Wasserstrahlschneiden von Kohlefaser
Was ist ein Wasserstrahl?
Ein Wasserstrahl verwendet eine Pumpe, um einen Wasserstrahl mit hohem Druck (bis zu 90,000 psi) zu erzeugen, der alles durchschneiden kann, von Schaumstoff bis hin zu 8-plus-Zoll-Stahlplatten. Beim Schneiden von Metall oder Kohlefaser, einem abrasiven Material , wie Granat, wird verwendet, um den Schneidprozess zu unterstützen (weitere Informationen zur Funktionsweise von Waterjets finden Sie unter den „Quellen“-Links am Ende des Beitrags.)
Schauen wir uns nun an, warum ein Wasserstrahl ein so gutes Werkzeug zum Schneiden von Kohlefaser ist.
Teiledicke
Ein großer Vorteil des Wasserstrahls ist, dass er sehr dicke Carbonplatten relativ einfach schneiden kann. Mit einem Fräser erfordern dicke Teile mehr Durchgänge, was Zeit kostet und mehr Verschleiß am Bohrer verursacht. Sie müssen sich auch darum kümmern, Späne und Staub aus tiefen Schlitzen zu entfernen. Darüber hinaus können Sie mit der richtigen Abstimmung leicht kleine Merkmale schneiden, die auf einer Oberfräse aufgrund der Tiefe unmöglich wären.
Dicke Kohlefaser mit Wasserstrahl geschnitten
Geschwindigkeit
Die Schnittgeschwindigkeit auf einem Wasserstrahl, insbesondere bei kleinen Merkmalen, ist viel schneller als bei der Verwendung einer Oberfräse. Bei einem Oberfräser hängen die Schnitttiefe und die Vorschubgeschwindigkeit von der Größe Ihres Oberfräsers und der Teiledicke ab. Kleinere Bits und dickere Teile erfordern mehrere Durchgänge, während ein Wasserstrahl das gleiche Teil in einem Durchgang und normalerweise mit einer schnelleren Vorschubgeschwindigkeit schneiden kann.
Staubschutz
Ein weiterer großer Vorteil bei der Verwendung eines Wasserstrahls ist die Staubeindämmung. Eines der Hauptprobleme bei der Arbeit mit Kohlefaser ist Staub. Kohlefaserstaub kann in das Innenleben Ihrer Maschinen gelangen und dazu führen, dass Teile schneller schleifen oder verschleißen, als dies normalerweise der Fall wäre. Es ist auch ein Reizstoff, wenn es eingeatmet wird, oder kann Juckreiz verursachen, wenn es auf Ihre Haut gelangt. Mit einem Wasserstrahl wird der gesamte Kohlenstaub in den Wassertank geblasen, wo er für die ordnungsgemäße Entsorgung einfacher zu handhaben ist. Es sind keine teuren Staubabsaugsysteme erforderlich.
Enge Schnittmuster
Der Strahldurchmesser eines Wasserstrahls kann auf etwa 0,025 Zoll eingestellt werden, wodurch Designs mit sehr kleinen Löchern oder inneren Merkmalen geschnitten werden können. Dieser Werkzeugdurchmesser kann auch verwendet werden, um Feen nahe an einer Innenvierkantgeometrie zu schneiden.
Nachteile
Während die Verwendung eines Wasserstrahls zum Schneiden von Kohlefaser viele Vorteile bietet, gibt es auch einige Nachteile. Die nächsten Abschnitte werden sich mit diesen Bereichen befassen.
Kantenabschluss
Da ein Wasserstrahl ein Schleifmittel verwendet, um die starken Kohlefasern zu durchtrennen, kann die Kante eine leicht raue Oberfläche haben. Dies kann mit der Granatmaschenweite (je feiner das Schleifmittel, desto feiner das Finish) und mit der Vorschubgeschwindigkeit gesteuert werden. Während für einige Teile dieses Finish akzeptabel ist, müssen andere Teile geschliffen werden, um ein glatteres Finish zu erhalten. Die Zeit, die zum Reinigen der Kante aufgewendet wird, kann einen Teil des Vorteils ausgleichen, der durch das Schneiden der Teile mit dem Wasserstrahl erzielt wird. Es ist ein Gleichgewicht zwischen Schnittgeschwindigkeit und Teilekomplexität zu berücksichtigen, wenn ein großes Volumen an Teilen verarbeitet wird.
Rückschlag
Ein weiterer Problembereich beim Schneiden von Kohlefaser ist der Rückstoß, der beim Überfahren einer der Lamellen entsteht. Der Wasserstrahltank verwendet Metalllatten, die sich über die Breite des Tanks erstrecken und eine Oberfläche bieten, um Ihr Arbeitsmaterial zu stützen. Wenn der Hochdruckstrahl über die Stahlplatte läuft, kann der Strahl aus Wasser und Schleifmittel nach oben abgelenkt werden, wodurch im Wesentlichen die Rückseite eines Teils sandgestrahlt wird. Normalerweise würde dies auf einem Metallteil nicht auffallen, aber es könnte einen Teil der Oberfläche eines Kohlenstoffteils ruinieren.
Glücklicherweise gibt es Lösungen, die dieses Problem lösen. Bei Elevated Materials schneiden wir unsere Teile auf einem Rhino-Brett. Das Rhino-Board besteht aus HDPE-„Strohhalmen“, die es dem Strahl ermöglichen, durchzudringen, ohne in Richtung des Kohlenstoffs zurückzublasen. Seine kleine Zellengröße ermöglicht es uns, kleine und komplizierte Teile zu schneiden, ohne befürchten zu müssen, dass sie in den Tank fallen.
kleine Kohlefaserstücke, die mit Rhinoboard geschnitten wurden
Für hochvolumige Projekte mit relativ großen Abmessungen erstellen wir Vorrichtungen, die aus dem Boden des Tanks herausragen und sicherstellen, dass der Strahl nur über Wasser schneidet. Die Teile werden dann mit Saugnäpfen an Ort und Stelle gehalten. Mit diesen Vorrichtungen haben wir über 1000 gleiche Teile geschnitten und mussten keine wichtigen Komponenten austauschen.
Delaminierung
Eine weitere Herausforderung beim Schneiden von Kohlefaser mit einem Wasserstrahl ist das Durchstechen von Löchern. Der Hochdruckwasserstrahl kann das Harz zwischen den Kohlefaserschichten auffressen und eine Trennung oder Delaminierung verursachen, wodurch das Teil geschwächt wird.
Kohlefaser-Delaminierung
Viele Hersteller bohren Löcher auf einer anderen Maschine vor und bringen das Teil dann zum Schneiden zum Wasserstrahl. Der Nachteil dieser Methode ist natürlich das Risiko einer Fehlausrichtung Ihres Wasserstrahl-Schnittpfades mit den Löchern, die Sie vorbohren.
Bei Elevated Materials haben wir viel Zeit und Ressourcen in die Perfektionierung unserer Methode zum Durchstechen von Kohlenstofffasern investiert, um eine Delaminierung zu verhindern. Die Technik hat alles damit zu tun, den Druck des Strahls auf etwa 10 KSI (10,000 psi) zu senken und sicherzustellen, dass Granat
