DE19640920C1

DE19640920C1 - Focussing nozzle for cutting by abrasive water-jet

Info

Publication number: DE19640920C1
Application number: DE1996140920
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Guenther; Matthias Dipl Ing Schoenfelder; Lutz Dipl Ing Lemmin; Rainer Dipl Ing Strehle; Harry Dr Ing Thonig
Original assignee: SAECHSISCHE WERKZEUG und SONDE
Current assignee: SAECHSISCHE WERKZEUG und SONDE
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2016-10-05
Also published as: WO1998015386A1

Abstract

This invention concerns a focusing nozzle for abrasive water jet cutting with an inner coating of wear-resistant, diamond-like material (8) (DCL). The nozzle body (1) is longitudinally divided near the longitudinal axis of the nozzle tube (5). The nozzle tube (5) is cut as channels (6) into the cut faces (7) obtained. The channel wall is targetedly coated. The nozzle body elements (3, 4) are joined together through the cut faces (7). Slots (10) containing sealant run next to the channels (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Fokussierdüse für das Abrasiv wasserstrahlschneiden mit einer Innenbeschichtung.The invention relates to a focusing nozzle for the abrasive water jet cutting with an inner coating.

Die Fokussierdüse des Wasserstrahlschneidkopfes dient zur Beschleunigung der Partikel des Abrasivmittels und ist da mit erhöhten Verschleiß ausgesetzt. Sie hat eine relativ kurze Standzeit je nach den Schneidparametern. Das ist die geringste Standzeit von allen Komponenten einer Wasser strahlschneidanlage. Damit bildet die Fokussierdüse die technologische Schwachstelle im Bearbeitungsprozeß.The focusing nozzle of the water jet cutting head is used for Acceleration of the particles of the abrasive and is there exposed to increased wear. It has a relative short service life depending on the cutting parameters. That is the lowest service life of all components of a water jet cutting system. The focusing nozzle thus forms the technological weak point in the machining process.

Um eine günstige Standzeit zu erreichen, ist es bekannt, die Fokussierdüsen aus Hartmetall wie Wolframkarbid oder aus Spezialkeramik zu fertigen. Diese Düsen bestehen aus einem Stück mit einer zur Mischkammer hin gewandten, den Düseneinlaß vergrößernden, trichterförmigen Bohrung. Dieser Herstellungsprozeß ist verhältnismäßig teuer. Deshalb wird die Fokussierdüse auch mehrteilig aus mehreren aneinander gereihten Düsenrohrstücken gebildet. Da besonders das Ende der Fokussierdüse verschleißt, kann jetzt nur das Strahl austrittstück ausgewechselt werden (DE-OS 38 44 344) . Das vergrößert die Standzeit der Fokussierdüse nicht, sondern verlagert das Problem auf das Strahlaustrittstück. Auch zum Auswechseln von Düsenrohrstücken muß der Fertigungsprozeß unterbrochen werden.In order to achieve a favorable service life, it is known the focusing nozzles made of hard metal such as tungsten carbide or to manufacture from special ceramics. These nozzles consist of one piece with a facing the mixing chamber Funnel-shaped bore enlarging the nozzle inlet. This Manufacturing process is relatively expensive. That is why the focusing nozzle also consists of several parts rowed nozzle tube pieces formed. Because especially the end the focusing nozzle wears out, only the beam can now outlet piece to be replaced (DE-OS 38 44 344). The does not increase the service life of the focusing nozzle, but rather shifts the problem to the beam outlet. Also for The manufacturing process must replace nozzle pipe pieces to be interrupted.

Es ist auch bekannt, die Innenwandung der Fokussierdüse mit einer abriebfesten Schicht zu überziehen. Dazu wird in die vorgebohrte Düse ein das Düsenrohr ausfüllender Stab ge steckt, der aus Graphit besteht, auf dessen Oberfläche eine Haut aus Silikonkarbid aufgedampft ist. Das Graphit wird im Düsenrohr erhitzt und unter Sauerstoffzufuhr oxidiert. Die Haut aus Silikonkarbid bleibt an der Innenwand des Düsen rohrs haften (US-Patent 5407503) . Diese Methode erlaubt die Verwendung von billigen und leicht bearbeitbaren Material für den Düsenkörper. Jedoch ist die Herstellung der Gra phitstäbe teuer, zumal mit großer Genauigkeit unter Verlust der Graphitstäbe gearbeitet wird. Eine Erhöhung der Stand zeit ist nur im Rahmen der vom Silikonkarbid vorgegebenen Parametern zu erwarten.It is also known to use the inner wall of the focusing nozzle to cover an abrasion-resistant layer. This is done in the predrilled nozzle a rod filling the nozzle tube stuck, which consists of graphite, on the surface of which Skin from silicon carbide is evaporated. The graphite is in the The nozzle tube is heated and oxidized with the addition of oxygen. The Silicone carbide skin remains on the inside wall of the nozzle tubes stick (US Patent 5407503). This method allows the Use of cheap and easily editable material for the nozzle body. However, the manufacture of the Gra Phitsticks expensive, especially with great accuracy at a loss the graphite rods are worked. An increase in the level time is only within the limits set by the silicon carbide Expected parameters.

