FAQ

Snijden met hoge druk – De bijzonderheid van waterstraalsnijden

Een van de bijzondere kenmerken van waterstraalsnijden is zeker de basistechniek van dit proces: snijden met hoge druk.

De waterstraal wordt opgewekt via een hogedrukpomp. Het te verwerken materiaal wordt gescheiden met zuiver water of door toevoeging van scherp snijzand. Op het gebied van waterstraalsnijden wordt de hogedrukpomp (HDP) dan ook vaak “het hart” van het waterstraalsnijsysteem genoemd.

Bij STM zijn alle waterstraalsnijmachines desgewenst uitgerust met een hogedrukpomp. Hiervoor heeft STM competente partners met jarenlange ervaring gevonden. Met perfect op het systeem afgestemde pompen laat STM haar klanten profiteren van knowhow, ervaring en expertise in een modulair waterstraalsnijsysteem en biedt zo alles uit één hand.

Pomp met drukversterker of direct aangedreven pomp, bij STM krijgt u een volledig functioneel waterstraalsnijsysteem incl. geschikte hogedruktechnologie.

Bij de eerste aanschaf of vervanging van een (waterstraal)snijsysteem bepaalt vooral het te bewerken materiaal de technische eisen. Voor waterstraalsnijden met hoge druk wordt een onderscheid gemaakt tussen twee fundamentele procesvarianten:

Snijden onder hoge druk met zuiver water – ook wel “schoon water” genoemd – en snijden met water met toevoeging van abrasief zand. Een waterdruk van 3.500 tot 6.000 bar is hier gebruikelijk.

Vanwege de vele toepassingsgebieden voor het snijden met hoge druk krijgt u van STM een advies op maat voor uw toepassing dat voldoet aan uw eisen, maar tegelijkertijd de meest budgetvriendelijke waterstraaloplossing mogelijk maakt.

Dankzij het modulaire ontwerp zijn er nauwelijks grenzen aan het hogedrukwaterstraalsnijden, aangezien hardware en software op elk moment kunnen worden geüpgraded of aangepast.

Vraag je je af hoe je met een waterstraal moet snijden?

Om precies te zijn wordt de snijkracht geleverd door de hoge waterdruk. De waterstraal is slechts het gereedschap van de hoge druk. De snelheid van de waterstraal speelt de hoofdrol in dit moderne scheidingsproces.

Bij de vervaardiging van dit uiterst precieze gereedschap wordt water bij 4000 tot 6000 bar versneld tot Mach 2 tot Mach 3 (twee tot drie keer de lucht-geluidssnelheid). Hierdoor kan de waterstraal zijn unieke snijkracht ontwikkelen.

Met zuiver water kunnen zachte materialen zoals schuim, voedsel of plastic worden gesneden. Als aan de waterstraal abrasief zand (meestal granaatzand) wordt toegevoegd, kunnen zelfs de hardste materialen zoals steen, metalen of glas worden gescheiden. Bovendien moet u bij het snijden met waterstralen op veel andere onderdelen letten, zoals de juiste snijkop of de hogedrukklep.

Bij STM adviseren wij u graag over het juiste waterstraalsnijsysteem voor uw individuele eisen. Zo kunnen zelfs bijzonder dikke materialen (tot 300 mm) worden gesneden met een STM-waterstraalsnijsysteem.

De vervorming van het gesneden materiaal wordt bij conventionele snijprocessen veroorzaakt door thermische invloeden (bv. bij plasmasnijden of lasersnijden). Snijden zonder vervorming wordt daarentegen mogelijk gemaakt door waterstraalsnijden. Dit bespaart kostbare productietijd bij het nabewerken van gesneden werkstukken.

Snijden met een waterstraalsnijsysteem is het klassieke koud snijden en maakt het mogelijk een grote verscheidenheid aan harde en zachte materialen te snijden zonder bramen en zonder materiaalvervorming.

