Wasserstrahlbearbeitung:Arbeiten, Teile, Vorteile und Anwendungen mit PDF

Heute werden wir uns bei The Mechanical Post eine Art fortschrittliches Herstellungsverfahren namens „Abrasive Wasserstrahlbearbeitung“ und „Wasserstrahlbearbeitung“ und die Unterschiede zwischen den beiden ansehen.

Beginnen wir mit dem Verständnis Was ist Wasserstrahlbearbeitung und wie funktioniert sie? und danach werden wir seine Vorteile, Nachteile und Anwendungen besprechen.

Holen Sie sich Ihr Exemplar des PDF zur Wasserstrahlbearbeitung am Ende dieses Artikels. Also fangen wir ohne Umschweife an!

Was ist Wasserstrahlbearbeitung?

Die Wasserstrahlbearbeitung (WJM) ist ein fortschrittliches, nicht konventionelles Bearbeitungsverfahren, bei dem ein Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück trifft und dessen Bearbeitung durch Erosion des Werkstückmaterials bewirkt.

Beim WJM-Verfahren liegt der Druck des aus der Düse austretenden Wassers im Bereich von 60.000 psi oder 4136,85 bar.

Das bedeutet, dass der Druck fast das 4000-fache des normalen atmosphärischen Drucks (1 bar) beträgt.

Das einfache Wasserstrahlbearbeitungsverfahren ist nicht in der Lage, harte Materialien zu bearbeiten. Es kann nur für weichere Materialien wie Gummi, ABS, Leder, Holz, Kunststoffe usw. verwendet werden.  

Um harte Materialien wie Aluminium, Stähle, Granit, Gusseisen usw. zu bearbeiten, werden dem Wasserstrahl Schleifpartikel beigemischt, um die Bearbeitungskapazität des Wasserstrahlbearbeitungsprozesses zu erhöhen.

Dieser Prozess ähnelt der Ultraschallbearbeitung und der Strahlstrahlbearbeitung, bei denen das Werkstück mechanisch bearbeitet wird. Dieser Bearbeitungsprozess ist mit einer CNC-Maschine für eine präzise und automatisierte Steuerung gekoppelt.

Arbeitsprinzip von WJM

Das Wasserstrahlbearbeitungsverfahren arbeitet nach dem Prinzip, dass beim Auftreffen eines Wasserstrahls mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück eine Bearbeitung des Werkstücks durch Erosion des Werkstückmaterials erfolgt.

Der Aufbau und die Funktionsweise der einfachen Wasserstrahlmaschine ähneln fast ihrem abrasiven Gegenstück. Betrachten wir also den Aufbau und die Funktionsweise der Schleifstrahlmaschine.

Bau einer Wasserstrahlmaschine

Im Folgenden sind die Hauptteile des Wasserstrahlbearbeitungsprozesses aufgeführt:

• Wasserreservoir
• Hydraulikpumpe
• Hydraulischer Druckverstärker
• Akkumulator
• Richtungssteuerventil
• Durchflussregelventil
• Mischkammer
• Düse
• Schleifpartikelzuführung
• Fänger

Wasserreservoir

Das Wasserreservoir wird verwendet, um das Wasser zu speichern, das in dem Wasserstrahl-Bearbeitungsprozess verwendet werden soll.

Hydraulikpumpe

Eine Pumpe sorgt für die Zirkulation des Wassers und dient dazu, den Druck des Wassers von Atmosphärendruck auf etwa 5 bar zu erhöhen, bevor es zum hydraulischen Druckübersetzer geleitet wird.

Hydraulischer Druckverstärker 

Dies ist das Gerät, das für die Erzeugung des enormen Drucks verantwortlich ist, mit dem Metalle durchtrennt werden können. Der Druckübersetzer erhält das Druckwasser von der Pumpe mit etwa 5 bar und erhöht es auf etwa 4000 bar oder etwa 60.000 psi.

