SNIJ Noord is uw partner voor hoogwaardig snijwerk. Diverse materialen zijn uiterst geschikt voor lasersnijden of watersnijden. In diverse blogs delen wij graag onze kennis met u aan de hand van de belangrijkste materialen. In dit blog komt het watersnijden van o.a. staal, RVS, aluminium en andere producten aan bod.
Watersnijden was vroeger een vreemde eend in de bijt voor metaalbewerkingsmachines. Autogeen, plasma en laser waren dé machines en technieken voor de productie van complexere producten; elk met zijn eigen voor- en nadelen. Wat deze technieken gemeen hebben, is dat het warmte in het materiaal brengt. Daardoor kunnen er veranderingen optreden in de samenstelling, kleur en vorm van het materiaal. En in het verleden kon bijvoorbeeld geen kunststof gesneden worden (inmiddels zijn er lasersnijmachines die dit wel kunnen). De dikte van het te snijden materiaal was ook een bepalende factor; dat is nu in gevallen nog steeds zo. Was het materiaal dikker dan 20-25mm, dan moest je al snel uitwijken naar autogeen of plasma. Nadeel van deze snijtechnieken is dat deze niet zo nauwkeurig zijn als laser. Met watersnijden heb je een goed alternatief te pakken: nauwkeurig, geen warmte inbreng en ook dikke materialen kunnen gesneden worden.
De principewerking van watersnijden
Er zijn meerdere fabrikanten voor watersnijmachines met elk zijn eigen specifieke kenmerken. In dit blog zullen we in zijn algemeen uitleggen hoe het werkt, met hier en daar een verdiepingsslag naar de machines die SNIJ Noord gebruikt. Allereerst de werking van watersnijmachines. De druk van het (gefilterde) kraanwater wordt door pompen opgevoerd tot werkdruk. De werkdruk ligt normaliter tussen de 3500 en 4000bar. Het water komt dan met meer dan 700 meter/seconde op het materiaal terecht. Voor de beeldvorming: de waterdruk bij u thuis ligt tussen de 1,5 en 4 bar.
Bij de opening -daar waar het water op het materiaal wordt gespoten (ook wel nozzle genoemd)- kan een schuurmiddel of abrasief worden toegevoegd. Meestal is dit een hele fijne zandsoort. De combinatie van water en abrasief zorgt voor een slijtende werking op het product. Voor hardere materialen zoals staal, RVS, titanium, aluminium en steen is dit zeker nodig. De combinatie van factoren zorgt ervoor dat toleranties vanaf ongeveer ±0,5mm haalbaar zijn. Naarmate de dikte van het materiaal toeneemt, wordt de tolerantie ruimer. Bij bijvoorbeeld 50mm dik aluminium wordt de tolerantie voor een gat ongeveer ±2mm. Dat is bij deze dikte nog steeds erg nauwkeurig. Indien er zachte materialen worden gesneden, zoals schuimrubber, dan kan er met zuiver water worden gesneden. De werkdruk verandert dan meestal niet, maar wel de snelheid van snijden. Een voorbeeld hiervan is te zien in de SNIJ Noord info film over watersnijden.
Speciale bewerkingen
Naast snijden, kan materiaal ook gemarkeerd worden. Je haalt hierbij een klein stukje van het materiaal af. Bij deze bewerking is de druk veel lager en ligt de bewegingssnelheid van de kop hoger. Een voorbeeld hiervan is te zien in de SNIJ Noord info film over het snijden van geclad materiaal. Bij grotere series hebben de machines van SNIJ Noord de mogelijkheid om met 2 koppen te snijden. Hetzelfde product snij je dan 2x in 1 beweging.
De meeste watersnijmachines kennen een 2D snijkop. Dit houdt in dat de waterstraal alleen recht naar beneden kan snijden. Bij 2,5D kan de snijkop tussen de 90° en 45° hoeken bewegen, waardoor je schuine kanten aan producten kunt maken. De 90° hoek is naar beneden, loodrecht op de plaat en de 45° hoek de maximale bewegingshoek. Doordat de kop dan ook nog om zijn as kan draaien, kun je deze afschuining rondom een contour of groter gat maken. Er zijn zelfs 3D watersnijmachines, waardoor je niet alleen vlakke plaat, maar ook producten met complexe vormen kunt bewerken.
