von Metall

Im Bereich des Präzisionsschneidens in der Metallindustrie hat sich das Wasserstrahlschneiden als äußerst effiziente und vielseitige Lösung erwiesen. Hier sind die zahlreichen Anwendungen von Wasserstrahlschneiden in der Metallindustrie:

Autoindustrie

Wasserstrahlschneidanlagen haben ein breites Anwendungsspektrum in der Automobilindustrie. Sie können äußere und innere Teile von Fahrzeugen mit verschiedenen Arten von Wasserstrahlen schneiden. Abrasive Wasserstrahlen sind ideal zum Schneiden von Karosserieteilen aus Metall, während reine Wasserstrahlen weichere Materialien wie Teppiche und Isolierungen bearbeiten können.

Das Wasserstrahlschneiden ermöglicht auch die Herstellung komplexer Formen, wie z. B. komplizierter Motorenteile, mit Hilfe von fünf- oder sechsachsigen Maschinen. Dieses mehrachsige Schneidverfahren kann die Bearbeitungskosten senken und die Effizienz der Produktion vieler kleiner Komponenten in der Automobilindustrie erhöhen.

Einer der Hauptvorteile des Wasserstrahlschneidens in der Automobilindustrie ist die Fähigkeit, glatte und gratfreie Oberflächen zu erzeugen, ohne Hitze, schädliche Gase oder Dämpfe zu erzeugen. Außerdem wird die Menge des Abfallmaterials minimiert und eine hohe Qualität der Oberfläche gewährleistet.

Luft- und Raumfahrtindustrie

Das Wasserstrahlschneiden ist in der Luft- und Raumfahrtindustrie aufgrund seiner Vielseitigkeit und Präzision von entscheidender Bedeutung. Ob es um die Formgebung komplizierter Raumschiffteile oder das Schneiden von Metallkomponenten für Flugzeugtriebwerke geht, das Wasserstrahlschneiden gewährleistet unvergleichliche Genauigkeit und Qualität.

Einer der entscheidenden Vorteile des Wasserstrahlschneidens in der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die Fähigkeit, hitzeempfindliche Materialien zu schneiden, ohne thermische Verformungen oder Schäden zu verursachen. Dadurch werden selbst kleinste Fehler oder strukturelle Defekte und potenziell katastrophale Folgen vermieden.

In diesen Branchen werden Wasserstrahlschneider in großem Umfang zur Herstellung von Verbundwerkstoffe für Flugzeuge und stellen Teile für Düsentriebwerke, Turbinenschaufeln und mehr her. Das Verfahren ermöglicht das präzise Schneiden komplexer Formen aus Materialien wie Verbundwerkstoffen, Titan und Aluminium mit erstaunlicher Präzision. Es kann sogar Materialien mit einer Dicke von bis zu elf Zoll bearbeiten.

Elektronikindustrie

Das Wasserstrahlschneiden findet in der Elektronikindustrie zahlreiche Anwendungen, z. B. beim Schneiden von Siliziumwafern und bei der Herstellung von Leiterplatten. Auch das präzise Schneiden und Formen von Metallkomponenten für elektronische Geräte wie Smartphones, Laptops und Leiterplatten ist jetzt durch Wasserstrahlschneiden möglich.

Wasserstrahlschneider eignen sich für diese Branche, weil sie eine hohe Präzision erreichen können, ohne empfindliche elektronische Bauteile zu beschädigen.

Das Wasserstrahlschneiden ist außerdem ein kaltes Verfahren, bei dem keine Wärme entsteht, was für die Elektronikindustrie von Vorteil ist, da es sich um wärmeempfindliche Bauteile handelt.

Metallverarbeitung

Das Wasserstrahlschneiden ist in der Metallverarbeitung weit verbreitet. Ob es um das Schneiden komplizierter Formen oder die Herstellung präziser Löcher geht, das Wasserstrahlschneiden bietet unvergleichliche Präzision und Geschwindigkeit. Es kann durch dicke Metalle wie Edelstahl und Aluminium schneiden.