Akkumulator

Das Hochdruckwasser wird im Akkumulator gespeichert und bei Bedarf der Düse zugeführt. Der Akkumulator verhindert auch Schwankungen der Wasserversorgung während des Prozesses. Der Akkumulator der Wasserstrahlbearbeitung beruht auf der Eigenschaft der „Kompressibilität von Wasser “, damit ein gleichmäßiger Förderdruck aufrechterhalten wird.

Wegeventil

Wie der Name schon sagt, wird das Richtungssteuerventil verwendet, um die Richtung des Wassers zu steuern und somit den Wasserstrahlbearbeitungsprozess zu steuern.

Durchflussregelventil

Nach dem Richtungsregelventil ist das Durchflussregelventil angeordnet und wird verwendet, um den Durchfluss oder die Geschwindigkeit des aus der Düse austretenden Wassers zu steuern.

Mischkammer

Es ist der Ort, an dem die Schleifpartikel mit dem Wasserstrahl vermischt werden.

Düse

Die Düse ist eine Vorrichtung mit reduziertem Querschnitt, deren Funktion darin besteht, die kinetische Energie des Wassers zu erhöhen, indem die darin enthaltene Druckenergie in kinetische Energie umgewandelt wird.

Die Düse erhöht die Geschwindigkeit des Wassers auf Überschallgeschwindigkeit. Harte Materialien wie Diamant oder Wolframkarbid, um die Erosion der Düse selbst durch den Wasserstrahl zu verhindern.

Dies ist eine detaillierte Abbildung der Düse, die das Mischen der abrasiven Partikel mit dem Wasserstrahl zeigt. Hier sind die in der Abbildung gezeigten Teile: 

• 1:Hochdruckwasserstrahl.
• 2:Hartes Material (Rubin oder Diamant).
• 3:Schleifpartikel (Granat).
• 4:Mischrohr.
• 5:Wache.
• 6:Schneidender Wasserstrahl.
• 7:Werkstück 

Schleifpartikelzuführung

Es ist ein Trichter, aus dem die Schleifpartikel zugeführt werden. Der Schleifpartikelzuführer liefert einen kontinuierlichen Fluss von Schleifpartikeln an den Wasserstrom.

Materialien wie Siliziumkarbid, Sand, Aluminiumoxid usw. werden als Schleifmittel in der Wasserstrahlbearbeitung verwendet.

Fänger

Der Wasserstrahl wird nach Gebrauch vom Auffangbehälter gesammelt, von wo aus er nach entsprechender Filterung und Behandlung wiederverwendet werden kann.

Bearbeitung der Wasserstrahlbearbeitung

Die Hydraulikpumpe erhält Wasser aus dem Reservoir mit atmosphärischem Druck und erhöht es auf etwa 4-5 bar.

Dieses Wasser wird dann zum hydraulischen Druckübersetzer geleitet, der den Wasserdruck stark auf bis zu 4000 bar erhöht.

Das unter Druck stehende Wasser wird dann dem Speicher zugeführt, während ein Teil davon über die Steuerventile der Düse zugeführt wird.

Der Speicher speichert das Wasser und liefert es bei Bedarf.

Das Durchflussregelventil wird verwendet, um die Wassermenge zu steuern, die die Düse erreicht.

Dieses Wasser wird dann durch die Düse und die Mischkammer geleitet, wo ein Überschallstrahl aus Wasser zusammen mit Schleifpartikeln erzeugt wird.

Dieser Wasserstrahl trifft dann auf das Werkstück und durch die abrasive Wirkung und den Hochgeschwindigkeitsstrahl wird das Werkstück bearbeitet.

Das Wasser wird dann vom Auffangbehälter gesammelt, wo es wiederverwendet oder sicher entsorgt werden kann. So funktioniert das Wasserstrahlbearbeitungsverfahren.

Materialien, die durch Wasserstrahlbearbeitung bearbeitet werden können

• Aluminium
• Stähle
• Gusseisen
• Beton
• Steine
• Granit
• Metalllegierungen
• Holz
• Leder
• Keramik
• Kunststoffe
• Gummi 
• Glas 
• Komposite usw.