Voor- en nadelen op een rij
Voordelen van watersnijden zijn:
- een hoge en constante snedekwaliteit
- staal, RVS, aluminium, titanium, koper, messing, zink kunnen met water erg goed gesneden worden
- geen noemenswaardige warmte-inbreng: eigenschappen van materiaal blijven gelijk en ook kunststof/composiet kan worden gesneden
- geen vervorming of verkleuring
- niet-chemisch proces waardoor er geen giftige dampen ontstaan
- snede bij hogere diktes is vrijwel braamloos (vanaf ca. 6mm)
- kleine gatdiameters in dikke materialen (0,2-0,6x de plaatdikte) kunnen meestal ook meegesneden worden. Bij plaatdiktes van >10mm is 0,2 niet haalbaar, omdat de straal ook ruimte nodig heeft om door het materiaal heen te komen. Bijvoorbeeld: bij 15mm plaat moet de kleinste gatdiameter 5-6mm zijn.
Nadelen:
- het snijmedium is water. Sommige materialen kunnen reageren, bijvoorbeeld hout, papier en fluorescerende kunststoffen
- droog zand kan stoffen, dus persoonlijke bescherming (stofkap/bril) kan nodig zijn
- snede bij dunne metalen (tot ca. 6mm) kent een braam die evt. nabewerkt moet worden
- dunne materialen kunnen gaan bewegen door de druk; kleine werkstukken kunnen niet vastgezet worden.
Wanneer wordt watersnijden toegepast?
De combinatie van dikte en gewenste tolerantie zijn erg belangrijk bij watersnijden. Staal en RVS met speciaal gewenste toleranties snijdt SNIJ Noord vanaf 20 à 25mm op de waterjet. Voor aluminium tussen de 6 en 12mm wordt een afweging gemaakt of deze op de waterjet kan worden gesneden. Immers, aluminium geleidt warmte erg goed waardoor bij lasersnijden het materiaal weg kan smelten. Bij bepaalde vormen kan dit zeer nadelig zijn, denk bijvoorbeeld aan scherpe punten of uitsteeksels. Bij aluminiumplaat dikker dan 12mm komt de waterjet sowieso in beeld. De afwerking van de snede blijft dan erg mooi. Zie voor voorbeelden ook de info film over watersnijden.
Betekent dit dan dat de afweging tegenwoordig tussen watersnijden en lasersnijden is? Niet persé. Zodra dikke metalen in combinatie met grove toleranties uit kunnen, dan komen autogeen en (HD)plasma snijden om de hoek kijken. Bij deze technieken ligt de snijsnelheid hoger. Dat heeft uiteraard invloed op de kostprijs van de serieproducten. Watersnijden heeft t.o.v. autogeen en plasmasnijden als extra voordeel dat er (afhankelijk van de gewenste tolerantie) weinig tot geen nabewerking nodig is om het product netjes aan de maatvoering te krijgen.
Materialen die opgebouwd zijn uit meerdere lagen, zoals geclad metaal voor scheepsbouw (film) en isolerende sandwichpanelen voor de bouw, zijn uitermate geschikt om op de waterjet te bewerken. Ook onderdelen waarbij de materiaaleigenschappen niet mogen veranderen, bijvoorbeeld bij duplex en super duplex RVS, kunnen erg goed met watersnijden in de gewenste vorm gebracht worden.
Deze 2 speciale en hoogwaardige RVS kwaliteiten worden veelal in de petrochemische- en offshore industrie gebruikt.
Het watersnijden van staal, RVS en aluminium heeft als voordeel dat gaten/sleuven met minder dan 0.8x plaatdikte gesneden kunnen worden. Lasersnijden geeft in dit geval geen goed resultaat. Afhankelijk van de dikte heb je wel te maken met beperkingen. Zie de foto voor een voorbeeld. Exacte mogelijkheden moeten daarom altijd per product bekeken worden. Een ander voordeel van watersnijden is dat er bij het voorsnijden van tapgaten geen warmte wordt ingebracht. Hierdoor verandert de materiaalstructuur niet, wat weer als gevolg heeft dat gereedschappen minder snel slijten. En dit brengt, op de langere termijn, weer minder kosten met zich mee.
Toleranties watersnijden
Hieronder wordt een idee gegeven van de toleranties bij watersnijden. Het product (vormgeving, manier van construeren en materiaal) in combinatie met de snelheid van snijden is bepalend voor de uiteindelijke (haalbare) tolerantie. In het overzicht is uitgegaan van de Basic-variant. De snijkwaliteiten medium en fine zijn net iets nauwkeuriger. De combinatie van product(vorm) en gewenste tolerantie bepalen of basic, medium of fine aan de orde is.
SNIJ Noord kan metaalplaten in nagenoeg alle uitvoeringen snijden tot ca. 200mm dik. Bij de watersnijmachines kunnen we in 2D en 2,5D zelf tot een grootte van 10,75x3meter snijden. Voor meer informatie over materialen en toepassingen neemt u contact op met SNIJ Noord.
Bronnen:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Waterstraalsnijden
http://www.resato.com/