Wasserstrahlschneiden - Grundlagen, Kosten |Schneidforum

Warum ist Wasserstrahlschneiden so beliebt?

Wasserstrahlschneidkopf beim Schneiden im Wasserbett — Wasserstrahlschneidkopf beim Einstechen

Das Wasserstrahlschneiden ist bei vielen Anwendern beliebt, weil es eine Vielzahl von einzigartigen Eigenschaften bietet. Häufig werden seine Vielseitigkeit, die Präzision oder die Tatsache, dass keine Wärme in das Schneidgut eingebracht wird, betont.

Finden Sie heraus, ob das Wasserstrahlschneiden auch eine Option für Ihre Einsatzfälle werden kann.

In diesem Praxisbericht erhalten Sie Schneidwissen von der Wirkungsweise bis zur Wirtschaftlichkeit, für Einsteiger sowie Investitionsentscheider und für Profis, die technische Fragen zu Normen oder zur Kostensenkung haben.

Überblick über das Wasserstrahlschneiden

Kapitel 1: Grundlagen Wasserstrahlschneiden - beschreibt grundlegende Verfahren - Reinwasserstrahl und Abrasivwasserstrahl, seine Einsatzgebiete, was kann man mit Wasser schneiden, welches Material lässt sich nicht mit Wasser schneiden, was sind die entscheidenden Vorteile und Nachteile des Verfahrens

Kapitel 2: Anwendungen, Maschinen und Technologie - Hochdruckpumpen, Arten von Abrasivmitteln, die beiden Schneidverfahren Wasser-Abrasiv-Injektion (WAIS) versus Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl (WAS), Maschinentechnologie und Maschinenunterschiede sowie ein Hinweis zur Wasserstrahlschneidnorm.

Kapitel 3: Wirtschaft, Aktuelles und Praxis hier gehen wir auf die Wirtschaftlichkeit, die Schnittgeschwindigkeit und die Schnittkosten ein unter Berücksichtigung der Schnittqualität, zeigen Kennzahlen auf, stellen Videos vor und geben Tipps zum Maschinenkauf.

Kapitel 4: verweist auf weiterführende Themen, wie der Digitalisierung, Intralogistik, der Software, dem Retrofitting, der Wartung sowie einem praxisbezogenen FAQ-Bereich

Wasserstrahlschneiden sollte nicht als Ersatz für Plasmaschneiden, Laserschneiden oder Brennschneiden verstanden werden. Dieser Ansatz würde dem Nutzen der Wasserstrahltechnologie nicht gerecht werden. Jedes Schneidsystem, jede Schneidtechnologie hat seine Berechtigung, seine Stärken und seine speziellen Aufgabenbereiche. In einem eigenen Kapitel über die Vergleiche der Verfahren erfahren Sie mehr dazu.

Kapitel 1: Grundlagen Wasserstrahlschneiden beschreibt die Funktionsweise, die Arbeitsweisen, das Wasser, das Abrasivmittel, die Schnittqualität und seine Vorteile

Wer hat das Wasserstrahlschneiden erfunden? Wie ist seine Geschichte? Grundlagenartikel

Wasserstrahlschneidverfahren: Reinwasser und Abrasivstrahl

Wasserstrahlschneiden unterscheidet im groben zwei Verfahren: Reinwasserschneiden und Abrasivstrahlschneiden.

Wann verwendet man Nurwasser bzw. Reinwasser oder Abrasiv-Wasserstrahl?

Wasserstrahlschneiden mit einer Hochdruckpumpe für Wasserstrahl-Abrasiv-Anwendung: Druckübersetzer

Weiche Stoffe oder gefrorene Lebensmittel werden mit Reinwasser bzw. Nurwasser im Wasserstrahlverfahren geschnitten. Hierbei wird der Wasserstrahl durch eine geeignete Hochdruckpumpe auf Drücke oberhalb von bis zu 1.000 bar gebracht. Geschnitten wird allein durch die Kraft des Wassers, dass aus einem Schneidkopf durch eine Düse gedrückt wird.

Harte Stoffe hingegen werden abrasiv geschnitten, d.h. dem Wasserstrahl wird ein spezielles Schleifmittel aus einem speziellen Sand beigegeben. Der Schneidkopf einer Abrasiv-Wasserstrahlschneidanlage besteht aus der Wasserdüse (welche aus Saphir, Rubin oder Diamant erzeugt wird), einer Abrasiv-Mischkammer, in der das Abrasivmittel beigemischt wird und dem Fokussierrohr, in der sich der Strahl beruhigt. Hierbei werden Drücke um 3.600 bar bis 6.200 bar eingesetzt.

Was kann man alles mit dem Wasserstrahl schneiden?

Mit Hilfe des Wasserstrahlschneidverfahrens können nahezu beliebige Materialien geschnitten werden.

Einsatzgebiete Nurwasser:

Nahrungsmittelindustrie z.B. gefrorener Fisch
Konsumgüterindustrie: Verpackungsmaterial, Pappe, Papier, Möbel, Babywindel-Produktion
Elektronik-Industrie: Leiterplatten-Trennung
Motorenteile, Dichtungen
Medizintechnik

Einsatzgebiete Abrasiv:

Flugzeugindustrie: Titan- und Glasbearbeitung
Automobilindustrie: Karosseriebearbeitung
Anlagen- und Maschinenbau: Dampfturbinenräder, Leiträder, Guss-Bearbeitung
Marmor, Stein, Kunststoffe, Verbundstoffe, etc.
Aluminium, Stahl, Glas

Was kann man alles mit dem Wasserstrahl NICHT schneiden?

