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FT > Ü. Wasserstrahlschneiden, industrielle Reinigung > Flashcards

Ü. Wasserstrahlschneiden, industrielle Reinigung Flashcards

1
Q

Strahlspanen ist welcher Hauptgruppe und welcher Gruppe zugeordnet?

A

Hauptgruppe: Trennen

Gruppe: Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide

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2
Q

Strahlspanen kann unterteilt werden in? (3)

A

Trennstrahlen

Entgratstrahlen

Abtragstrahlen

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3
Q

Einteilung nach DIN 8580 auf Folie 2 ansehen!

A

…

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4
Q

Beim ?? wird Wasser unter hohem Druck durch eine sehr kleine Düse geleitet. Dabei entsteht ein Wasserstrahl, der genügend kinetische Energie besitzt, um eine Vielzahl von Materialien zu schneiden. Das Hinzufügen eines Abrasivmittels ermöglicht das Schneiden harter Werkstoffe wie z.B. Stahl oder Keramik.

A

Wasserstrahlschneiden

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5
Q

Nenne Verfahrensvarianten des Wasserstrahlschneidens! (3)

A

Pur-/Reinwasserstrahlschneiden (WS)

Wasserabrasivsuspensionsstrahlschneiden (WASS)

Wasserabrasivinjektorstrahlschneiden (WAIS)

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6
Q

Wasserstrahlschneiden

Strahlmedium: ??

Strahldruck: bis ??

Strahlgeschwindigkeit: bis zu ??

A

Strahlmedium: Wasser (mit Abrasivmittel)

Strahldruck: bis 600 MPa

Strahlgeschwindigkeit: bis zu 900 m/s

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7
Q

Wasserstrahlschneiden

Strahldurchmesser: ?? - ?? mm

Werkstückdicke: bis zu ??

bearbeitbare Werkstoffe: ??

A

Strahldurchmesser: 0,08 - 1,2 mm

Werkstückdicke: bis zu 300mm (150mm Stahl)

bearbeitbare Werkstoffe: nahezu keine Einschränkungen

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8
Q

Beim Wasserstrahlschneiden wird ?(1)? unter ?(2)? durch eine sehr ?(3)? geleitet. Dabei entsteht ein ?(4)?, der genügend ?(5)? besitzt, um eine Vielzahl von Materialien zu ?(6)?. Das Hinzufügen eines ?(7)? ermöglicht das Schneiden ?(8)? wie z.B. Stahl oder Keramik.

A

(1) Wasser
(2) hohem Druck
(3) kleine Düse
(4) Wasserstrahl
(5) kinetische Energie
(6) schneiden
(7) Abrasivmittels
(8) harter Werkstoffe

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9
Q

Was ermöglicht beim Wasserstrahlschneiden das Hinzufügen eines Abrasivmittels?

A

das Schneiden harter Werkstoffe wie z.B. Stahl oder Keramik

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10
Q

Abrasivmittel

Welche Materialien können als Abrasivmittel eingesetzt werden? (Arten) (3)

A

Granatsand

Olivin

Korund (Al2O3)

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11
Q

Abrasivmittel

Je ??, desto höher die Abtragsleistung

A

Je härter und zäher das Korn

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12
Q

Abrasivmittel

Je ??, desto höher die Schneidleistung

A

Je gröber das Korn

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13
Q

Abrasivmittel

Je ??, desto besser die Schnittqualität

A

Je feiner das Korn

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14
Q

Abrasivmittel

Je härter und zäher das Korn, desto ??

A

höher die Abtragleistung

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15
Q

Abrasivmittel

Je gröber das Korn, desto ??

A

höher die Schneidleistung

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16
Q

Abrasivmittel

Je feiner das Korn, desto ??

A

besser die Schnittqualität

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17
Q

Welches Abrasivmittel stellt den besten Kompromiss aus erzielbarer Abtragsleistung und erträglichem Düsenverschleiß dar?