Es ist auch bekannt, Oberflächen von Körpern, die besonders großem Verschleiß durch Abrieb ausgesetzt sind, mit einer verschleißfesten diamantartigen Werkstoffschicht aus amor phem Kohlenstoff (DLC) zu beschichten. Dazu wird im Vakuum ein hoch aktiviertes Plasma mittels einer gepulsten Licht bogenentladung zwischen der aus dem Beschichtungsmaterial bestehenden Kathode und einer Anode erzeugt. Die Lichtbo genbewegung auf der Kathode wird zeitlich und örtlich durch einen Impulslaser gesteuert (Prospekt: "Laser-Arc-Beschich tung", VTD Vakuumtechnik Dresden GmbH, IWS Fraunhofer In stitut für Werkstoffphysik und Schichttechnologie.)It is also known surfaces of bodies that are special great wear due to abrasion, with a wear-resistant diamond-like material layer made of amor to coat phem carbon (DLC). This is done in a vacuum a highly activated plasma by means of a pulsed light arc discharge between that of the coating material existing cathode and an anode. The Lichtbo gene movement on the cathode is temporally and locally by controlled a pulse laser (brochure: "Laser Arc Beschich tung ", VTD Vacuum Technology Dresden GmbH, IWS Fraunhofer In institute for material physics and layer technology.)

Nach dieser Methode können nur Außenflächen beschichtet werden. Die Innenwand des Düsenrohrs ist für diese Be schichtung ungeeignet.Only external surfaces can be coated using this method will. The inner wall of the nozzle tube is for this Be stratification unsuitable.

Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fokussierdüse für das Abrasivwasserstrahlschneiden im Inneren mit einer verschleißfesten, diamantartigen Werkstoffschicht einfach und kostengünstig zu beschichten.The aim and object of the invention is to provide a focusing nozzle for abrasive water jet cutting inside with a wear-resistant, diamond-like material layer simple and to coat inexpensively.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des 1. Patentanspruches gelöst. Vorteilhafte Aus führungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, the object is achieved by Features of the first claim solved. Favorable off guides of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Fokussierdüse besteht aus einem in der Länge geteilten Düsenkörper, wobei der oder die Schnitte in die Nähe der Längsachse des Düsenrohrs gelegt sind. Die Schnittflächen, in denen das Düsenrohr als Kanal eingeschnitten ist, sind als Außenflächen der Düsenkörperteile leicht zugänglich und mit einem verschleißfesten, diamantartigen Werkstoff ge zielt in den Kanälen zu beschichten. Nach dem Beschichten werden die Düsenkörperteile mit den Schnittflächen aufein andergesetzt und der Düsenkörper zusammengefügt. Die ein geschnittenen Kanäle ergänzen sich zum Düsenrohr. Neben ei nem Kanal können Nuten parallel zum Kanal in den Schnitt flächen sein. In diese Nuten ist Dichtungsmaterial einge bracht, so daß beim Aufeinandersetzen das Düsenrohr abge dichtet ist. Der Kanal in jeder Schnittfläche kann ver schieden tief eingeschnitten sein und voneinander verschie dene Querschnittsflächen und -formen haben.The focusing nozzle consists of a split length Nozzle body, the cut or cuts close to the Longitudinal axis of the nozzle tube are placed. The cut surfaces, in which the nozzle tube is cut as a channel easily accessible as outer surfaces of the nozzle body parts and with a wear-resistant, diamond-like material aims to coat in the channels. After coating the nozzle body parts are aligned with the cut surfaces put on and the nozzle body assembled. The one cut channels complement each other to form the nozzle tube. In addition to egg A channel can have grooves parallel to the channel in the cut be areas. Sealing material is inserted into these grooves brings so that the nozzle tube abge when placed is sealed. The channel in each cut surface can ver be cut deeply and differ from each other have cross-sectional areas and shapes.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungs beispiels näher erläutert werden. Die dazu gehörige Zeich nung zeigt inThe invention is intended to be based on an embodiment example are explained in more detail. The associated drawing shows in

Fig. 1 den Düsenkörper mit Blick auf die Schnittstelle Fig. 1 shows the nozzle body with a view of the interface

Fig. 2 ein Düsenkörperteil im Längsschnitt Fig. 2 shows a nozzle body part in longitudinal section

Fig. 3 ein Düsenkörperteil in Draufsicht auf die Schnittfläche Fig. 3 is a nozzle body part in plan view of the cut surface

Fig. 4 den geklebten Düsenkörper von der Seite Fig. 4 shows the glued nozzle body from the side

Fig. 5 den geklebten Düsenkörper von oben. Fig. 5 the glued nozzle body from above.