Es gibt kaum ein Material, dass nicht mit Wasserabrasiv geschnitten werden kann. Probleme gibt es jedoch bei spröden Stoffen, bestimmten Keramiken, gehärteten Gläsern, Diamanten, halbflüssigen Stoffe, etc. Diese lassen sich nicht mit dem Wasserstrahl schneiden oder nur mit bescheidenen Ergebnissen. Problematisch wird es z.B. auch bei Wasserstrahlzuschnitt von Einscheibensicherheitsglas ESG.

Wie dick kann der Wasserstrahl schneiden?

Beim Wasserstrahlschneiden durchdringt der Abrasivstrahl Stahl auch über 300 mm Dicke und Granit über 400 mm, ist jedoch bei hohen Geschwindigkeiten eingeschränkt.

Eine Auflistung und der Vergleich zu den anderen Schneidverfahren haben wir tabellarisch für Sie zusammengestellt. Beachten Sie, dass diese Vergleichstabelle sich ständig weiter entwickelt und die Grenzen weiter nach oben verschiebt.

Wasserstrahlschneiden: Vorteile und Nachteile

Das Wasserstrahlschneiden als "kalter Schnitt" bezeichnet werden kann und eine extrem hohe Vielfalt an zu schneidenden Stoffen bietet, wurde bereits erwähnt. Doch kennen Sie auch die 20 weiteren Vorteile?

Und wie alle guten Dinge, besitzt das Wasserstrahlschneiden auch Nachteile über die wir konkret reden, wie beispielsweise der geringen Schnittgeschwindigkeit im Vergleich zu den thermischen Schneidverfahren.

Kennen Sie diese umfangreiche Auflistung der Vor- und Nachteile?

Welche Argumente und Eigenschaften überzeugen Sie am meisten?
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Wasserstrahlschneiden im Vergleich zu Plasmaschneiden

Wann hat das Wasserstrahlschneiden seine Berechtigung? Ist das Plasmaschneiden dem Wasser überlegen? In einer ausführlichen Darstellung zeigen wir die Unterschiede zwischen Wasserstrahl versus Plasma auf.

Kapitel 2: Anwendungen, Maschinen und Technologie - Hochdruckpumpen, Arten von Abrasivmitteln, Schneidverfahren WAIS versus WAS, Wasserstrahlschneidnorm

Funktionsweise einer Wasserstrahlpumpe nach dem Injektor-Prinzip (WAIS)

Wasserstrahlschneiden erklärt: Schnitt durch einen Wasserstrahlschneidkopf: Funktionsweise eines Injektorverfahrens — Schnitt durch einen Wasserstrahlschneidkopf: Funktionsweise eines Injektorverfahrens

Man unterscheidet bei der Wasserstrahltechnik die beiden Verfahren Nurwasser (Reinwasser) und Abrassiv. Wir betrachten hier den komplexen Aufbau eines Injektor-Schneidkopfes für das Abrasiv-Verfahren. Beim Injektor wird zum Hochdruckwasser (1) ein geeignetes Schleifmittel (3) (ein spezieller Granat-Sand) in den Schneidstrahl hinzugemischt. Dieses Abrasivmittel wird beim Injektor-Verfahren über einen Unterdruck aus einem Vorratsbehälter angesaugt und in der speziellen Mischkammer in den Schneidwasserstrahl beigemengt. Das Abrasiv-Sandkorn wird damit auf mehrfache Schallgeschwindigkeit beschleunigt (5) und das Fokussierrohr (4) auf das Material (6) geschossen.

Dies ist einfach dargestellt das Verfahrensprinzip. In der Realität gibt es eine Vielzahl an Prozessparametern, die es zu beherrschen gilt. Das Sandkorn muss bestimmte Eigenschaften aufweisen, Sand aus dem Sandkasten Ihres Kindes ist dafür wenig geeignet. Dieser spezielle Granatsand stammt aus bestimmten Minen dieser Erde.

Das Wasser wird über Hochdruckrohre und spezielle Ventile von der Pumpe zum Schneidkopf geleitet. Die Hochdruckpumpe ist ein Herzstück der gesamten Schneidanlage, die für den konstanten Druck sorgt.

Natürlich darf keine Feuchtigkeit in das Ansaugrohr zum Abarsivbehälter eindringen, da nasser Sand sich nur schlecht befördern lässt.

Und ja, auch die Düse ist eine Herausforderung, denn nur mit einer exakt zentrierten Düse sind einwandfreie Schnitte und ein sauberes Schnittbild herstellbar. Diese Düsen sind enormen Belastungen ausgesetzt und stellen damit ebenso wie das Zentrierrohr und die Hochdruckdichtungen die Verschleißteile dar, auf die wir in den weiteren Betrachtungen tiefer eingehen.