A

Granatsand

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18
Q

Abrasivmittel

Nenne 3 typische Korngrößen!

A

Mesh 60

Mesh 80

Mesh 120

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19
Q

Welches Korn verwendet man für eine hohe Schnittqualität?

A

feines Korn

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20
Q

Was spricht gegen den Einsatz von Diamant als Abrasivmittel, obwohl man ein besonders hartes und zähes Korn möchte, um eine hohe Abtragleistung zu erzielen? (2)

A
  • hoher Verschleiß der Düse durch Einsatz

- hohe Kosten für den Diamanten

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21
Q

Einflussfaktoren beim Wasserabrasivstrahlschneiden

Nenne 3 Einflussfaktoren!

A

Partikeleigenschaften

Werkstoffeigenschaften

Stoßbedingungen

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22
Q

Nenne Partikeleigenschaften! (3)

A

Material

Größe

Form

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23
Q

Nenne 3 Werkstoffeigenschaften, welche Einfluss nehmen beim Wasserabrasivstrahlschneiden!

A

Sprödigkeit

Duktilität

Zähigkeit

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24
Q

Nenne 2 Stoßbedingungen, welche Einfluss nehmen beim Wasserabrasivstrahlschneiden!

A

Auftreffwinkel

Auftreffgeschwindigkeit

25
Q

Beschreibe den Prozessablauf beim Wasserstrahlschneiden in 4 Schritten!

A
  1. Vorliegen des Ausgangszustands
    (durch die Relativbewegung zwischen dem Wasserstrahl und dem Werkstück bildet sich eine gekrümmte Schnittfront aus, da mit steigender Schnitttiefe durch die Reibungsverluste die Leistung des Strahls abnimmt)
  2. Beginn der Stufenbildung
  3. Zunahme der Strömungsablösung (der untere Bereich wird nahezu gar nicht mehr bearbeitet)
  4. Wandern der Stufe (da sich die ganze Energie und Kraft auf den oberen Bereich konzentriert, erhöht sich der Abtrag in diesem Bereich und die Stufe wandert dadurch nach unten)

–> Ausgangszustand stellt sich wieder ein

26
Q

Varianten des Wasserstrahlschneidens

1) Wasserstrahlschneiden kann zunächst welche beiden Verfahren unterteilt werden?
2) Eine weitere Unterteilung erfolgt bei welchem Verfahren dieser Verfahren in welche beiden Verfahren?

A

1)
Pur-/Reinwasserstrahlschneiden

Wasserabrasivstrahlschneiden

2) Wasserabrasivstrahlschneiden wird unterteilt in:
- Wasserabrasivinjektorstrahschneiden (WAIS)
- Wasserabrasivsuspensionsstrahlschneiden (WASS)

27
Q

Pur-/Reinwasserstrahlschneiden

Strahlzusammensetzung: ??

Strahldruck: bis zu ??

Strahldurchmesser: ?? - ?? mm

A

Strahlzusammensetzung: 100% Wasser

Strahldruck: bis zu 600 MPa

Strahldurchmesser: 0,08 - 0,35 mm

28
Q

Pur-/Reinwasserstrahlschneiden

Abtragsleistung: ??

Anwendung: ?? (2)

A

Abtragsleistung: gering

Anwendung:
- Schneiden von “weichen” Materialien (z.B. Textilien, Kunststoffe, Holz, Lebensmittel, Papier, …)

  • Entfernen von Rost, Farb- und schichten, Verunreinigungen, Kontaminationen, …
29
Q

Wasserabrasivsuspensionsstrahlschneiden (WASS)

Strahlzusammensetzung: ??

Strahldruck: bis zu ??

Strahldurchmesser: ?? - ?? mm

A

Strahlzusammensetzung: ca. 92% Wasser, 8% Abrasiv

Strahldruck: bis zu 200 MPa

Strahldurchmesser: 0,3 - 1,0 mm

30
Q

Wasserabrasivsuspensionsstrahlschneiden (WASS)

Abtragsleistung: ??