Anwendungen der Wasserstrahlbearbeitung

Zu den Anwendungen der Wasserstrahlbearbeitung gehören:

• Die Wasserstrahlbearbeitung wird bei der Herstellung von Luft- und Raumfahrtkomponenten verwendet.
• Herstellung von Motorkomponenten.
• Es wird verwendet, um dicke Bleche aus Stahl, Aluminium usw. zu bearbeiten
• Es wird zum Bohren und Schneiden verwendet.
• Materialien, die mit herkömmlichen Verfahren schwer zu bearbeiten sind.

Vorteile der Wasserstrahlbearbeitung

• Bei der Wasserstrahlbearbeitung kann eine hohe Präzision erreicht werden.
• Es ist kein Kühlmittel während der Bearbeitung erforderlich.
• Komplexe Formen und Schnitte können hergestellt werden.
• Es kann eine gute Oberflächengüte erzielt werden.
• Bearbeitete Teile sind staubfrei, da sie mit dem Wasserstrahl gewaschen werden.
• Es ist umweltfreundlich, da keine schädlichen Nebenprodukte produziert werden.
• Es hat im Vergleich zu anderen nicht-traditionellen Verfahren niedrige Betriebskosten.
• Da zur Bearbeitung des Werkstücks Wasser verwendet wird, wird nur eine vernachlässigbare Wärmemenge erzeugt.

Nachteile der Wasserstrahlbearbeitung

• Sehr dicke Materialien können nicht mit Wasserstrahlbearbeitung bearbeitet werden.
• Es ist eine hohe Anfangsinvestition erforderlich.
• Der Zeitaufwand ist im Vergleich zu herkömmlichen Prozessen viel höher.

Sehen Sie sich dieses Video von „Waterjet Channel“ an, in dem ein Amboss aus Gusseisen in zwei Teile geschnitten wird. Ihr Kanal basiert vollständig auf der Wasserstrahlbearbeitung und Sie können sie auf ihrem YouTube-Kanal beim Schneiden einer Vielzahl von Produkten mit WJM ausprobieren.

FAQ zur Wasserstrahlbearbeitung

Was ist die vollständige Form von WJM in fortgeschrittenen Bearbeitungsprozessen?

WJM steht für Water Jet Machining in fortgeschrittenen Bearbeitungsverfahren.

Welche Eigenschaften von Strahlflüssigkeit beeinflussen in WJM die MRR?

Viskosität, Durchflussrate und Geschwindigkeit sind die Eigenschaften, die die Metallentfernungsrate beeinflussen.

Was ist das Schlüsselelement der Wasserstrahlbearbeitung zum Materialabtrag?

Der Wasserstrahl ist das Schlüsselelement für den Materialabtrag.

Wie wird das Material bei der Wasserstrahlbearbeitung abgetragen?

Das Material wird durch Erosion durch die abrasiven Partikel und den Wasserstrahl abgetragen.

Was ist der Unterschied zwischen der Wasserstrahlbearbeitung (WJM) und der abrasiven Wasserstrahlbearbeitung (AWJM)?

Wasserstrahlbearbeitung	Abrasive Wasserstrahlbearbeitung
Bei der Wasserstrahlbearbeitung wird der Materialabtrag nur durch den Wasserstrahl erreicht.	Bei der abrasiven Wasserstrahlbearbeitung wird der Materialabtrag sowohl durch Wasserstrahl als auch durch abrasive Partikel erreicht.
Es wird keine Mischkammer benötigt.	Eine Mischkammer ist zum Mischen von Wasser mit Schleifpartikeln erforderlich.
Der WJM-Prozess ist in der Lage, weiche Materialien wie Leder, Holz, Kunststoffe usw. zu bearbeiten	Der AWJM-Prozess ist in der Lage, härtere Materialien wie Stahl, Keramik, Aluminium usw. zu bearbeiten
Dieser Vorgang ist vergleichsweise kostengünstiger.	Da Schleifpartikel verwendet werden, steigen die Kosten des Prozesses im Vergleich zu WJM.

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Das ist ein Überblick über die Wasserstrahlbearbeitung. Wenn Sie diesen Artikel hilfreich finden, lassen Sie es uns in den Kommentaren wissen.

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