Bij het CNC waterstraalsnijden versmelten software en machine tot één gereedschap waarmee ambachtslieden en industriële productie digitaal kunnen werken of produceren. Dit gebeurt met CNC-waterstraalsnijden op een individuele, flexibele en gebruiksvriendelijke manier, waarbij de digitale en analoge manier van werken worden gecombineerd.

Deze fabricagemethode wordt vaak gebruikt voor de productie van prototypes, in de gereedschapsbouw, maar ook voor de productie van kleine en grote series.

Het proces is eenvoudig:

Het monster wordt ofwel analoog gefotografeerd en dus gedigitaliseerd door de STM SmartCut-software, ofwel reeds digitaal, in gangbare formaten, geïmporteerd en verwerkt. (.dwg., .dxf, .step, .ai, .iges of ook formaten van Trumpf of Bystronic zijn mogelijk)

Noodzakelijke correcties kunnen eenvoudig en intuïtief digitaal worden uitgevoerd via de software. Bovendien kan bij het CNC-waterstraalsnijden het te bewerken materiaal en de bestaande materiaaldikte voor het toekomstige werkstuk worden geselecteerd. Het programma biedt onmiddellijk een berekening van de eigen kosten van de productie en de adviesprijs (SRP).

Voor een transparante orderverwerking kan aan het einde van de productie een werkrapport worden gegenereerd, waarin onder meer het materiaal en de verwerkingstijd worden gedocumenteerd. Dit maakt een nauwkeurigere, gedocumenteerde productie en mogelijkheden voor effectieve optimalisatie mogelijk.

Bij CNC-waterstraalsnijden wordt het werkstuk meestal zonder toezicht van de werknemer geproduceerd, waardoor nieuwe middelen worden gecreëerd.

Waterstraalsnijden is een modern alternatief voor lasersnijden. De voordelen zijn duidelijk:

Een grote verscheidenheid aan materialen kan flexibel worden gesneden met de waterstraal. Deze variëren van glas tot kunststoffen, hout, keramiek en metalen tot speciale metalen zoals gesinterd metaal, bimetaal, verenstaal, titanium, Inconel of platina, en nog veel meer.

De verwerking van het materiaal vindt plaats zonder warmte-inbreng en dus zonder structurele veranderingen. Dit betekent dat er geen door warmte beïnvloede zones zijn en dus geen extra vervorming door warmte. Waterstraalsnijden is daarom een uiterst populair alternatief voor lasersnijden, omdat het koude snijproces geen verdere afwerking of nabehandeling van het werkstuk vereist als gevolg van materiaalveranderingen door het snijproces.

Vergeleken met snijden met lasersnijsystemen kan waterstraalbewerking ook zeer uiteenlopende materiaaldiktes snijden. Deze variëren van 0,1 mm tot 300 mm materiaaldikte. Deze kunnen in dit bereik praktisch zonder aanpassing van de snijkop worden gesneden, gewoon door de parameters in de STM-snijsoftware te wijzigen.

Waterstraalsnijtechnologie gaat terug tot een Duitse tandarts die aan het begin van de 19e eeuw een patent kreeg voor het boren van tanden.

De technologie van het waterstraalsnijden in de huidige industriële productie is daarentegen gebaseerd op het principe van de kinetische energie die een waterdruppel heeft wanneer deze met een bepaalde snelheid uit de waterstraalpijp komt. Het watermondstuk heeft de cruciale taak om het water onder hoge druk te concentreren. Het watermondstuk is net groot genoeg zodat de druk niet wegvalt. Gewoonlijk is de spuitmonddiameter voor waterstraalsnijden 0,1 – 0,5 mm.

De waterdruppels komen op met een bepaalde snelheid, afhankelijk van de druk. Bij 4000 bar bijvoorbeeld bedraagt de snelheid van de straal 640 m/s. Bij deze snelheid scheiden de waterdruppels allerlei zachte materialen zoals plastic, schuim, kurk, vilt en soortgelijke materialen.