Das macht es zu einer ausgezeichneten Wahl für Verarbeiter, die mit einer Vielzahl von Materialien arbeiten. Die sauberen Schnitte, die durch das Wasserstrahlschneiden erzeugt werden, machen sekundäre Nachbearbeitungsprozesse überflüssig, was sowohl Zeit als auch Geld spart.

Verteidigungssektor

Das Abrasivwasserstrahlschneiden wird zur Herstellung von Teilen und Komponenten für militärische Ausrüstungen im Verteidigungssektor verwendet. Es kann Kevlar-Verbundstoffe schneiden, die für Fahrzeug- und Personenpanzerungen verwendet werden, sowie dicke Platten aus schwerem Stahl bis zu 250 mm.

Das Abrasiv-Wasserstrahlschneiden ist ideal für den Verteidigungsbereich, da es die härtesten Materialien wie Metalle, Verbundwerkstoffe und Keramiken durchtrennen kann. Außerdem bietet es Vorteile wie Genauigkeit und die Erstellung komplexer Formen, ohne die Molekularstruktur oder die Eigenschaften des Materials zu verändern.

Medizinischer Sektor

Die Wasserstrahltechnologie hat viele Vorteile für den medizinischen Bereich, insbesondere in der Fertigung Implantate und Prothetik.

Das Wasserstrahlschneiden ist aufgrund seiner Präzision und Hygiene ideal für den medizinischen Bereich. Es wird verwendet, um kleine Materialstücke für medizinische und diagnostische Geräte zu schneiden.

Architektur und Bildende Kunst

Mit der Wasserstrahltechnologie lassen sich komplexe und präzise Schnitte in Stein, Glas, Metall und anderen Materialien durchführen. Sie kann Dicken von 1 mm bis 300 mm viel schneller und effizienter als bisher schneiden.

Dadurch eignet es sich für architektonische Anwendungen wie die Herstellung von Glasfenstern und dekorativen Metallplatten.

Vorteile des Wasserstrahlschneidens von Metall

Wasserstrahlschneiden hebt sich von anderen Technologien wie Drahterodieren, Plasma, Zerspanung, Laser usw. ab, weil es einige einzigartige Vorteile aufweist. Hier sind sie:

Kosteneffizienz

Einer der Hauptvorteile des Wasserstrahlschneidens sind seine niedrigen Betriebskosten, die nur etwa $14,00 pro Stunde betragen. Dies ist der Endpreis nach Berücksichtigung von Material, Arbeit, Gewinnspanne usw.

Allerdings müssen Sie extra bezahlen, wenn Sie Schleifmittel verwenden müssen. Die Kosten für Abrasivmittel können zwischen $0,20 und $0,35 pro Pfund liegen. Es kann bis zu $35.00 pro Stunde verwendet werden, je nach Pumpenleistung und Schneiddauer.

Das Wasserstrahlschneiden spart auch in anderer Hinsicht Geld, z. B. durch den schnellen Übergang vom Entwurf zum Schneiden, die hohe Schnittgeschwindigkeit und die kurze Einrichtungszeit. Da die tangentialen Kräfte gering sind, müssen Sie das Material meist nicht einspannen.

Keine Hitze oder Chemikalien

Bei dieser Art der Erosion, die als "kaltes Schneiden" bezeichnet wird, werden nur Wasser und Schleifmittel verwendet. Der Wasserstrom kühlt die während des Erosionsprozesses entstehende Wärme ab. Dadurch wird eine weitere Bearbeitung überflüssig, da Biegungen, Verformungen und Materialverhärtungen vermieden werden, die bei Plasma-, Laser- und maschineller Bearbeitung häufig auftreten.

Es ist auch sicherer für die Umwelt und die Bediener, da es keine Dämpfe oder Rauch erzeugt. Jeglicher Staub, der während des Erosionsprozesses entsteht, wird im Wasser aufgefangen und später sicher herausgefiltert.

Ausgezeichnete Kantenqualität

Die Kantenqualität, die das Wasserstrahlschneiden bietet, ist einer der Hauptgründe, warum sich Fachleute für dieses Verfahren entscheiden. Beim Wasserstrahlschneiden wird das Objekt mit einem sehr dünnen Wasserstrahl beschossen.

