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Vorteile des Wasserstrahlschneidens gegenüber anderen Trennverfahren

Jeder Trennvorgang erfordert ein mehr oder weniger hohes Maß an Energieaufwand. Dabei gehört das Wasserstrahlschneiden zu den spanenden Trennverfahren. Die potentielle Energie, welche einen Druck von bis zu 6.200 bar auf das Wasser überträgt, wird über eine nur einige zehntel Millimeter große Edelsteindüse in kinetische Energie umgewandelt. Dabei erfährt das Wasser eine Strahlgeschwindigkeit von etwa 3-facher Schallgeschwindigkeit. Dieser hoch energiereich gebündelte Strahl repräsentiert als reiner Wasserstrahl bzw. als Wasser-Abrasiv-Gemisch das eigentliche Werkzeug dieses Mikrozerspanungsprozesses. Zu einem der größten Vorteile der Wasserstrahlschneidetechnik zählt sicherlich die Tatsache, dass es sich hierbei um ein für Metalle materialschonendes Kaltschneideverfahren handelt, da es die Gefügestruktur entlang der Schnittkante unverändert belässt und somit kein Verzug entsteht.

Die wichtigsten Vorteil des Wasserstrahlschneidens auf einen Blick:

• Wegfall der Wärmeentwicklung belässt Metalle in ihrer Struktur homogen und erspart in der Regel aufwändige Nacharbeit 
• Extrem geringer Materialverlust durch sehr kleinen Schnittspalt
• Schneiden in allen Achsrichtungen möglich
• Stets bestes Schneidergebnis garantiert, da kein Nachschärfen oder Reinigen einer Werkzeugschneide erforderlich sind
• Einfache Integration in flexible Fertigungssysteme möglich
• Austausch des vorhandenen Schneidwerkzeugs in Online-Prozessen oft problemlos

Häufig gestellte Fragen zum Wasserstrahlschneiden

• Welche Materialien können geschnitten werden?
  Der Wasserstrahl kann alle Materialien trennen. Am häufigsten werden Metalle, Steine und Kunststoffe damit bearbeitet. Aber auch Glas, Lebensmittel oder Leder werden mit dem Wasserstrahl geschnitten
• Wie schnell kann das Material geschnitten werden?
  Die Schnittgeschwindigkeit hängt von folgenden Faktoren ab: Pumpendruck, Effizienz der Hochdruckerzeugung und der Schneidkopf-Konfiguration, Materialstärke und -eigenschaften, Schnittkantenqualität, Düsendurchmesser, Abrasivmenge und -qualität. Siehe auch Tabelle Schnittgeschwindigkeiten weiter unten.
• Bis zu welcher Materialdicke kann geschnitten werden?
  Metalle werden in der Regel bis zu einer Stärke von 150 mm geschnitten. Es gibt aber auch spezielle Anwendungen bei denen bis zu 400 mm und mehr geschnitten werden.

Schnittgeschwindigkeiten:

Folgende Faktoren beeinflussen die Schnittgeschwindigkeit:

1. Der Druck:
   Ein höherer Druck steigert die Energiedichte des Schneidstrahls und erhöht damit die Schneidleistung. Mit 6.200 bar kann bis zu 35% schneller geschnitten werden.

2. Materialstärke:
   Grobe Faustregel: Bei halber Materialstärke kann mehr als doppelt so schnell geschnitten werden.

3. Der Düsendurchmesser:
   Eine größere Düse bringt mehr Energie in das Material ein und erhöht dadurch die Schnittgeschwindigkeit. Eine doppelt so große Düse liefert viermal so viel Schneidwasser und steigert die Schnittgeschwindigkeit je nach Anwendung um bis zu 80%. Daher ist es oft sinnvoll, mit kleineren Düsen mehrere Teile parallel zu schneiden.

4. Die Abrasivdosierung:
   Die Steigerung des Abrasivzusatzes kann die Schnittgeschwindigkeit erhöhen. Die Verdopplung des Durchsatzes bewirkt je nach Materialstärke ca. 20 bis 40%.

5. Schnittqualität:
   Je nachdem ob lediglich ein Trennschnitt oder eine sehr gute Schnittkantenqualität gefragt ist, erhöht sich die Bearbeitungszeit bis auf das Fünffache.