Hydraulische Wasserstrahlhochdruckpumpen

Herzstück einer Wasserstrahlschneidanlage ist die Pumpe. Dabei unterscheidet man grob die zwei gängigen Arten in der Materialbearbeitung. Die Druckübersetzerpumpe und die direktangetriebene Pumpe. Beide Pumpenarten haben ihre besonderen Eigenschaften.

Mit welchem Druck schneidet der Wasserstrahl?

Der Schneiddruck hängt von der Härte des Werkstücks ab. Für Stahl, Metalle, Steine und Granit werden hydraulische Pumpen mit einem Betriebsdruck von 3.600 bis 4.000 bar eingesetzt. Ein konstante Druck reduziert den Verschleiß von Pumpendichtungen, Ventilen und Düsen und verbessert die Schnittqualität. Hydraulische Druckübersetzerpumpen verwenden Intensifier, um Druckschwankungen zu vermeiden. Systeme mit 4.000 bar Schneiddruck sind am häufigsten anzutreffen, aber auch Systeme mit bis zu 6.200 bar werden verwendet. Das Druckwasser wird über Leitungen zum Schneidkopf der Wasserstrahlanlage geleitet, der auf einer Schneidmaschine montiert ist. Der Schneidkopf wird über einen X-Y-Koordinatentisch mit numerischer Steuerung betrieben. Im Schneidkopf der Wasserschneidanlage übernimmt eine Düse aus Rubin, Saphir oder Diamant die Einschnürung des Wasserstrahls. Die Düsenlöcher bei Nurwasseranwendung haben üblicherweise einen Durchmesser von 0,5 mm oder weniger, während sie beim Abrasiv-Verfahren 1,2 mm oder mehr betragen. Für filigrane Schnitte und hohe Genauigkeit kommen beim Wasserstrahlschneiden Düsen mit viel geringerem Durchmesser oder Mikrowasserstrahlschneidanlagen zum Einsatz.

Wasser-Abrasiv-Suspensionsschneidverfahren WASS

Ein relativ neues Schneidverfahren, das WASS Wasser-Abrasiv-Suspensionsschneidverfahren, erlaubt auch das Schneiden von bestimmten spröden Materialien, solange die Härte des Abrasivmittels höher ist als die des Schneidgutes.

Im Unterschied zum Wasser-Abrasiv-Injektionsschneidverfahren wird beim WASS, auch mit WAS abkürzbar, das Abrasivmittel durch einen sehr hohen Druck von z.B. 1.500 bar in den Wasserstrahl eingebracht, so dass ein sehr hoher Wirkungsgrad und höhere Schnittgeschwindigkeiten erreicht werden. Weitere Vorteile liegen in einer höheren Schnittgeschwindigkeit und einem wirtschaftlicheren Schnitt.

Die Unterschiede, Eigenschaften sowie die Vorteile beider Verfahren hat die Hochschule/Universität Chemnitz ausgearbeitet und Schneidforum zur Verfügung gestellt.

Wasserstrahlschneidmaschinen

Wasserstrahlschneiden erfolgt in der Regel mit Hilfe präziser CNC-Schneidanlagen mit entsprechender Automatisierungstechnik. Worauf es beim Kauf einer Wasserstrahlschneidmaschine ankommt, welche Arten man unterscheidet und welche Eigenschaften eine Mikrowasserstrahlschneidanlage besitzt, erklären wir.

Man unterscheidet Flachbettanlagen in Gantry-Brückenbauweise, das sind doppelseitig angetriebene Portalachssysteme, bei denen ein fest stehender Materialauflagetisch das Schneidgut aufnimmt und eine beidseitig, elektrisch synchronisierte Portalachse mit dem Schneidkopf die Schneidbewegung ausführt. Außerdem unterscheidet man einseitig angetriebene Auslegerportale, die sehr platzsparend aufgebaut sind sowie kundenspezifische Großanlagen mit mehreren Schneidköpfen, automatischer Entschlammung des Schneidtisches, Wasser- und Abrasivmittel-, Recyclingsystemen.

Wasserstrahlschneidanlagen werden sowohl für Flachmaterial als auch für die Rohrbearbeitung eingesetzt.

Eine Auswahl an Anbietern für Wasserstrahlschneidmaschinen und -systemen finden Sie in unserem B2B-Branchenportal.

Wir empfehlen den Kauf einer Schneidanlage immer mit Hilfe eines systemischen Lastenhefts, um Überraschungen zu reduzieren und eine kalkulierbare Wirtschaftlichkeit zu erhalten.

Wasserstrahlschneidnorm

Eines der traurigsten Kapitel des Wasserstrahlschneidens ist die fehlende Norm, denn zur Zeit (Stand 2026) es gibt noch keine Norm in Deutschland, die das Wasserstrahlschneiden so detailliert beschreibt wie die ISO 9013 für die thermischen Schneidprozesse. Doch glücklicherweise haben unsere Schweizer Nachbarn eine hilfreiche Norm für das Wasserstrahlschneiden entwickelt - die SN 214001-2010-03: Schweizer Norm speziell für die Beschreibung von Genauigkeiten beim Wasserstrahlschneiden. Diese Norm wird häufig von europäischen Unternehmen eingesetzt.

Darüber hinaus haben einige Schneidbetriebe eigene Hausnormen entwickelt, die es konkret vor Auftragsvergabe anzufragen gilt.