Das bedeutet, dass die Metallschneider nicht am Objekt reiben. Das Ergebnis ist eine glatte Oberfläche und eine hervorragende Kantenqualität.

Mehrfach geschnittene Formen und mehrachsiges Schneiden

Das Wasserstrahlschneiden ist nicht auf das Schneiden gerader Linien beschränkt. Sie können auch andere Schnittformen auf dem Werkstück erzeugen. Gute Wasserstrahlschneider werden auch mit zusätzlicher Software geliefert, in der viele Schnittformen bereits programmiert sind.

Wasserstrahlschneiden ist auch ein mehrachsiges Schneidverfahren. Mit einem guten Wasserstrahlschneider können Sie in 5 verschiedenen Achsen schneiden. Dies erleichtert die Herstellung komplexer Teile, z. B. kleiner Motorenteile. Die Vorteile des 5-Achsen-Wasserstrahlschneidens gegenüber herkömmlichen 3-Achsen-Methoden sind Flexibilität, Schneidgeschwindigkeit und weniger menschliche Arbeit.

Geringere Schnitttoleranzen und höhere Genauigkeit

Die Schnitttoleranz ist die Differenz zwischen dem erwarteten Schnitt und dem tatsächlichen Schnitt, der durch den Schneidevorgang erzielt wird. Die Schnitttoleranz spiegelt, vereinfacht ausgedrückt, die Genauigkeit (oder den Mangel an Genauigkeit) des Schneideprozesses wider. Je geringer die Toleranz ist, desto höher ist die Genauigkeit.

Die Toleranz beim Wasserstrahlschneiden ist eine der geringsten, die es gibt. Einer der Hauptgründe dafür ist, dass ein winziger Wasserstrahl das Schneiden übernimmt. Ein weiterer wichtiger Grund ist, dass beim Wasserstrahlschneiden kein Schmelzen von Materialien auftritt, da es sich um ein Kaltschneideverfahren handelt.

Vielseitigkeit/Flexibilität

Nahezu jeder Industriezweig setzt das Wasserstrahlschneiden ein, da es nahezu jedes Material zu angemessenen Kosten und ohne Veränderung der Materialeigenschaften schneiden kann. Der Wasserstrahl kann Materialien von 0,010″ Acryl bis 10″ Edelstahl schneiden. Sie können sogar dünne Materialien stapeln, um die Effizienz zu steigern und die Kosten zu senken.

Diese Maschinen haben Tische unterschiedlicher Größe, von 0,5 m x 1,5 m bis 2 m x 4 m. Einige maßgeschneiderte Maschinen können jedoch riesige Tische von bis zu 4 m × 18 m aufnehmen und mehrere Köpfe unterstützen.

Tipps und Vorsichtsmaßnahmen für das Wasserstrahlschneiden von Metall

Der Wasserstrahl ist ein industrielles Schneidwerkzeug. Daher verdient es die gleichen Sicherheitsvorkehrungen. Wenn Sie die nachstehenden Tipps befolgen, können Sie Ihre Sicherheit während des Schneidprozesses gewährleisten. Diese Sicherheitsmaßnahmen sollten Sie nicht ignorieren, da sie tödliche Unfälle verhindern können.

Schutzausrüstung

Wasserstrahlschneiden erfordert im Vergleich zu anderen industriellen Verfahren eine besondere Sicherheitsausrüstung. Achten Sie darauf, dass Sie eine Sicherheitsdruckschutzausrüstung für das Wasserstrahlschneiden tragen. Schutzhandschuhe gibt es in verschiedenen Ausführungen. Tragen Sie Kevlar-verstärkte, schnittfeste Sicherheitshandschuhe vom Verband für Wasserstrahltechnik, um sich richtig zu schützen.

Tragen Sie außerdem einen geeigneten Gehörschutz, damit Sie Ihre Ohren nicht verletzen. Eine Schutzbrille ist unerlässlich, um Augenschäden zu vermeiden. Prüfen Sie, ob Ihre Schutzbrille eine ISO-Zulassung hat. Zu den zusätzlichen Schutzmaßnahmen gehören Helme, Knie- und Schienbeinschützer sowie Knieschoner. Auch mit zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen sollten Sie sich niemals in die Nähe des Wasserstrahls begeben.