Anwendung: ??

A

Abtragsleistung: hoch

Anwendung:
Schneiden von “harten” und dickwandigen Materialien (z.B. Stahl(-legierungen), Stein, Keramik, Glas, Faserverbundverkstoffen)

31
Q

Wasserabrasivinjektorstrahlschneiden (WAIS)

Strahlzusammensetzung: ??

Strahldruck: bis zu ??

Strahldurchmesser: ?? - ?? mm

A

Strahlzusammensetzung:
ca. 6% Wasser, 4% Abrasiv, 90% Luft

Strahldruck: bis zu 600 MPa

Strahldurchmesser: 0,4 - 1,2 mm

32
Q

Wasserabrasivinjektorstrahlschneiden (WAIS)

Abtragsleistung: ??

Anwendung: ??

A

Abtragsleistung: hoch

Anwendung:
Schneiden von “harten” Materialien (siehe “Zwei-Phasen-Stahl”)

(bzw. Anwendung identisch zum Wassersuspensionsstrahlschneiden)

33
Q

Was ist die in der Industrie am meisten verwendete Variante des Wasserstrahlschneidens und warum?

A

Wasserabrasivinjektorstrahlschneiden (WAIS)

Grund: Arbeitet unterbrechungsfrei und besitzt eine sehr hohe Leistung

34
Q

Wasserabrasivinjektorstrahlschneiden (WAIS) - Aufbau/Ablauf

Im oberen Bereich hat man ein Hochdruckrohr, welches an eine Wasserdüse anschließt. Im Hochdruckrohr wird Wasser unter hohem Druck geleitet und durch die Düse geführt. Die potentielle Energie des Wassers wird in eine hohe kinetische Energie umgewandelt (also hat man einen Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit). An die Wasserdüse wird dann eine Mischkammer angeschlossen. Der Wasserstrahl erzeug in dieser Mischkammer aufgrund der hohen Geschwindigkeit einen Unterdruck, welcher genutzt wird um Abrasiv anzusaugen. D.h. in der Mischkammer wird Abrasiv mit Wasser vermischt und im nachfolgenden Fokussierrohr wird das Gemisch gebündelt und die Abrasivpartikel durch den Wasserstrahl beschleunigt.
Am Ende erhält man dann ein Abrasivstrahl der zur Bearbeitung genutzt wird.

Wo kommen die 90% Luft her?
Die Abrasivzufuhr ist sehr schematisch im Bild gezeichnet. Normalerweise ist die Zufuhr nicht komplett mit Abrasiv gefüllt, sondern es wird auch sehr viel Luft angesaugt.

dazu Abbildung Folie 11 ansehen

A

…

35
Q

Prinzip der Hochdruckerzeugung

Zur Hochdruckerzeugung werden ?(1)? verwendet, die einen ?(2)? generieren.

Es wird ein Öldruck von ca. 200-300 bar verwendet und dieser wird genutzt, um in einem ?(3)? einen erhöhten ?(4)? zu generieren. Dieser ?(3)? arbeitet immer nach dem Prinzip der ?(5)?.

Bei dem Öl hat man entsprechend einen ?(6)? Druck, welcher auf eine ?(7)? Fläche wirkt und auf der Wasserseite dann eine ?(8)? Fläche, welche zu einem ?(9)? Druck führt.

Die ca. 200-300 bar werden also durch den Druckübersetzer in bis zu 6000 bar umgewandelt.

siehe Schema Folie 12!!

A

(1) Hydraulikaggregate
(2) niedrigen Öldruck
(3) Druckübersetzer
(4) Wasserdruck
(5) Hebelwirkung
(6) kleinen
(7) große
(8) kleine
(9) erhöhten

36
Q

Nenne mind. 4 Vorteile des Wasserstrahlschneidens!