Kapitel 3: Wirtschaft, Aktuelles und Praxis, Wirtschaftlichkeit, Schnittgeschwindigkeit und Schnittkosten, Schnittqualität, Kennzahlen

Schnittqualität beim Wasserstrahlschneiden

Beispiele für Wasserstrahlzuschnitte mit Abrasivmittel bei 4.000 bar Wasserinjektion — Beispiele für Wasserstrahlzuschnitte mit Abrasivmittel bei 4.000 bar

Wasserstrahlschneiden bietet hohe Schnittqualität ohne Verzug, Gefügeänderung oder Materialspannung. Die Genauigkeit liegt bei ± 0,1 mm, mit Mikrowasserstrahltechnik bei ± 0,05 mm. Die Schnittgeschwindigkeit beeinflusst die Qualität, wobei die höchste Stufe 5 langsamste Schnitte mit bester Qualität ermöglicht, so dass auch die mechanische Nacharbeit häufig entfällt. Wir haben zur Schnittqualität eine ausführliche Beschreibung erstellt ...

Wasserstrahl Kosten: Energie, Wasserqualität, Abrasiv, Entsorgung

Was kostet eine Stunde Wasserstrahlschneiden?

Stundensätze für Wasserstrahlschneiden variieren je nach Betrieb, Automatisierung und Schneidaufgabe zwischen 90 und 290 Euro. Schnittkosten pro Meter werden im Schnittkostenrechner ermittelt. Daher zeigen wir in den Kenndaten Eckwerte der Wasserstrahlanwendungen auf und erklären die Schnittkosten umfangreich und detailliert auf einer eigenen Seite. Im Schnittkostenrechner können Sie die Schneidkosten pro Meter Schneidlänge ermitteln.

Was kostet eine Wasserstrahlschneidanlage?

Eine Wasserstrahlschneidanlage benötigt eine Hochdruckpumpe, ein CNC-gesteuertes Koordinatensystem mit Antrieben, eine z-Achsen Höhensteuerung, einen Schneidtisch, ein Abrasivfördersystem und Software. Die Preise variieren stark, von 50.000 € bis über 250.000 €. Die meisten Anlagen kosten zwischen 150.000 und 220.000 €. Schlammaustragsförderer, Wasseraufbereitungsanlagen oder Recyclingsysteme erhöhen den Preis. Spezialanlagen für spezielle Anwendungen, wie die Rohrbearbeitung, können über 0,5 Mio. € kosten.

Wie wichtig ist die Wasserqualität?

Die Wasserqualität ist ein entscheidender Faktor für die Lebensdauer des Systems. Wasseraufbereitungsanlagen, wie Enthärtungs- und Filtersysteme, beeinflussen die Schnittkosten und die Schnittqualität. Die spezifischen Anforderungen an die Wasserbeschaffenheit und Härte werden von jedem Hersteller individuell für sein Pumpensystem definiert. Eine hohe Wasserqualität führt zu einem geringeren Verschleiß von Pumpe, Dichtungen und Düsen, was eine längere Lebensdauer, weniger Störungen, geringere Wartungskosten und Ausfälle zur Folge hat. Mehr dazu unter Wasserqualität ...

Warum ist das Abrasivmittel so wichtig?

Das Abrasivmittel, das mit hohem Druck Metall schneidet, muss bestimmte Härte- und Korngrößenanforderungen erfüllen. Je nach Korngröße variieren der Düsendurchmesser des Schneidkopfes und der Durchfluss an Schneidwasser. Sowohl das Schneidwasser als auch das Abrasivmittel können wieder aufbereitet werden.

Die Kosten für Abrasivmittel schwanken aufgrund von Angebot und Nachfrage. Geeignetes Abrasivmittel stammt häufig aus Australien oder Indien, wobei die Qualität stark variiert. Die Preise liegen von 500,- bis 800,- pro Tonne, in Krisenzeiten auch darüber. Was es alles beim Abrasiv zu beachten gibt, erfahren Sie hier.

Entsorgung Abrasivmittel:

Das Abrasivmittel wird tonnenweise benötigt. Die nicht mehr recycelbaren Reste müssen zusammen mit der Schlacke aus dem Schneidtisch entsorgt werden. Dies übernimmt entweder ein geeigneter Schrotthändler, ein Entsorgungsunternehmen oder sogar der Lieferant des Abrasivmittels.

Kapitel 4: Digitalisierung, Intralogistik, Software, Retrofitting, Wartung, FAQ

Einzigartigkeit der Wasserstrahlschneidtechnik

Wasserstrahlschneidanlagen bieten einzigartige Flexibilität und materialschonende Abtragung. Sie können nahezu alle Stoffe schneiden und haben einen geringen mechanischen Einfluss sowie eine thermische Neutralität, die das Materialgefüge nicht negativ beeinflusst. Aufhärtung der Schnittfugen und Randzonenaufhärtung der Schnittspalte sind keine Probleme.

Nicht ob, sondern wann sollte man das Wasserstrahlschneiden einsetzen?