 Besonderheiten beim Wasserstrahlschneiden:

• Mehrlagiges Schneiden
  Der Wasserstrahl kann problemlos mehrlagige Werkstücke aus unterschiedlichen Materialien trennen. Zu beachten ist, dass der Wasserstrahl größere Hohlräume schlecht verträgt, wenn er mehrlagige harte und dann weiche Materialien zugleich trennen soll. Die harte, obere Lage des Materials bremst den Strahl an den Rändern, während das Zentrum des Strahls mit hoher Geschwindigkeit weiterfließt. Dadurch entsteht im Strahl eine seitwärts gerichtete Bewegungskomponente, die zum Auffächern des Strahls führt. Der Wasserstrahl tritt dann wesentlich breiter in die zweite Materialschicht ein.

• Hohlkörper schneiden:
  Rohre mit Wasserstrahl zu trennen erfodert eine besondere Anlagenkonstruktion. Das liegt daran, dass der Wasserstrahl nach dem Durchdringen der oberen Rohrwand aufstreut und beim Eintritt in die gegenüberliegende Wand nicht mehr so präzise gebündelt ist. Die Lösung ist ein Drehbanksystem, welches sicherstellt, dass der Wasserstrahl stets im 90° Winkel auf das Rohr trifft.

• Winkelfehler
  Je nach Anforderung hinsichtlich der Schnittkantenqualität kann man bei entsprechend ermittelter Abstimmung von Pumpendruck, Abrasivmenge und Schnittgeschwindigkeit sehr gute Winkeltreue erzielen. Ebenso gibt es Führungssysteme, welche durch entsprechende Software eine variable Schrägstellung des Schneidkopfs berechnen und so die Winkeltreue zusätzlich optimieren. 

KMT Produkte zum Wasserstrahlschneiden

• Hochdruckpumen
  KMT Waterjet hat für jede Anwendung die passende Hochdruckpumpe. Ganz gleich ob ein maximaler Schneidwasserdruck von 6.200 bar benötigt wird oder ein maximaler Volumenstrom von über 15l/ min für den gleichzeitigen Betrieb vieler Schneidköpfe.
  - STREAMLINE 60/125 PRO – Wasserstrahlschneiden mit 6.200 bar
  - STREAMLINE SL-V 15-100
  - STREAMLINE SL-V 30/50 Classic
  - STREAMLINE SL-V 150/200

• Schneidköpfe zum Purwasser und Abrasivschneiden:
  ACTIVE AUTOLINE PRO – Abrasiv-Wasserstrahl-Schneidkopf für 6.200 bar
  ACTIVE IDE PRO – Kompakter Abrasiv-Wasserstrahl-Schneidkopf für 6.200 bar
  AQUALINE PRO – Robuster Purwasserschneidkopf für 6.200 bar
  ACTIVE AUTOLINE II – Modularer Abrasiv-Wasserstrahl-Schneidkopf, 4.100 bar
  ACTIVE IDE II – Kompakter Abrasiv-Wasserstrahl-Schneidkopf für 4.100 bar
  AQUALINE – Zuverläßiger Purwasser-Schneidkopf

• Abrasiv-Systeme zum Abrasiv-Wasserstrahlschneiden
  - AMS III – Abrasiv Management System bestehend aus Abrasiv-Fördersystem ABRALINE III, Abrasiv-Dosiersystem FEEDLINE IV und Abrasiv Schneidkopf ACTIVE AUTOLINE II oder ACTIVE IDE II
  - ABRALINE III – Abrasiv-Fördersystem
  - FEEDLINE IV – Abrasiv-Dosiersystem

Über KMT Waterjet

KMT Waterjet Systems ist weltweit ein führender Hersteller von Wasserstrahlschneideanlagen und entwickelt Gesamtlösungen für zahlreiche Industriebranchen und vielseitige Anwendungen. Seit 1971 pflegt das Unternehmen langjährige Kundenbeziehungen. Die stete Innovationskraft verleihen KMT Waterjet eine marktführende Rolle im Industriezweig Wasserstrahlschneiden. Hochdruckpumpen, Schneidköpfe, Abrasiv-Systeme, Hochdruckleitungen, Original-Ersatzteile und weltweiter Service zählen zu den Kernprodukten und Dienstleistungen.