A

Vorteile:

  • verschleißfreies immer scharfes Werkzeug
  • kontinuierlicher Späneabtransport
  • “Kaltes” Verfahren und daraus resultierend kein Wärmeeinfluss auf das Bauteil
  • Bearbeitung eines breiten Materialspektrums mit nur einem Werkzeug
  • kein Kontakt zwischen Schneidkopf und Werkstückoberfläche
  • schmale Schnittfugen ermöglichen scharfkantige Konturen und effiziente Werkstoffausnutzung
  • hohe Flexibilität durch gleichzeitiges Bearbeiten von mehreren Bauteilen auf einer Anlage
  • gute, gleichbleibend hohe Schnittqualität, sehr gute Schnittkantenqualität
  • beliebige Schneidrichtung sowie Start- und Endpunkte wählbar
  • einfach gestaltete Werkstückaufnahmen sind ausreichend
  • niedrige Bearbeitungskräfte, dadurch Einsatz leichter Strahlführungsgeräte möglich
37
Q

Nenne mind. 4 Nachteile des Wasserstrahlschneidens!

A

Nachteile:

  • hoher Düsenverschleiß
  • hohe Abrasivmittel- und Reinigungskosten
  • Bearbeitung harter Werkstoffe sehr zeitaufwendig
  • mit zunehmender Schneidtiefe und -geschwindigkeit verschlechternde Schnittqualität
  • schwierige Integration in die Fertigung aufgrund von Lärm und Dunstemissionen
38
Q

Anwendungsgebiete des Wasserstrahlschneidens

Nenne beispielhaft 3 Industrien!

A

Maschinenbau (z.B. für Zahnräder)

Lebensmittelindustrie (z.B. für Tiefkühlkost)

Elektroindustrie (z.B. bei Leiterplatten)

39
Q

Reinigen kann welcher Hauptgruppe der Fertigungsverfahren zugeordnet werden?

A

Trennen (3.Hauptgruppe)

40
Q

?? ist das Entfernen unerwünschter Stoffe (Verunreinigungen) von der Oberfläche von Werkstücken bis zu einem erforderlichen, vereinbarten oder möglichen Grad. (Def. nach DIN ??)

A

Reinigen

DIN 8592

41
Q

Es muss beim Reinigen festgelegt werden bis zu welchem Grad das Reinigen zu erfolgen hat.

A

…

42
Q

In welche Reinigungsverfahren kann nach DIN 8592 das Reinigen unterteilt werden? (6)

A

Reinigungsstrahlen

mechanisches Reinigen

Strömungstechnisches Reinigen

Lösemittelreinigen

chemisches Reinigen

thermisches Reinigen

43
Q

Begriffe zur Kennzeichnung des ?? (eine weitere Gliederung nach DIN 8592):

A

Reinigungsziels

44
Q

Begriffe zur Kennzeichnung des Reinigungsziels (eine weitere Gliederung nach DIN 8592):

Nenne mind. 4!

A

Putzen

Entzundern

Entrosten

Entschichten

Entfetten

Entstauben

Entrußen

Sterilisieren

Desinfizieren

Dekontaminieren

(kurze Definitionen der Begriffe auf Folie 18)

45
Q

Strahlen mit festem Kohlendioxid

Nenne mind. 4 Eigenschaften des Verfahrens!

A

Eigenschaften:
- ist ein Druckluftstrahl-Reinigungsverfahren

  • festes, umweltfreundliches Einweg-Strahlmittel (Kohlendioxid, CO2)
  • Sublimation des Strahlmittels während des Prozesses
  • Anwendungsflexibel hinsichtlich Substrat und Verunreinigung
  • geringe korrosive und abrasive Substratbeeinflussung
  • kurze Reinigungszeiten ohne Demontage
  • geringe Energiekosten aufgrund des kleinen Abfallvolumens
46
Q

Strahlen mit festem Kohlendioxid:

Nenne Stoffeigenschaften von CO2! (6)

A

Stoffeigenschaften:
- geruchlos

  • farblos
  • nicht brennend
  • elektrisch nicht leitend
  • Inert
  • ungiftig, aber verdrängt Sauerstoff und reizt das Atemzentrum
47
Q

Strahlen mit Kohlendioxid

Nenne die beiden Wirkmechanismen!

