Wasserstrahlschneiden: effizientes und präzises Kaltschneideverfahren
Beim Wasserstrahlschneiden wie man es bei der Adolf Herzog GmbH - Mechanische Werkstätte machen lassen kann handelt es sich um ein Kaltschneideverfahren, welches in die Gruppe der abtragenden Verfahren eingegliedert werden kann. Seinen Ursprung hat das Verfahren im Bergbau, wo es bereits Anfang des 20. Jahrhunderts zum Abschneiden von Ton- und Kiesablagerungen sowie dem Abtrennen von Goldadern von Steinen diente.
Zum Schneiden der Materialien wird ein Hochdruckwasserstrahl aus reinem oder mit einem Abrasivmittel versetztem Wasser erzeugt. Das Wasser wird dabei mit einer Ultrahochdruckpumpe auf einen Druck von rund 4.000 bar gebracht. Es gibt auch Anwendungen und Wasserstrahlschneideanlagen, die Systemdrücke von über 6.000 bar erzeugen.
Tritt das unter Hochdruck stehende Wasser schließlich aus der Edelsteindüse, die einen Durchmesser von rund 0,1 bis 0,5 mm hat, aus. Dabei entsteht ein Wasserstrahl, der Überschallgeschwindigkeit erreicht und ungefähr die Dicke eines menschlichen Haares hat.
Tritt dieser Strahl schließlich auf die Oberfläche des zu schneidenden Materiales auf, dann werden die oberflächennahen Partikel des Werkstoffes abgetragen. Dieser Prozess setzt sich fort, bis schließlich das Material vollständig getrennt ist. Geschieht dies ausschließlich mit reinem Wasser, dann wird hierbei vom Reinwasserschneiden gesprochen. Die mögliche Schnittdicke und Vorschubgeschwindigkeit hängt dabei von der Beschaffenheit der zu trennenden Werkstoffe und des Wasserstrahls ab. Zur Trennung von weichen wie auch zähen Stoffen wie beispielsweise Papier, Textilien, Folien, Zementplatten, Dämmstoffen, aber auch Lebensmittel ist das Schneiden mittels Reinwasser meist das Mittel der Wahl.
Um die Schneidkraft effektiv zu erhöhen, was vor allem bei härteren und dickeren Materialien von Nöten sein kann, kann dem Wasserstrahl in einer Mischkammer am Schneidkopf ein Abrasivmittel beigemengt werden. Als Abrasivmittel dienen meist Oliv- oder Granatsand und machen es möglich, Stoffe wie Keramiken, Stein, Panzerglas, Metallen oder Marmor problemlos zu trennen.
Der große Vorteil des Wasserstrahlschneidens ist die Tatsache, dass durch den Schnittvorgang keine Wärmezonen im Material und damit Aufhärtungen, Verformungen, Materialgefügeänderungen, Risse oder Materialspannungen entstehen können. Zudem hat es auch in puncto Umweltbelastung entscheidende Vorteile: So entstehen keine schädlichen Dämpfe, Rauch oder Mikropartikel. Zugleich ist es auch in der Handhabung und dem Wartungsaufwand sehr nachhaltig. Es muss kein Werkzeug geschärft werden und man erhält dennoch eine schmale Schnittfugenbreite mit wenig Abtrag des Materials. Dies wiederum hat zur Folge, dass durch eine bestmögliche Verschachtelungsdichte eine attraktive Materialausnutzung erreicht wird. Zudem werden durch das Strahlschneiden mit Wasser Fertigteile mit hoher Schnittkantenqualität erzeugt. Dies macht aufwendige Nachbearbeitungsschritte wie Fräsen, Drehen oder Entgraten überflüssig. Vielmehr kann das Verfahren selbst zur Entgratung oder Reinigung von Werkstücken eingesetzt werden.
Wasserstrahlschneidemaschinen bestehen grundsätzlich aus drei Hauptkomponenten. So wird zunächst mittels einer Aufbereitungsanlage das Prozesswasser gefiltert und entsalzt. Dies ist notwendig, um die Komponenten vor Verschleiß zu schützen und deren Lebensdauer zu erhöhen. Die beiden Kernelemente zur Druck- und Wasserstrahlerzeugung sind die Ultrahochdruckpumpe und die Wasserdüse.
