Was sind Wasserstrahl- und Wasserschneideverfahren? 1

Wasserschneiden, auch bekannt als Wasserstrahlmesser, bezeichnet eine Art Hochdruck-Wasserstrahlschneidetechnologie, es ist eine Hochdruck-Wasserschneidemaschine. Unter der Kontrolle des Computers kann das Werkstück beliebig geschnitzt werden und wird weniger von der verarbeiteten Materialqualität beeinflusst. Aufgrund der einfachen Bedienung und der guten Ausbeute entwickelt sich das Wasserschneiden nach und nach zum Mainstream-Schneidverfahren in der industriellen Schneidtechnik.

Wasserschneiden

Historische Entwicklung

Frühes Wasserschneiden, da der Wasserdruck sehr gering ist und kein Schleifmittel hinzugefügt wird, kann es nur zum Schneiden von Papier und anderen weichen Materialien mit geringer Festigkeit verwendet werden, was bedeutet, dass sein Anwendungsbereich sehr eng ist.

Später, mit der Entwicklung der Technologie, kann eine Hochdruckwasserpumpe verwendet werden, um mehr Materialien zu schneiden. Das frühe Wasserschneiden stützte sich vollständig auf den Wasserdruck, um Materialien zu schneiden, aber nur beim Schneiden von Materialien mit geringerer Festigkeit als Wasserdruck, die Anwendung ist immer noch begrenzt.

Dr. Norman Franz gilt seit jeher als Vater des Wassermessers. Er war der Erste, der Ultrahochdruck-Wassermesser-Schneidwerkzeuge (UHP) untersuchte. Ultrahochdruck ist definiert als über 30.000 psi. Dr. Franz, ein Forstingenieur, wollte einen neuen Weg finden, um große Stämme in das Holz zu schneiden. 1950 stellte Franz erstmals schwere Gegenstände auf die Wassersäule und drückte Wasser durch eine winzige Düse. Er erwarb einen kurzen Hochdruckstrahl (der den aktuellen Druck um ein Vielfaches überstieg) und konnte Holz und andere Materialien schneiden. Seine späteren Forschungen betrafen einen kontinuierlicheren Fluss, aber er fand es sehr schwierig, kontinuierlich hohe Drücke zu erreichen. Gleichzeitig wird die Lebensdauer von Teilen heute in Minuten und nicht in Wochen oder Monaten berechnet.

Mohammed Haschisch

1979 begann Dr. Mohamed Hashish im Forschungslabor von Frow damit, Möglichkeiten zu untersuchen, die Schneidenergie von Wassermessern zu erhöhen, um Metalle und andere harte Materialien zu schneiden. Dr. Hashish gilt als der Vater des Sandwassermessers. Er erfand die Methode, einem gewöhnlichen Wassermesser Sand hinzuzufügen. Er verwendet Granat (ein Material, das häufig für Sandpapier verwendet wird) wie Sand. Mit dieser Methode können Wassermesser (mit Sand) fast jedes Material schneiden. 1980 wurden erstmals Wasserschneider zum Schneiden von Metallen, Glas und Beton eingesetzt.

Arbeitsprinzip des Wasserstrahlschneidens

Der wassergeschnittene Wasserstrahl geht von einer Druckpumpe aus und strömt durch ein Hochdruckmischrohr, um einen Druck von 60.000 PSI zu erzeugen, der dann aus der Schneiddüse ausgestoßen wird. Während des Designprozesses können kleine Lecks die Komponenten dauerhaft beschädigen und Schäden verursachen. Daher werden Hersteller und Ingenieure die Verarbeitung von Hochdruckmaterialien sorgfältig handhaben und spezielle Technologien verwenden, um solche Maschinen zu kombinieren. Benutzer müssen nur über grundlegende Betriebskenntnisse verfügen.

Die Schneidemaschine wurde 1982 in der Industrie eingesetzt und erstmals 1970 eingeführt. Sie wird hauptsächlich in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Glasindustrie in der Industrie eingesetzt, und die Präzision wird durch diese Schnitte kontinuierlich verbessert. Der Trennschleifer kann einen Druck von 55.000 PSI erreichen, der durch eine kleine Düse mit einer Geschwindigkeit von 762 m/s eingespritzt wird, was der 2,5-fachen Schallgeschwindigkeit entspricht.

