Über Jahrmillionen führt die Kraft des Wassers in der Natur zu Auswaschungen und Abtragungen der Erdoberflächen in Form von Erosionen.
Nutzbringend wurde der gebündelte Wasserstrahl bereits vor mehr als hundert Jahren beim Abbau von Tonablagerungen eingesetzt. Aber auch in den kalifornischen Goldminen wurde der Wasserstrahl verwendet, um Goldadern von Gestein und Erdreich zu trennen (vgl. [FRI-04, S.362]). Etwa ab den 1930er Jahren verwendeten amerikanische und russische Ingenieure diese Technologie im Bergbau und zum Putzen von Gussstücken, wobei erstmals mit Wasserdrücken von 100 bar gearbeitet wurde (vgl. [FRI-04, S.362]). Der entscheidende Impuls zum industriellen Einsatz des Wasserstrahles erfolgte Ende der 60er Jahre. 1968/70 wurde die Technik in der Flugzeugindustrie zum Schneiden von Faserverbund- und Schichtwerkstoffen eingeführt. Diese Materialien reagieren besonders empfindlich auf hohe Temperaturen und Drücke. Mit anderen konventionellen Verfahren wird beim Trennen die Struktur (d.h. die Gebrauchseigenschaften) dieser Werkstoffe bis zur Unbrauchbarkeit zerstört (vgl. [FRI-04, S.362]).
Schon 10 Jahre später, etwa 1979/80, gelang der Durchbruch mit der Beimischung von Feststoffpartikeln durch „Injektorprinzip“ [BEC-03, S.48] (Wasserstrahl-Abrasiv-Schneiden) zum Druckwasserstrahl. Mit dieser Verfahrensvariante lassen sich die kompakten, harten und spröden Werkstoffe (sämtliche Metalle, Glas, Keramik, Gestein, Faserverbundwerkstoffe, Holz, Kunststoffe) trennen (vgl. [FRI-04, S.362]).
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 1.1 Geschichte der Wasserstrahlschneidtechnik
- 1.2 Einordnung in die Trennverfahren nach DIN
- 2. Grundlegendes Verfahrensprinzip
- 3. Verfahrensarten
- 4. Wasserabrasivstrahl
- 4.1 Injektorstrahl
- 4.2 Suspensionsstrahl
- 4.3 Maschinen- /Anlagentechnik
- 5. Anwendungsbereiche
- 6. Wirtschaftlichkeit
- 7. Vorteile/ Nachteile
- 8. Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit befasst sich mit dem Wasserstrahlschneiden als Trennverfahren in der Blechbearbeitung. Ziel ist es, das Verfahren umfassend zu beschreiben, von seinen historischen Wurzeln über das grundlegende Prinzip bis hin zu den verschiedenen Verfahrensarten und wirtschaftlichen Aspekten. Die Arbeit analysiert die Vorteile und Nachteile und ordnet das Verfahren in den Kontext anderer Trennverfahren ein.
- Historische Entwicklung des Wasserstrahlschneidens
- Grundlegendes Verfahrensprinzip und die physikalischen Prozesse
- Unterschiede und Anwendungsbereiche verschiedener Verfahrensarten (Reinwasserstrahl, Injektorstrahl, Suspensionsstrahl)
- Wirtschaftliche Aspekte und Einordnung in die Fertigungstechnik
- Vorteile und Nachteile im Vergleich zu anderen Trennverfahren
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik des Wasserstrahlschneidens ein und beleuchtet zunächst seine historische Entwicklung. Beginnend mit der natürlichen Erosion durch Wasser wird die zunehmende technische Nutzung des Wasserstrahls im Bergbau und bei der Bearbeitung von Gussteilen dargestellt. Besonders hervorgehoben wird der Durchbruch in den 1960er und 1970er Jahren mit dem Einsatz in der Flugzeugindustrie und die spätere Entwicklung des Wasserstrahl-Abrasiv-Schneidens, das die Bearbeitung einer Vielzahl von Materialien ermöglicht. Weiterhin wird das Wasserstrahlschneiden nach DIN 8580 eingeordnet und in den Kontext anderer Trennverfahren gestellt. Der Fokus liegt auf der Darstellung des technologischen Fortschritts und der Einordnung des Verfahrens in die Fertigungstechnik.
2. Grundlegendes Verfahrensprinzip: Dieses Kapitel beschreibt detailliert das grundlegende Funktionsprinzip des Wasserstrahlschneidens. Es erläutert den Prozess, beginnend mit der Erzeugung des Hochdrucks durch die Hochdruckpumpe, über die Führung des Wassers durch Hochdruckleitungen bis zum Schneidkopf und der fokussierten Austritts des Wasserstrahls aus der Düse. Der Fokus liegt auf der Umwandlung kinetischer Energie in potentielle Energie beim Auftreffen auf das Werkstück und dem resultierenden Materialabtrag durch mikroskopisch kleine Werkstoffteilchen. Die Bedeutung der hohen Druckverhältnisse und der engen Düsenöffnung für die Schnittqualität wird hervorgehoben.
