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KMT Wasserstrahltechnik

Optimales Wasserstrahlschneiden

| Autor/ Redakteur: Ralf Brörmann / Dietmar Kuhn

Wichtiger Bestandteil einer Wasserstrahlschneid-Anlage ist die Hochdruckpumpe – damit wird der Wasserdruck erzeugt, der das Schneiden erst ermöglicht. Als Hersteller solcher Komponenten ist KMT führend. Angeboten werden Pumpen unterschiedlicher Druckbereiche und Motorleistungen sowie mehrere Varianten. Da bleibt die Frage: Welche Pumpe ist für welche Anwendung die beste?

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Purwasser-Anlage mit 8 Schneiddüsen.
Purwasser-Anlage mit 8 Schneiddüsen.
( Bild: KMT )

KMT bietet seine Hochdruckpumpen in drei Druckbereichen an: Die höchste Technologiestufe ermöglicht das Wasserstrahlschneiden bei 6200 bar, der etablierte Standard liegt bei 4100 bar, günstige Basissysteme erreichen maximal 3800 bar. Innerhalb dieser Druckbereiche können Kunden zudem aus verschiedenen Leistungsklassen wählen – diese reichen von 15 bis 200 PS (11 bis 149 kW). Dabei ist die Motorleistung der Pumpe ausschlaggebend für das mögliche maximale Fördervolumen des Wassers in Litern pro Minute. Bei dieser Auswahl ist es wichtig, zu wissen, welche Pumpe die richtige für die eigenen Bedürfnisse ist, schließlich möchte man weder schlechte Ergebnisse aufgrund mangelnder Leistung erzielen noch eine Leistung bezahlen, die man eigentlich nicht benötigt.

Höherer Druck ist gleich höhere Geschwindigkeit

Auf jeden Fall sollten Anwender im Hinterkopf behalten, dass das Wasserstrahlschneiden bei 6200 bar einige Vorteile mit sich bringt: So kann je nach Material und dessen Stärke die Schnittgeschwindigkeit im Vergleich mit konventionellen 4000-bar-Anwendungen manchmal um über 50 % gesteigert werden. Zudem lässt sich durch den höheren Arbeitsdruck die Schnittkantenqualität und die Winkeltreue verbessern, sodass eine Nachbearbeitung der Schnittkante oftmals nicht nötig ist. Weiterhin wird beim Schneiden mit 6200 bar spürbar weniger Abrasivsand verbraucht – das schont die Umwelt und den Geldbeutel. Als grobe Richtlinie kann man sagen, dass jedes Material, das sich mit einem Messer schneiden lässt, auch für einen Purwasserschnitt geeignet ist – das können beispielsweise Lebensmittel, Leder oder auch Kunststoffdichtungen sein. Purwasseranlagen verfügen zumeist über mehrere Schneidköpfe mit vergleichsweise kleinem Düsendurchmesser.

Ist der Werkstoff härter und dicker – zum Beispiel bei Metall oder Gestein – reicht die Energie des puren Wasserstrahls nicht mehr zu dessen Trennung aus und dem Wasser wird scharfkantiger Abrasivsand hinzugegeben. In der Praxis sind die meisten Anlagen zum Abrasivschneiden mit einem, zwei oder vier Schneidköpfen ausgerüstet. Für die Anlagenplanung ist es deshalb wichtig, dass Abrasivanlagen aufgrund der notwendigen Düsengröße in der Regel mehr Leistung benötigen als reine Purwasseranlagen. KMT Waterjet Systems bietet Pumpen mit einem maximalen Arbeitsdruck von 3800, 4136 und 6200 bar an. Dabei eignet sich der niedrigste Druckbereich vor allem für Einsteiger und für Systeme mit geringer Auslastung, auf denen eher weiche Materialien beziehungsweise dünne Materialstärken geschnitten werden. Bei höheren Ansprüchen ist eine Pumpe mit 4136 bar Arbeitsdruck anzuraten. Dies ist der momentane Industriestandard und ermöglicht das Schneiden fast aller Werkstoffe und Materialstärken mit guter Schnittkantenqualität. Sollen besonders dicke oder feste Materialien (Titan, Betonplatten) mit guter Kantenqualität und hoher Schnittgeschwindigkeit bearbeitet werden, bietet sich eine Pumpe mit 6200 bar an. Die Vorteile der höheren Strahlenergie werden besonders bei anspruchsvollen Schneidanwendungen offenbar.

Pumpenleistung der Schneiddüsenanzahl angepasst

Die Motorleistung beeinflusst direkt das maximale Fördervolumen der Pumpe und damit die Anzahl der einsetzbaren Schneidköpfe. Bei der Bestimmung der benötigten Leistungsklasse der Pumpe müssen sich die Anwender darüber im Klaren sein, wie viele Schneiddüsen sie maximal einsetzen wollen. Dabei lassen sich die Leistungsklassen der Pumpen in drei Bereiche aufteilen. Maschinen mit einer Leistung von unter50 PS (37 kW) sind ausreichend, um kleinere Abrasivschneidanlagen mit nur einem Schneidkopf zu versorgen, wie sie beispielsweise im Prototypenbau eingesetzt werden. Im Purwasserbereich ist aufgrund der geringeren benötigten Düsengrößen auch der Betrieb von Mehrkopfanlagen möglich.

Pumpen mit einer Motorleistung von50 PS und mehr (60 PS für 6200-bar-Anwendungen – aufgrund des hohen Drucks muss die Leistung für ein entsprechendes Fördervolumen höher sein) erzeugen einen Volumenstrom, der groß genug ist, um zwei Abrasivschneidköpfe oder eine entsprechend größere Anzahl an Purwasserschneidköpfen parallel zu betreiben. Sollen vier oder mehr Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden, empfiehlt sich die Anschaffung einer Hochdruckpumpe aus der höchsten Leistungsklasse mit 100 PS(74 kW – für 6200-bar-Anwendungen125 PS/93 kW) oder mehr.

Schließlich kann der Anwender noch zwischen verschiedenen Ausstattungsvarianten wählen. Maschinenbauer, die die Hochdruckpumpe in ihr Gesamtsystem integrieren wollen, sind mit einer reduzierten Variante ohne eigene Steuerung oder Verkleidung gut beraten.

In den meisten Fällen jedoch sind die Pumpen für den autonomen Betrieb ausgelegt. Darüber hinaus weisen sie verschiedene Ausstattungsoptionen auf, wie etwa einen redundanten Druckübersetzer, der dem Anwender bei notwendigen Wartungen des ersten Druckübersetzers Produktionssicherheit gewährleistet, die proportionale Druckregelung, die es ermöglicht, den Wasserdruck auch während des Schneidens individuell an die jeweiligen Anforderungen anzupassen, oder eine externe Steuerung, um die Pumpe von jedem angeschlossenen Computer aus überwachen und steuern zu können. Und schließlich ist es noch möglich, zur Erweiterung der Produktionskapazität mehrere Pumpen zu einem Netzwerk zusammenzuschließen.

Die Tabelle gibt eine erste Orientierung über Schnittgeschwindigkeiten und Düsengrößen. Damit ist bereits ein großer Schritt in Richtung Auswahl der richtigen Hochdruckpumpe getan.

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