Ein Düsenkörper 1 ist mit einer Teilung 2 in zwei Düsenkör perteile 3 und 4 geteilt. Im Inneren des Düsenkörpers 1 be findet sich ein Düsenrohr 5, das als Kanal 6 in eine Tei lungsfläche 7 eingeschnitten ist. Der Kanal 6 ist mit einer verschleißfesten, diamantartigen Werkstoffschicht 8 (DCL) ausgekleidet, die nach dem Laser-Arc-Beschichtungsverfahren gezielt aufgetragen ist. Der Kanal 6 hat an einem Ende eine trichterförmige Aufweitung 9. Neben dem Kanal 6 laufen Nu ten 10 auf der, Teilungsfläche 7. In diese Nuten 10 ist Dichtungsmaterial eingelegt. Die Düsenkörperteile 3 und 4 sind zum Düsenkörper 1 wie in Fig. 4 und 5 gezeigt zusam mengesetzt verklebt.A nozzle body 1 is divided with a division 2 in two Düsenkör parts 3 and 4 . Inside the nozzle body 1 be there is a nozzle tube 5 which is cut as a channel 6 in a Tei treatment surface 7 . The channel 6 is lined with a wear-resistant, diamond-like material layer 8 (DCL) which is applied in a targeted manner using the laser arc coating method. The channel 6 has a funnel-shaped widening 9 at one end. In addition to the channel 6 Nu 10 run on the division area 7th Sealing material is inserted into these grooves 10 . The nozzle body parts 3 and 4 are glued together to the nozzle body 1 as shown in FIGS . 4 and 5.

BezugszeichenlisteReference list

1 Düsenkörper
2 Teilung
3 Düsenkörperteil
4 Düsenkörperteil
5 Düsenrohr
6 Kanal
7 Teilungsfläche, Schnittfläche
8 Werkstoffschicht
9 Aufweitung
10 Nut 1 nozzle body
2 division
3 nozzle body part
4 nozzle body part
5 nozzle tube
6 channel
7 dividing surface, cutting surface
8 material layer
9 widening
10 groove

Claims

1. Fokussierdüse für das Abrasivwasserstrahlschneiden, mit einem innen beschichteten Düsenrohr (5), dadurch gekenn zeichnet, daß der Düsenkörper (1) in der Länge in mehrere Teile geteilt ist und eine Teilung in der Nähe der Längsachse des Düsenrohrs (5) verläuft, daß das Düsen rohr (5) als Kanäle (6) in die durch die Teilung entste hende Schnittflächen (7) eingeschnitten ist und die Ka nalwandungen mit einem verschleißfesten, diamantartigen Werkstoff (8) gezielt beschichtet sind, sowie die Düsenkörperteile (3, 4) mit den Schnittflächen (7) aufeinandergesetzt und miteinander gefügt sind.1. Focusing nozzle for abrasive water jet cutting, with an internally coated nozzle tube ( 5 ), characterized in that the nozzle body ( 1 ) is divided in length into several parts and a division near the longitudinal axis of the nozzle tube ( 5 ) that the nozzle tube ( 5 ) is cut as channels ( 6 ) into the cut surfaces ( 7 ) resulting from the division and the channel walls are specifically coated with a wear-resistant, diamond-like material ( 8 ), and the nozzle body parts ( 3 , 4 ) are also included the cut surfaces ( 7 ) are placed on one another and joined together.

2. Fokussierdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (1) in der Länge und im Querschnitt geteilt ist.2. Focusing nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle body ( 1 ) is divided in length and in cross section.

3. Fokussierdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörperteile (3, 4) miteinander verschraubt sind.3. Focusing nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle body parts ( 3 , 4 ) are screwed together.

4. Fokussierdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörperteile (3, 4) miteinander verklebt sind.4. Focusing nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle body parts ( 3 , 4 ) are glued together.

5. Fokussierdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörperteile (3, 4) von einer Hülse aus zähem Material ummantelt gefügt sind.5. Focusing nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle body parts ( 3 , 4 ) are joined by a sleeve made of tough material.

6. Fokussierdüse nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß zumindest in einer Schnittfläche (7) parallel zum Kanal (6) Nuten (10) verlaufen, in die Dichtungsmaterial eingebracht ist. 6. focusing nozzle according to claim 1, characterized in that at least in a cut surface ( 7 ) parallel to the channel ( 6 ) grooves ( 10 ) run into which sealing material is introduced.

7. Fokussierdüse nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kanäle (6) unterschiedlich tief eingeschnitten sind.7. focusing nozzle according to claim 1, characterized in that the channels ( 6 ) are cut to different depths.

8. Fokussierdüse nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Querschnittsflächen der Kanäle (6) voneinander verschieden sind.8. focusing nozzle according to claim 1, characterized in that the cross-sectional areas of the channels ( 6 ) are different from each other.