Das fragliche Thema ist, wann ein Unternehmen sein Produktangebot um zusätzliche Schneidmöglichkeiten erweitern sollte.
Die Wasserstrahltechnik bietet Möglichkeiten für das Schneiden von Stahl, mit einem anderen Stundensatz und anderen Randbedingungen, möglicherweise mit anderen Kunden.
Wasserstrahltechnik ist geeignet für das Schneiden von Materialien ohne Wärmeeinwirkung, ohne Verzug.
Wasserstrahltechnik ist geeignet für das Schneiden einer Vielzahl von Materialien, einschließlich nichtmetallischer Werkstoffe.
Wasserstrahltechnik kann hohe Schnittqualitäten und Genauigkeiten liefern, möglicherweise sogar für Fertigteile.

Auf die Pumpe kommt es an

Wichtigkeit der Pumpe: Für jede Schneidaufgabe gibt es eine bestimmte Hochdruckpumpe. Finden Sie durch eine übersichtliche Darstellung der zur Zeit auf dem Markt häufig anzutreffenden Pumpenarten das ideale Modell für Ihre Anwendung.
Vielseitigkeit des Wasserstrahlschneidens: Ermöglicht die Bearbeitung verschiedener Materialien und die Erschließung neuer Einsatzgebiete.
Vorteile für Unternehmen: Breite Produktpalette und Flexibilität verringern die Abhängigkeit von einzelnen Marktsegmenten und erhöhen die Krisenfestigkeit.

Zukunftsaussichten, Tipps zum Wasserstrahlschneiden

Wer für die Zukunft plant, sollte Wasserstrahlschneiden in sein Portfolio mit hinein denken und überprüfen, ob dieses Verfahren nicht eine potentielle Chance für eine Produkt-Diversifikation beinhalten könnte!

Besuchen Sie zu diesem Thema auch unsere Videothek zum Wasserstrahlschneiden ...

Fazit:

Unternehmen mit breiter Produktpalette, wie Wasserstrahlschneidunternehmen, sind in Krisenzeiten widerstandsfähiger. Die Flexibilität, auf andere Produkte und Einsatzgebiete umzusteigen, macht den Wasserstrahl unverzichtbar in Industrie und Handwerk.

FAQ-Liste zum Thema Wasserstrahlschneiden

Hier finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen. Ist das Passende nicht dabei, zögern Sie nicht mit Hilfe des unten stehenden Formulars Ihre Frage zu stellen. Stammen die Antworten von Dritten, z.B. Anwendern oder Herstellern, so entsprechen diese nicht immer unserer Meinung. Keineswegs sind die Antworten ein Garant dafür, dass diese Tipps auch für Ihren Betrieb zutreffen, da die Randbedingungen in jedem Unternehmen anders sind. Die Antworten stellen keine Beratung dar.

FAQ Wasserstrahlschneiden

Kann man mit Wasserstrahl Rohre Schneiden

Ja, man kann mit Wasserstrahl Rohre schneiden.

Zwei Wege:

1. Wenn die Flachbettmaschine über eine Rotationsachse verfügt, kann man mit „Abstrichen“ Rohre mit Wasserstrahl bearbeiten.
Um dies auch handhabbar zu machen, benötigt man eine spezifische Rohrbearbeitungssoftware. Allerdings muss man in das Rohr ein Opfermaterial einlegen, welches die Strahlenergie aufnimmt, da man ansonsten das Rohr auf der Gegenseite beschädigt oder durchschneidet.

2. Manche Maschinen arbeiten ohne Rotationsachse, das Rohr wird im Wasser direkt geschnitten, indem es in den dafür vorgesehenen Schneidtisch eingelegt wird und ein Drehaggegat übernimmt die Drehung des Rohres. Opfermaterialien sind bei dieser Anwendung nur bei dünneren Rohren notwendig oder wenn man außerhalb des Wasserspiegels arbeitet, um die Rückseite zu schützen.

Schadet das Abrasiv der Wasserstrahlschneidanlage benachbarten Maschinen?

Gemäß unserer Erfahrung stehen in der Regel die Wasserstrahlschneidanlagen in einem gesonderten Raum oder eingehaust.

Sowohl das Abrasivmittel als auch die Feuchtigkeit können die Genauigkeit benachbarter Systeme, z.B. einer Laserschneidanlage beeinträchtigen. Bei hochpräzisen und damit auch empfindlichen Anlagen kann es zu Beschädigungen durch das Abrasivmittel an den Führungsbahnen kommen.

Ich würde daher die Maschinen räumlich voneinander trennen oder einhausen oder man probiert es erst einmal mit Vorhängen, damit die Flexibilität erhalten bleibt.

Welche Norm für Wasserstrahlschneiden?

Die ISO 9013 enthält keine Regeln für das Wasserstrahlschneiden.

Das VDI-Merkblatt VDI/NCG 5210, Blatt 2 befasst sich mit dem Wasserstrahlschneiden. In dieser Prüfrichtlinie wird ein Prüfwerkstück für Wasserstrahlschneiden beschrieben. Sie finden darin die Kenngrößen des Wasserstrahlschnittes, die Qualitäten sowie technische Definitionen. Genauigkeiten werden dort ebenso genannt. Sie können diese Richtlinie ganz normal über den Beuth-Verlag bestellen.