Als metalen, keramiek, glas of andere harde materialen met het waterstraalsnijproces moeten worden gesneden, moet zand (abrasief) worden toegevoegd in een mengkamer met onderdruk na de waterstraalpijp.

Hiervoor wordt granaatzand met een korrelgrootte van 0,1 tot 0,3 mm gebruikt. Het granaatzand is zeer hard, scherp en zwaar genoeg om een zeer goed snijresultaat te bereiken. Tegelijkertijd is het niet giftig en kan het gemakkelijk worden gerecycleerd en vervolgens verwijderd.

Gewoonlijk wordt bij het waterstraalsnijden gebruik gemaakt van een 0,35 mm watermondstuk bij 4000 bar, 3,4 liter water en 450 g zand/minuut voor het snijden.

De snijtechnologie of het snijproces met waterstraal is ook zeer flexibel, aangezien verschillende materialen, te beginnen met glas, steen, hout, keramiek, tot schuim, vilt, kurk en metalen in verschillende diktes kunnen worden gesneden zonder warmte-inbreng.

Meer dan 80% van de waterstraal gebruikers wereldwijd snijden met een nauwkeurigheid van ±0,1mm of minder.

Het grootste voordeel is de vermindering van het snijgeluid tot minder dan 75 dBA. Een negatieve kant van onderwatersnijden is dat je het werkstuk tijdens het snijden niet of nauwelijks kunt zien. Werkstukken worden ook onder water gehanteerd – tenzij u een waterpeilcontrole in de watertank hebt. Er zij ook op gewezen dat het snijproces bij een overlapping van 1 mm met water een prestatievermindering van ongeveer 5% ondervindt.

Tot 200 mm dik staal en titanium worden op productiebasis gesneden. Er zijn gevallen waarin diktes van 300 mm en 400 mm zijn gesneden. De meeste gebruikers snijden echter materiaal met een dikte tussen 10 mm en 60 mm.

Dit hangt af van de prestaties van de HP-pomp of de watersproeier.

De kerf is ongeveer 15% breder dan de diameter van de scherpstelbuis. Met een 0,8 mm focusseerbuis is de kerf 1,0 mm breed. Naarmate de diameter van de scherpstelbuis toeneemt, wordt ook de kerf breder.

De resulterende conus is een functie van de snijsnelheid. De grootst mogelijke conus is gelijk aan de maximale snijbreedte aan het oppervlak van het materiaal (ex: 0,8 mm) en 0,0 mm aan de onderkant van het materiaal. Bij het verminderen van de snijsnelheid wordt de conus ook kleiner tot je parallelle zijden krijgt. De gebruikelijke conus voor precisiesnedes ligt tussen 0,05 en 0,10 mm.

Bij de meeste materialen creëert de waterstraal zijn eigen startgat (schot) zonder verdere inspanning. Voor sommige composieten moet de pompdruk worden verlaagd en moet een speciaal vacuümsysteem worden gebruikt.

Van 700 mm water in de watertank.

Er zijn de volgende minimale waterkwaliteitseisen:

• pH-waarde 7,0 – 8,5
• Carbonaathardheid 20 – 60 ppm komt overeen met 2 – 6 ° dH
• Calciumcarbonaat (Ca) 35 – 107 ppm
• Chloridegehalte (Cl) ? 100 mg/l
• Inlaattemperatuur voor voedingswater 10 – 25 °C
• Elektrisch geleidingsvermogen bij +25°C 450 µS/cm
• Filtraat droog residu 350 mg/l
• Vrij opgelost chloor 1 mg/l
• Inlaatdruk voedingswater 0,2 – 2,5 MPa

Afwijkingen van deze waarden leiden tot een kortere levensduur van de hogedrukafdichtingen van de pomp en de sproeiers. Een wateranalyse en, indien nodig, een passende waterbehandeling wordt daarom aanbevolen.