Mischen Sie den Granatapfelsand in diesen Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahl, mischen Sie ihn in a Mischrohr und dann direkt aus dem Sandrohr mit einer Geschwindigkeit von 305 m/s auf das zu verarbeitende Material ausgeworfen. Dieser Schneidprozess ist eigentlich ein Schleif- und Schneidprozess. Der Prozess, diese Kraft und Bewegung werden alle durch Wasser erzeugt.

Wasserschneidsystem

Die Druckerhöhungspumpe setzt das Wasser wieder unter Druck, um den gewünschten Druck zu erreichen. Beachten Sie, dass das Schleifmittel nicht in die Wasser- oder Hochdruckwasserleitung gegeben werden kann, da die Leitung schnell verschleißt. Daher kann es nur an der Düsenposition hinzugefügt werden, um Wasser und Strahlmittel zu mischen. Gleichzeitig darf es nicht zu nah am Ausgang sein, denn es ist notwendig, ihm eine Geschwindigkeit zum Beschleunigen zu geben, nur das Schleifmittel hat eine bestimmte Fließgeschwindigkeit, um die Schneidfähigkeit zu haben. Um die abrasive Vermischung von Strahlmittel und Wasser zu vermeiden, bestehen die Wasserschneiddüsen aus sehr harten, hochfesten Materialien wie Wolframkarbid-Keramik-Verbundwerkstoffen.

Vorteile des Wasserstrahlschneidens

Was sind also die Vorteile des Wasserschneidens im Vergleich zu herkömmlichen Schneidmethoden?

Kann in einem weiten Bereich geschnitten werden. Es kann die meisten Materialien wie Metall, Marmor, Glas und mehr schneiden.

Gute Schnittqualität. Das Wasserschneiden erzeugt einen glatten Schnitt, der keine rauen, gratenden Kanten erzeugt.

Keine Heißverarbeitung. Wasserschneiden, da es mit Wasser und Schleifmitteln geschnitten wird, während der Bearbeitung keine (oder nur sehr geringe) Wärme erzeugt, und dieser Effekt ist ideal für Materialien, die durch Hitze beeinträchtigt werden. Wie zum Beispiel: Titan.

Umweltfreundlich. Wasserschneiden wird mit Wasser und Sand geschnitten. Diese Art von Sand erzeugt bei der Verarbeitung keine giftigen Gase und kann direkt entsorgt werden, was umweltfreundlicher ist.

Das Wasserschneiden erfordert keinen Austausch der Schneideinheit, und eine einzige Düse kann verschiedene Arten von Materialien und Formen verarbeiten, wodurch Kosten und Zeit gespart werden.

Nachteile des Wasserstrahlschneidens

Die Kosten für Wasserschneidegeräte liegen nur noch hinter dem Laserschneiden, dem hohen Energieverbrauch, den hohen Wartungskosten und der fehlenden Schnittgeschwindigkeit. Da alle Schleifmittel wegwerfbar sind, werden sie einmalig in die Natur abgegeben. Auch die dadurch verursachte Umweltverschmutzung ist gravierend.

Schnittergebnis beim Wasserstrahlschneiden

Schnittstärke

Die Dicke des Wasserschnitts kann sehr dick sein, 0,8–100 mm, oder sogar dickeres Material.

Schneidgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit des Wasserschneidens ist im Vergleich zum Drahtschneiden und Laserschneiden am langsamsten und für die Massenproduktion völlig ungeeignet.

Schnittgenauigkeit

Das Wasserschneiden erzeugt keine thermische Verformung mit einer Genauigkeit von ±0,1 mm. Wenn eine dynamische Wasserschneidemaschine verwendet wird, kann die Schnittgenauigkeit verbessert werden, und die Schnittgenauigkeit kann bis zu ±0,02 mm betragen, wodurch die Schnittneigung beseitigt wird.

Schlitzbreite

Der Wasserschnittschlitz ist etwa 10% größer als der Durchmesser des Messerrohrs, typischerweise 0,8–1,2 mm. Wenn sich der Durchmesser des Schleifrohrs erweitert, wird der Einschnitt größer.

Schnittflächenqualität

Wasserschneiden verändert nicht die Textur des Materials, das die Schnittnaht umgibt. Thermische Schneidverfahren wie Laserschneiden verändern die Textur um den Schnittbereich herum.

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