Außerdem steht die schweizerische 2D-Norm für das Wasserstrahlschneiden SN 214001analog zur ISO 9013 zur Verfügung. Auch sie beschreibt die Genauigskeitsklassen beim Wasserstrahlschneiden.

Die Richtlinien definieren 5 Genauigkeitsklassen von Q1 (schlecht) bis Q5 (sehr gut) definiert.

Definitionen: Rauheit Ra, Winkelfehler u, Eckfehler j, Schnittbeginn- und Schnittendefehler t1/t2

Beispiel, Auszug: Klasse Q1: Rauheit Ra 50 ym, Winkelfehler >0,3mm, Eckfehler >3 mm, t1/t2 > 1mm

Klasse Q3: Ra 12,5 µm, Winkelfehler < 0,2 mm, Eckfehler < 1,5 mm, t1/t2 < 0,5 mm

Klasse Q5: Ra 3,2 µm, Winkelfehler < 0,05 mm, Eckfehler < 0,25 mm, t1/t2 < 0,1mm

(Grenzwerte gültig bei max 4.000 bar und nur für eine bestimmte Materialdicke. Alle Angaben ohne Gewähr.)

Schneiden von dünnen Edelstahlblechen

Wie schneidet man dünne Edelstahlblechen von 1 bis 15 mm Materialdicke am besten?

Wenn wir annehmen, dass Sie eine Hochdruckpumpe mit einer Leistung von 50 PS entsprechend 37 kW einsetzen, welche in der Industrie häufig anzutreffen sind, schlagen wir bei einem Wasserdurchsatz von 3,8 Litern/Minute und 4.000 bar Schneiddruck folgende Einstellungen vor:

- Wasserdüsengröße von max. 0.35 mm Durchmesser

- Zur Wasserdüse 0.35 mm passt ein Fokussierrohr 1.0 mm.

- Bei der Düsenkombination 0.35/1.0 wird in der Regel Abrasivsand mit 80 mesh verwendet.

Somit haben Sie eine ideale Kombination, um schnellstmöglich Ihre Materialien zu schneiden.

Schneiden von Dämmmaterialien

Lässt sich einseitig selbstklebende Schaumstoffrollenware auf Basis synthetischen Kautschuks (FEF) aber auch Melaminharzplatten, Steinwolle mit verschiedenen Kaschierungen und Filtermatten (aus PUR Polyester oder Vliesstoffe) schneiden und kommen evtl. auch andere Fertigungsverfahren in Frage?

Dämmmaterialien können z. B. auch mit einer CNC-Kaltdraht-Schneidemaschine oder einem klassischen Dämmstoffschneider geschnitten werden.

Wobei sich Aufgrund der Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten das Fertigungsverfahren Wasserstrahlschneiden für das Schneiden von Konturschnitten eignet. Bei Nur-Gerade-Schnitten ist eine Wasserstrahlanlage vielleicht etwas überdimensioniert.

Mit der Wasserstrahlanlage können nahezu fast alle Materialien geschnitten werden, seien es Fliesen, (Moos-)Gummi, Kunststoffplatten, Vliesstoffe u. s. w. bis hin zu Wolframcarbid, um auch mal den oberen Grenzbereich zu nennen. Dort wo nicht gewünscht auch ohne Abrasivmittel / Schneidsand.

Die Einstellungen der Schneidanlage kennt entweder der Maschinenbediener oder der Maschinenhersteller und das Handbuch.

Wie am besten den Sand aus dem Catcher holen?

Ja, es gibt Eigenbau-Lösungen. Doch aufpassen - nie selber an einer Maschine herum fummeln, wenn sie noch Garantie hat - die erlischt sonst. Außerdem auf die anderen Gefahren achten, undichtes Wasserbecken, Ungültigkeit der CE, Verletzung der Maschinenverordnung etc. oder sonstige Komplikationen, daher würde ich es lieber vom Profi machen lassen, aber das muss jeder für sich selbst entscheiden!

Eine Variante, den Sand heraus zu holen, ist mit einer Kaskade zu arbeiten, bei der der Sand Zeit findet, sich abzusetzen. Problem: Erstens, die große Sandmenge und zweitens, wie bekommst Du den Bodensatz nach oben? Du kommst da wohl nicht daran vorbei, den Einsatz eines Kratzförderes bzw. einer Schnecke, eines Fördergangs etc. (Hersteller bieten hier verschiedene Systeme an) einzuplanen. Dazu musst Du an den Tisch ran. Der Kratzförderer oder die Schnecke holen den Sumpf an die Oberfläche und befördern ihn in ein anderes Becken/Behälter/System, z.B. in die Kaskade. Manche Hersteller arbeiten mit zwei elektrischen Pumpen (zum Absaugen und zum Spülen) und einem Kaskadenbecken, in dem dann mehrere Big-Bags eingehängt sind. Wenn diese richtig eingehängt sind, sollte auch nicht allzuviel Sand daneben fallen. Wobei das Wasserstrahlschneiden natürlich schon mal von Natur aus keine Reinraumtechnik ist.

Fokussierrohr Verstopfung

Ein Anwender berichtet, dass das Fokussierrohr sich ständig mit Sand verstopft! Er betreibt ein großes Becken mit zwei Portalen, wobei ein Portal sauber arbeitet und die Störung nur beim zweiten Portal auftritt, obwohl beide Portale den Sand aus der gleichen Quelle erhalten!