A

Mechanischer Effekt

Thermischer Effekt

48
Q

Strahlen mit Kohlendioxid

Beschreibe den mechanischen Effekt! (3)

A

mechanischer Impuls infolge des Auftreffens der Partikel auf die Oberfläche (Auftreffgeschw. bis zu 300m/s)

Kraft infolge des Strahldruckes

es kommt zu Druckstößen aufgrund der schlagartigen Volumenzunahme während der Sublimation

49
Q

Strahlen mit Kohlendioxid

Beschreibe den thermischen Effekt! (3)

A

Es tritt eine Versprödung durch lokale Abkühlung (-78,5°C) auf

Thermische Spannungen zwischen der Beschichtung/Verunreinigung und dem Basiswerkstoff liegen vor

es kommt zu einer zusätzlichen Abkühlung infolge von Wärmeübertragung während der Sublimation

50
Q

Nenne wesentliche Einflussparameter beim Strahlen mit festem Kohlendioxid!

A

Massenstrom an Strahlmittel

Strahldruck

Volumenstrom der Druckluft

Vorschubgeschwindigkeit

Arbeitsabstand

Strahlauftreffwinkel

Düsenaustrittsdurchmesser

(…) siehe Folie 22

51
Q

Strahlen mit Kohlendioxid: Verfahrensvarianten

Zwischen welche beiden Verfahren wird grundlegend unterschieden?

A

Trockeneisstrahlen

CO2-Schneestrahlen

52
Q

Strahlen mit Kohlendioxid: Verfahrensvarianten

In welche Verfahren kann das Trockeneisstrahlen unterteilt werden? (3)

A

Druckluftstrahlen 1-Schlauchsystem

Druckluftstrahlen 2-Schlauchsystem (Injektionsprinzip)

Druckluftstrahlen 2-Schlauchsystem (kombiniert)

53
Q

Strahlen mit Kohlendioxid: Verfahrensvarianten

In welche Verfahren kann das CO2-Schneestrahlen unterteilt werden? (2)

A

Zweistoff-Düse

Agglomerationskammer

54
Q

Trockeneisstrahlen: Herstellung des Trockeneispellets

SIEHE FOLIE 24!!

A

!

55
Q

Die Trockeneispellets haben eine Härte von?

A

2 Mohs (also relativ weiches Material)

Mohs-Härte-Skala siehe Folie 24!

56
Q

Nenne Anwendungsbeispiele für Strahlen mit festem CO2!

A

Reinigung von Tiefziehwerkzeugen

Vorreinigung von Klebeflächen/Funktionsflächen

Reinigung von Leiterplatten in der Elektronikfertigung

Reinigung von empfindlichen und feinstrukturierten Oberflächen

Reinigung spannungsführender Anlagen (kein Abschalten der Anlagen notwendig)

Entfernen von Ölverschmutzung

57
Q

Nenne mind. 4 Vorteile des Strahlen mit festem Kohlendioxid!

A
  • Werkstoff-/Verunreinigungsflexibilität
  • keine Strahlmittelrückstände
  • kein Einsatz von Chemikalien
  • keine Entsorgungskosten für Reinigungsmedien/Strahlmittel
  • geringes abrasives und korrosives Verhalten
  • Reinigen ohne Demontage des Strahlgutes
58
Q

Nenne 4 Nachteile des Strahlen mit festem Kohlendioxid!

A

Nachteile:
- keine ausreichenden Prozessdaten

  • Schallpegel von 100 - 130 dB (A) (sehr lautes Verfahren)
  • hohe Kosten für Trockeneispellets und Druckluft
  • hohe CO2-Konzentration in begrenzten Bereichen
59
Q

Vergleich von Reinigungsverfahren mit jeweiligen Eigenschaften

–> siehe FOLIE 27 an!!!

A

!!!

FT (19 decks)

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