Lernen Sie den Umgang mit den Bewegungssteuerungen

Eine Wasserstrahlmaschine kann bei maximaler Geschwindigkeit 100 Zoll Material pro Minute bewegen. Das ist so schnell, als würde man versuchen, mit einem hungrigen Geparden Fangen zu spielen. Halten Sie beide Hände davon fern, wenn die Maschine in Betrieb ist.

Es ist in Ordnung, anzuhalten und alles noch einmal zu überprüfen, wenn etwas nicht so schneidet, wie Sie es wollen. Es ist besser, eine Arbeit etwas langsamer zu erledigen, als sich zu verletzen und sie nicht zu Ende zu bringen.

Lesen Sie das Sicherheitshandbuch vor dem persönlichen Gebrauch

Lesen Sie immer das Sicherheitshandbuch des Bedieners, bevor Sie einen Wasserstrahl für den persönlichen Gebrauch verwenden. Wenn Sie einen Wasserstrahlschneider besitzen, müssen Sie Ihre eigenen Wasserstrahl-Sicherheitsregeln aufstellen. Machen Sie sich mit der grundlegenden Bedeutung der Sicherheitssymbole vertraut, die bei jedem Arbeitsschritt des Wasserstrahlschneidens verwendet werden.

Ihre Sicherheit und die Sicherheit Ihrer Familie hängt davon ab, dass Sie diesen wichtigen Schritt tun. Das Befolgen der Anweisungen verhindert außerdem Schäden an der Ausrüstung.

Mehr Dinge zum Merken

Vergewissern Sie sich, dass Ihre Umgebung für die Arbeit mit einem Wasserstrahlschneider geeignet ist. Sind die Geräte, die Sie verwenden möchten, mit den entsprechenden Sicherheitswarnungen und Anweisungen versehen? Wenn nicht, gehen Sie weiter!

Befolgen Sie alle von Ihrem Arbeitgeber festgelegten Regeln und Vorschriften? Es wäre eine gute Idee, sie jetzt zu überprüfen, wenn Sie das schon länger nicht mehr getan haben.

Schlussfolgerung

In der Welt der Metallverarbeitung ist die Qualität der Schnitte entscheidend. Ganz gleich, ob Sie mit Edelstahl, Aluminium oder einer anderen Art von Metall arbeiten, präzise und glatte Schnitte sind für die Herstellung hochwertiger Produkte unerlässlich. Eine Technologie, die die Metallschneideindustrie verändert hat, ist das Wasserstrahlschneiden.

Das Wasserstrahlschneiden hat die Metallverarbeitungsindustrie durch seine Genauigkeit, Flexibilität und Effizienz verändert. Diese Technologie nutzt die Kraft von Wasser und Abrasivpartikeln und erweitert die Möglichkeiten der Metallverarbeitung.

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FAQs

• Was sind die Grenzen des Wasserstrahlschneidens?

Beim Wasserstrahlschneiden können nur Materialien geschnitten werden, die weicher sind als das verwendete Abrasivmaterial. Das bedeutet, dass das Wasserstrahlschneiden für harte Materialien wie Metalle nicht geeignet ist. Das Wasserstrahlschneiden ist auch unwirksam für Materialien, die dicker als vier Zoll sind.

• Wie dick darf das Metall sein, das ein Wasserstrahl schneiden kann?

Ein Wasserstrahlschneider kann rostfreien Stahl bis zu einer Dicke von 9 Zoll schneiden. Je dicker das Material jedoch ist, desto länger dauert der Schneidvorgang.

Einige Wasserstrahlsysteme können jedoch so modifiziert werden, dass sie für bestimmte Anwendungen 18-Zoll-Stahlblöcke durchschneiden können. Die meisten Wasserstrahlschneider können jedoch zum Schneiden von 4-Zoll-Stahl oder weniger verwendet werden.

• Was ist die Konizität eines Wasserstrahlschnitts?

Dieser Schnitt hat eine Verjüngung mit einem Winkel von etwa 1,1 Grad. Der Winkel kann je nach Material, Schnittqualität und Materialstärke variieren.