Für eine Ferndiagnose sind weitere Parameter notwenig, wie Düsengröße und Fokussierrohrdurchmesser, Sangröße, Sandmenge pro Minute, Höhe des Schneiddruckes der HD-Pumpe?

Folgende Tipps wurden ohne Gewähr erteilt:

1. Vergrößere den Fokussierrohrdurchmesser von 0,76 auf 0,92mm.

2. Überprüfe die Pumpe, möglicherweise schaltet sie sich nach wenigen Minuten mit der Sandzugabe ab, wenn der Druck zu gering ist.

Abrasivstau beim Wasserstrahlschneiden vermeiden?

Wir haben vor ein paar Wochen unsere erste Wasserstrahlschneidanlage in Betrieb genommen mit 4 Schneidköpfen. Nun haben wir alle Nase lang (ca. alle 5 Std) einen Abrasivstau. Der Sand wird feucht.

Wir schneiden: Edelstahl 1.4301 in 30 mm Dicke mit einem Schneidkopf bei einem Druck von 3.600 bar. Die Fördermenge Abrasiv beträgt 30 kg/h vom Typ GMA ClassicCut TM 80 mesh. Als Düse wird Teracore Ø0,35 eingesetzt.

Ein Abrasivstau kann zwar schon einmal auftreten, sollte aber eher die Ausnahme als die Regel sein. Das Abrasiv darf jedenfalls nicht feucht werden und das ist auch nicht normal.

Für dieses Problem könnte es mehrere Gründe geben.

1. Wo wird der Sand feucht?

1.1 nur unten bei der Mischkammer
1.2 von oben, von der Abrasiv Dosierung

Lösung:

Zu 1.1 → Baue Druck mit der Hochdruckpumpe auf und beobachte, ob beim Fokusierrohr oder bei der Mischkammer Wasser austritt.

Das wird nicht viel sein, meist tropft das nur etwas. Wenn Ja, dann muss der Dichtungssatz des Schneidkopfes getauscht werden.

Zu 1.2 → Zwar sehr unwahrscheinlich aber könnte es sein, dass das Wasser auf die Dosierung gelangt und dadurch das Abrasiv feucht wird? Die Abrasivdosierung selbst ist zwar mit einer Dichtung ausgestattet aber Wasser findet immer seine Wege.

2. Wann tritt der Abrasivstau genau auf?

2.1 Während des Schneidens

Eventuell ist die Düse, das Fokusierrohr oder die Mischkammer defekt

2.2 oder nur beim Einstechen

Je nach Parametrierung gibt es Abrasivschaltzeiten. Abhilfe für das Problem könnte das Leersaugen des Abrasivschlauches bringen. Bei 580 g/min legt sich schon etwas Abrasiv vor der Mischkammer ab, welches beim erneuten öffnen des Schneidkopfes dann nicht schnell genug abtransportiert werden kann.

3. Auch eine falsche Düsen/Fokusierrohrkombination kann zu wiederkehrenden Abrasivstaus führen.

Filteranlage Schneidbecken verstopft beim Schneiden von Gummi

Beim Schneiden von größenteils Gummi füllt sich das Schneidbecken sehr schnell, z.B. schon nach wenigen Monaten, mit Schlamm. Obwohl eine Filteranlage mit einer Schlammpumpe und auch eine Aufwirbelung des Wasserbeckens vorhanden sind. Leider funktioniert die Filterung nur etwa eine Woche, danach ist das Bigpac nicht mal 1/5 gefüllt und verstopft. Auch andere Filtersäcke von verschiedenen Firmen funktionieren nicht. Woran kann das liegen?

Normale Entschlammungsanlagen, wie sie beim Abrasivschneiden verwendet werden, funktionieren für Gummischlamm nur bedingt. Für diesen Einsatzfall gibt es spezielle Filteranlagen, die nicht mit Säcken arbeiten. Informieren Sie sich hierzu bei den Herstellern, die Sie im Marktplatz des Schneidforums finden.

Damit die Konturen beim Schneiden gut aussehen, sind einige Einstellungen zu ändern.

ardox© ist wesentlich langsamer zu schneiden wie vergleichsweise Baustahl S235 oder S355. Aus unserer Erfahrung um den Faktor 2.5 langsamer.

Die Abrasivzufuhr muss erhöht werden, evtl. müssen die Einstichwege geändert werden.

Besonders sollte man auf eine optimale Kombination aus Düsendurchmesser und Fokussierrohr achten.

Kann man Edelmetalle wie Gold, Silber, Palladium oder Platin mit dem Wasserstrahl schneiden?

- Kann man Edelmetalle mit Purwasser bis 10 mm Dicke schneiden?

Ohne Abrasiv, also mit Purwasser zu schneiden ist allerdings nur bedingt möglich. Es sind 6000 bar notwendig, man kann trotzdem nicht bis 10 mm schneiden und die Qualität der Schnittkante lässt sehr zu wünschen übrig. Alles in allem ist das Reinwasserschneiden dieser Materialien nicht wirtschaftlich.

- Ist es möglich das Schneidmaterial (Kerbmaterial, Späne) zu 100% zu filtern?

