Trennen durch Abtragen

 01. Was ist Abtragen?

Traditionell wird das Abtragen als Trennen von Stoffteilchen von einem festen Körper auf nicht-mechanischem Wege bezeichnet. Mit der Entwicklung der Wasserstrahltechnologie lässt sich auch das mechanische Abtragen realisieren und kann demzufolge der Verfahrensgruppe 3.4 zugeordnet werden (vgl. Awiszus u. a., a. a. O., S. 181).

02. Wann ist der Einsatz abtragender Verfahren sinnvoll?

Der Einsatz abtragender Verfahren ist dann zweckmäßig, wenn die Bearbeitung mit spanenden Verfahren zu kosten- und/oder zeitintensiv ist bzw. nur unbefriedigende Ergebnisse liefert, z. B. bei der Bearbeitung von Hartmetallen, hochlegierten Stählen und Keramik.

03. Wie lassen sich die abtragenden Fertigungsverfahren einteilen?

In Anlehnung an DIN 8590 lässt sich folgende Einteilung vornehmen:

1Nach neuerer Auffassung werden auch mechanische Verfahren zur Gruppe der abtragenden Verfahren gerechnet.

 2 Behandelt werden lt. Rahmenplan die gekennzeichneten Verfahren.

04. Wie ist das Verfahrensprinzip beim funkenerosiven Abtragen?

Zwischen zwei Metallelektroden (Werkzeug- und Werkstückelektrode), die sich in einem Dielektrikum (elektrisch nicht leitende Flüssigkeit) befinden, wird pulsierende Gleichspannung (20 … 100 V) angelegt. Nähern sich beide Elektroden bis auf eine bestimmte Entfernung (Arbeitsspalt; abhängig von der angelegten Spannung) erfolgt ein Funkenüberschlag. Er führt durch Schmelzen, Verdampfen und Abplatzen kleinster Werkstoffteilchen zum Abtragen am Werkstück. Aufgabe des umlaufenden, gefilterten Dielektrikums ist das Kühlen der Werkzeugelektrode und des Werkstücks sowie der Abtransport der erodierten Partikel. Man verwendet synthetische Öle und Mineralöle.

Prinzip der Funkenerosion:

Man unterscheidet zwei Verfahren:

• Beim funkenerosiven Senken hat die Werkzeugelektrode die Gegenform des gewünschten Werkstücks.

• Beim funkenerosiven Schneiden verwendet man eine straff gespannte Drahtelektrode (Kupfer oder Messingdraht). Der Draht wird über Spulen und Rollen kontinuierlich nachgeführt, um den Verschleiß auszugleichen. Als Dielektrikum wird entsalztes Wasser eingesetzt.

Prinzipskizze: Funkenerosives Senken	Prinzipskizze: Funkenerosives Schneiden

05. Wie ist das Verfahrensprinzip beim Abtragen durch Plasmastrahl?

Der Werkstoff wird durch den Plasmastrahl (bis 30.000 °C) geschmolzen, teilweise verdampft und aus der Schnittöffnung gedrückt (vgl. Plasmaschweißen, Lichtbogentechnik).

Das Plasmaschneiden hat gegenüber dem Brennschneiden folgende Vorteile:

• Die Arbeitsgeschwindigkeit ist höher

• die Wärmeinwirkung auf den Werkstoff ist geringer

• auch für Kupfer, Aluminium und Cr-Ni-Stähle geeignet.

Nachteile:

• Breite Schnittfuge

• ausgeprägte Schnittkantenwinkel

• Werkstoffdicke ≤ 120 mm.

06. Wie ist das Verfahrensprinzip beim Abtragen durch Laserstrahl?

Laser ist die Abkürzung von Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: Vereinfacht gesagt, wird Licht mithilfe von Spiegeloptiken verstärkt. Aufgrund der hohen Energiedichte wird der Werkstoff zum Aufschmelzen und Verdampfen gebracht. Das eingesetzte Arbeitsgas drückt den gelösten Werkstoff aus dem Schnittspalt.

Als Arbeitsgas werden eingesetzt:

• Sauerstoff bei Baustahl

• Stickstoff bei rostfreien Stählen (Vermeidung von Oxidschichten an der Schnittkante)

• Inerte/reaktionsträge Gase (z. B. Stickstoff Helium, Argon) bei Kunststoff, Holz, Keramik, Papier.

Anwendung:

Stähle bis ca. 12 mm Dicke, NE-Metalle mit Ausnahme von Silber und Kupfer, nichtmetallische Werkstoffe.

07. Wie ist das Verfahrensprinzip beim Abtragen durch Wasserstrahl?

Wasser hat gute Strömungseigenschaften, ist chemisch neutral und relativ kostengünstig. Der Wasserstrahl kann in Abhängigkeit vom Wasserdruck zum Reinigen, Aufrauhen, Abtragen und Schneiden eingesetzt werden:

Wasser wird mit hohem Druck durch eine Düse gepresst. Die Druckenergie wird in Bewegungsenergie umgewandelt, trifft auf den Werkstoff und löst kleine Partikel ab. Beim Reinigen werden Drücke von 100 … 500 bar und relativ große Wassermengen eingesetzt; Schneiden erfolgt mit Drücken von 1.500 … 4.000 bar und es reichen geringe Wassermengen aus.

Anwendung:

Schneiden nichtmetallischer, weicher Werkstoffe wie z. B. Kunststoff, Gummi, Pappe

08. Was ist Wasserabrasivstrahlschneiden?

Die Verfahrenstechnik ist wie beim Abtragen durch Wasserstrahl mit dem Unterschied, dass dem Wasser Schleifmittel (Abrasivmittel) beigemischt werden. Dadurch erhöht sich das Abtragspotenzial des Wasserstrahls deutlich.

Anwendung:

Schneiden metallischer und keramischer Werkstoffe.