Er moet rekening worden gehouden met een aansluitvermogen van 37 kW per geïnstalleerde slijpkop.

Gebruik verschillende snijkoppen als u veel identieke onderdelen wilt produceren. Ofwel wordt een tweede snijkop aan de bestaande z-as bevestigd, ofwel wordt een tweede z-as geïnstalleerd waaraan dan verdere snijkoppen kunnen worden bevestigd. Belangrijk hierbij is dat elke afzonderlijke snijkop dezelfde druk en hetzelfde debiet moet krijgen om een gelijkmatige snede te kunnen realiseren.

De hogedrukafdichtingen moeten worden vervangen als ze lekken! Bij een constante werkdruk van 400 MPa moeten de dichtingen na 400 tot 1.200 snij-uren worden vervangen.

Granaatzand is verreweg het meest gebruikte schuurmiddel. Het overtuigt op het gebied van aanschafkosten, snijsnelheid, levensduur van de mengkop en gezondheidsrisico. Andere schuurmiddelen bevatten olijfzand, aluminiumoxide en sommige kunstmatige materialen.

Voor optimale snijprestaties is een werkdruk van 400 MPa nodig:

• Mondstuk 0,15 mm / Focus 0,6mm 150g/min
• Mondstuk 0,25 mm / Focus 0,8 mm 350g/min
• Mondstuk 0,35 mm / Focus 1,0 mm 450g/min

De steunroosters gaan vele snij-uren mee, mits u niet steeds op dezelfde plek snijdt. De roosters kunnen worden verplaatst, verwisseld en omgekeerd, zoals bij laser- of plasmasnijsystemen.

Scherpstellen van goed keramisch hardmetaal gaan ongeveer 100 uur mee. Scherpstellen gemaakt van keramisch hardmetaal van de hoogste kwaliteit gaan ongeveer 30% langer mee dan die van andere materialen.

Een dergelijke focusseerbuis kan, met een verlenging van de diameter met 0,5 mm, tot 150 snij-uren uitvoeren. Veel van onze klanten gebruiken reeds licht gebruikte brandpunten voor de productie van onderdelen waarvoor geen hoge nauwkeurigheid vereist is.

Eén saffiermondstuk gaat 25 snij-uren mee. Een diamanten straalpijp (de hoogste straalpijpkwaliteit) gaat veel langer mee, maar kost 30 keer meer en wordt normaal gesproken alleen gebruikt voor zuiver waterstraalsnijden.

Met STM SmartCut kan de flexibiliteit van de waterstraal volledig worden benut. Tegelijkertijd is de bediening zeer eenvoudig dankzij de voorgestelde strategieën en de intuïtieve gebruikersinterface. De software communiceert rechtstreeks tussen het waterstraalsnijsysteem en een standaard kantoor-pc als CNC-besturingseenheid. StM SmartCut maakt een snellere verwerking van snijbehoeften mogelijk en vereist geen speciale CNC- of EDP-kennis.

Aangezien de op het werkstuk werkende kracht zeer gering is (minder dan 1 kg voor precisiesnedes en minder dan 5 kg voor gemiddelde snedes), is er geen complexe kleminrichting nodig. De meeste gebruikers gebruiken eenvoudige lichte gewichten om hun werkstukken stabiel te houden.