In diesem Anwendungsbereich sollte unbedingt zu nahezu 100% das Abrasiv-Schnittgut-Gemisch aufgefangen und in eine Scheideanstalt gegeben werden. Die Schneidanlage muss so gestaltet sein, dass möglichst kein Abrasiv in oder auf der Anlage verbleibt. Das Auffangen des Kerbmaterials ist, sofern der Hersteller diese Funktion besitzt, fast zu 100% möglich. Es bleibt nur die Möglichkeit der Wiederaufbereitung des Abrasiv-Schnittgut-Gemisches, um die wertvollen Edelmetalle wieder zurück zu gewinnen.

- Kann man dünne Blechstreifen zb. 25 x 25 x 2 mm schneiden ohne dass der Strahl das Blech wegbläst?

Blechstreifen 25x25x2 mm lassen sich so schneiden.

Wie kann man feine Konturen schneiden und gravieren?

Anstelle einer Abrasivdüse mit einem Durchmesser von 0,8 mm setzt man eine Düse mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,5 mm ein.

Hierbei muss die Ausrichtung zwischen Wasserdüse und Abrasivdüse sehr exakt erfolgen, damit der Strahl nicht durch Reflektionen abgelenkt wird.

Beim Schneiden / Gravieren mit einer kleineren Düse, sollte aufgrund der Prozesssicherheit auf ein Abrasiv mit >120 Mesh zurückgegriffen werden.
Auch sollte hierbei die Menge des Abrasivmittels entsprechend den neuen Prozessparametern angepasst werden.
Mit diesem Strahl, lassen sich sehr feine Konturen und Gravuren herstellen.

Wie schneidet man Kunststoff mit einer Stärke von 40 mm, so dass man den Startpunkt nicht sieht?

Die Ursache für diesen Schneidfehler liegt meistens an der kurzen Verweilzeit am Ende der Kontur. Wenn der Strahl noch einen kleinen Augenblick an ist und die Maschine steht, wird sofort das Material ausgewaschen. Am besten ist es, mit möglichst kleinem Winkel oder 0 Grad aus der Kontur rauszufahren am Ende.

Arbeitssicherheit: Können die Hochdruckrohre platzen?

Sicher hat man sich schon gefragt, was passiert, wenn so eine Hochdruckverrohrung platzt oder um die Ohren fliegt?

Risse in Hochdruckrohren können auftreten und es ist nicht vorhersehbar. Ursachen können Unregelmäßigkeiten im Material sein, die sich langsam nach außen arbeiten und die pulsierende Druckbelastung, die wiederum vom Schneidprozess abhängt. Eine genaue Standzeit kann für Hochdruckrohre aus diesen Gründen nicht angegeben werden. Sie kann erfahrungsgemäß zwischen wenigen Monaten und mehreren Jahren liegen.

Risse in Hochdruckrohren treten nach unserer Erfahrung der Hersteller zu 99% in Längsrichtung (Fertigungsrichtung der Hochdruckrohre) auf. Der Riss stellt eine Vergrößerung des Auslass-Querschnittes neben der Düsenöffnung dar. Aufgrund dessen kann sich nicht mehr der erforderliche statische Druck (Staudruck) im Hochdrucksystem aufbauen, der ja bekanntermaßen in der Wasserdüse in kinetische Energie umgesetzt wird.

Risse sind im Verhältnis zur sehr kleinen Düsenöffnung groß, so dass ein Druckabfall im Hochdrucksystem geschieht, der wiederum dazu führt, dass das Wasser mit relativ geringem Druck aus dem Riss sprüht. Das „Sprühen“ bezeichnet dann auch gleich den nicht definierten Wasseraustritt. Es handelt sich in keinem Fall um einen schneidfähigen Strahl mit relativ wenig Druck. Allerdings ist dieses sprühende Wasser meist warm bis heiß, da sich Wasser erwärmt, wenn es sich durch eine Öffnung presst.

Die langläufige Meinung, dass ein Hochdruckrohr abreisen und dann wild um sich schlagen kann, kommt wohl aus der Hydraulik. In der Hydraulik ist es allerdings so, dass wir wesentlich mehr Fördermenge im Verhältnis zum Druck haben. Diese Fördermenge führt zum „wild“ um sich schlagenden Hydraulikschlauch, wenn dieser abreist. Diesen Fall kann es bei einem Hochdrucksystem mit z.B. 4000 bar und 3.8 Liter/min Fördermenge nicht geben. In der Regel reisen entsprechend gefertigte 4000 bar Hochdruckrohre nicht komplett ab, es sei denn sie werden von außen mechanisch abgerissen, und zweitens kann eine Hochdruckpumpe für das Wasserstrahlschneiden keine ausreichende Menge nachliefern, wenn ein Riss oder eine andere Öffnung (z.B. lockere Verschraubung) im Hochdrucksystem neben der kleinen Düsenöffnung entsteht. Gute Hochdruckpumpen schalten auch nach kurzer Zeit ab, wenn die Abnahmemenge überschritten wird.

Zum Schutz gegen eventuell austretendes Sprühwasser setzen manche einen Metallschutzschlauch ein, der zwischen den Fittings auf das Rohr gezogen wird. Dieser kann in den meisten Fällen das direkte Sprühen aus einem Riss verhindern.

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