3. Verfahrensarten: Dieses Kapitel differenziert zwischen verschiedenen Verfahrensarten im Wasserstrahlschneiden. Es beschreibt den Reinwasserstrahl, der vor allem für weiche Materialien geeignet ist, und den Abrasivstrahl, der für härtere Materialien zum Einsatz kommt. Die beiden Hauptvarianten des Abrasivstrahls, der Injektorstrahl und der Suspensionsstrahl, werden im Hinblick auf die unterschiedliche Art der Abrasivmittelzugabe erläutert. Der Schwerpunkt liegt auf der Erklärung der Wirkungsweise und der jeweiligen Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahren in Bezug auf die zu bearbeitenden Materialien.
Schlüsselwörter
Wasserstrahlschneiden, Trennverfahren, Blechbearbeitung, Hochdrucktechnik, Abrasivstrahl, Injektorstrahl, Suspensionsstrahl, Reinwasserstrahl, DIN 8580, Fertigungstechnik, Wirtschaftlichkeit.
FAQ: Wasserstrahlschneiden - Eine umfassende Übersicht
Was ist der Inhalt dieser Arbeit zum Wasserstrahlschneiden?
Diese Arbeit bietet einen umfassenden Überblick über das Wasserstrahlschneiden. Sie beinhaltet eine Einleitung mit der Geschichte des Verfahrens, eine Beschreibung des grundlegenden Prinzips, eine detaillierte Erläuterung verschiedener Verfahrensarten (Reinwasserstrahl, Injektorstrahl, Suspensionsstrahl), eine Analyse der Anwendungsbereiche, wirtschaftliche Aspekte, die Vor- und Nachteile des Verfahrens sowie eine abschließende Zusammenfassung. Zusätzlich werden Zielsetzung, Themenschwerpunkte und Schlüsselwörter genannt.
Welche Verfahrensarten des Wasserstrahlschneidens werden behandelt?
Die Arbeit unterscheidet zwischen Reinwasserstrahlschneiden, welches vor allem für weiche Materialien geeignet ist, und dem Abrasivstrahlschneiden für härtere Materialien. Innerhalb des Abrasivstrahlschneidens werden der Injektorstrahl und der Suspensionsstrahl detailliert beschrieben, wobei die Unterschiede in der Abrasivmittelzugabe erläutert werden.
Wie funktioniert das grundlegende Prinzip des Wasserstrahlschneidens?
Das Verfahren basiert auf der Umwandlung von kinetischer Energie in potentielle Energie. Hochdruckwasser wird durch eine Düse geleitet und trifft mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück. Die immense Kraft des Wasserstrahls führt zum Materialabtrag durch mikroskopisch kleine Werkstoffteilchen. Die hohe Druckverhältnisse und die enge Düsenöffnung sind entscheidend für die Schnittqualität.
Welche Anwendungsbereiche hat das Wasserstrahlschneiden?
Die Arbeit nennt zwar keine explizite Auflistung der Anwendungsbereiche, aber der Text impliziert, dass das Wasserstrahlschneiden in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt wird. Die Erwähnung der frühen Nutzung in der Flugzeugindustrie und die breite Anwendbarkeit des Wasserstrahl-Abrasiv-Schneidens deuten auf eine Vielzahl von Anwendungen hin, die von der Bearbeitung von weichen bis hin zu harten Materialien reichen.
Welche wirtschaftlichen Aspekte werden in der Arbeit behandelt?
Die Arbeit befasst sich mit der Wirtschaftlichkeit des Wasserstrahlschneidens, ordnet es in den Kontext der Fertigungstechnik ein und analysiert die Kosten im Vergleich zu anderen Trennverfahren (ohne konkrete Zahlen zu nennen).
Welche Vorteile und Nachteile werden im Vergleich zu anderen Trennverfahren genannt?
Die Arbeit analysiert die Vor- und Nachteile des Wasserstrahlschneidens im Vergleich zu anderen Trennverfahren. Konkrete Vorteile und Nachteile werden jedoch nicht explizit aufgeführt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das Verfahren in seinen Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten von anderen Trennverfahren abweicht.
Wie wird das Wasserstrahlschneiden nach DIN eingeordnet?
Die Arbeit ordnet das Wasserstrahlschneiden nach DIN 8580 ein und setzt es in den Kontext anderer Trennverfahren.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt der Arbeit?
Die Schlüsselwörter umfassen: Wasserstrahlschneiden, Trennverfahren, Blechbearbeitung, Hochdrucktechnik, Abrasivstrahl, Injektorstrahl, Suspensionsstrahl, Reinwasserstrahl, DIN 8580, Fertigungstechnik, Wirtschaftlichkeit.
Welche historischen Aspekte werden behandelt?
Die Einleitung beleuchtet die historische Entwicklung des Wasserstrahlschneidens, beginnend mit der natürlichen Erosion durch Wasser, über die frühe technische Nutzung im Bergbau und der Bearbeitung von Gussteilen bis hin zum Durchbruch in den 1960er und 1970er Jahren mit dem Einsatz in der Flugzeugindustrie und der Entwicklung des Wasserstrahl-Abrasiv-Schneidens.
- Quote paper
- Björn Wehner (Author), 2005, Trennverfahren für die Blechbearbeitung - Wasserstrahlschneiden, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/44758