Lasersnijden is een zeer productief proces. Toch heeft de waterstraal enkele voordelen ten opzichte van de laser:

• Geen krachtbeperking
• Geen problemen met reflecterende materialen zoals messing en aluminium
• Geen warmte-invloed, dus geen verbranding en geen verandering van de materiaalstructuur door warmte
• De waterstraal kan worden gebruikt voor het reinigen van warmtegevoelige materialen zoals plastic, rubber of composietmaterialen, alsook glas, steen en zeer harde materialen.
• Keramische snede
• Materiaalverandering: alleen de snijsnelheid wordt veranderd. Gas noch optiek hoeven te worden vervangen
• Andere snijkoppen kunnen zonder extra kosten worden gemonteerd voor een langere productie.
• Het onderhoud van laserapparatuur is gespecialiseerder en moeilijker uit te voeren
• Afstand tussen mondstuk en materiaal is lang niet zo kritisch
• Waterstraalsystemen zijn minder kapitaalintensief in aanschaf dan lasers

EDM is zeer nauwkeurig, maar ook zeer traag. Het vereist ook een elektrisch geleidend materiaal en veroorzaakt een verandering in de materiaalstructuur door warmte.

Als u zowel door de rand van het materiaal als door gaten wilt snijden of blinde gaten en schroefdraad wilt maken, is de abrasieve waterstraal meestal veel sneller, gemakkelijker te programmeren en ook goedkoper dan een frees.

Dit is vooral te danken aan het feit dat we in één keer doorsnijden en dat we geen metaalspanen produceren. Bovendien is afval in zijn geheel meer waard dan in chips.

Plasmasnijden is een hitteproces. Het voegt grote hoeveelheden warmte toe aan het werkstuk en laat een warmte-beïnvloede zone achter.
Het oppervlak dat door een waterstraal wordt gecreëerd is over het algemeen beter. Er is geen braam aan de onderkant van het materiaal, dus afwerking is niet nodig. Voor de abrasieve waterstraal geldt geen beperking van de snijkracht en meerdere werkgebieden van een straal kunnen dicht bij elkaar liggen.

Meestal wordt loonsnijden op abrasieve waterstraalsnijmachines aangerekend tussen € 120,00 en € 220,00 per uur.

De kosten per uur beginnen bij € 19,00 voor een kleine snijkop (nozzle: 0,15 mm / focus 0,6 mm) en lopen op tot € 35,00 voor een grote snijkop (nozzle 0,35 mm / focus 1,0 mm). Het bedrag omvat alle machinekosten. Arbeid, leasing en afschrijving moeten nog worden toegevoegd.

Het straalmiddel kost momenteel ongeveer 450 euro per ton.

Hij zal worden afgesneden. De veiligheidsuitrusting rond de machine werd dan ook zeer zorgvuldig gepland. Voor gebruikers van abrasieve waterstraalsnijmachines gelden strengere veiligheidseisen dan voor de meeste machinisten in andere bedrijfstakken.

De geluidsproductie tijdens het waterstraalsnijden hangt af van de afstand van de vrije straal tot het werkstukoppervlak – d.w.z. de afstand die de waterstraal bij supersonische snelheid in de lucht aflegt. Als u onder water snijdt, daalt het geluidsniveau onder de 75 dBA. Bij het snijden boven water neemt het geluidsniveau toe tot 105 dBA, afhankelijk van de afstand van de snijkop tot het werkstukoppervlak. In extreme gevallen wordt het hele werkoppervlak bedekt.

Noch het water, noch het granaatzand bevatten giftige stoffen. Zodra de zwevende stoffen zijn neergeslagen of uitgefilterd, kan het water in het kanaal worden geloosd. Het straalmiddel kan als bouwafval worden verwijderd. Als het verwerkte materiaal giftig of gevaarlijk voor de gezondheid is, moeten afvalwater en straalmiddel als speciaal afval worden afgevoerd!

Ja. De meeste klanten gebruiken kraanwater. Vóór de hogedrukpomp moet het water worden gefilterd tot 0,5 micron. Deionisatie- en osmotische systemen worden niet aanbevolen. Dergelijke systemen zuiveren het water te veel – en te zuiver water is uiterst agressief, wat leidt tot verhoogde slijtage van het hogedruksysteem.

Met het ONECLEAN-systeem kunnen zowel water als straalmiddel worden gereinigd en gerecycleerd. Voor meer informatie, zie de OneClean System subpagina.