Gegenstand der Arbeit ist die Entwicklung eines Verfahrens zum Strahlschneiden mit CO₂. Das Verfahrensprinzip beruht auf dem in der Industrie bereits etablierten Wasserstrahlschneiden. Die Verwendung von CO₂ anstelle von Wasser erlaubt die trockene Bearbeitung von Werkstoffen. Für eine zu Wasser vergleichbare Schneidwirkung sind kohärente, flüssige Strahlen mit hoher Geschwindigkeit erforderlich. CO₂ kann bei Atmosphärendruck aber nicht als Flüssigkeit existieren: wird flüssiges CO₂ über eine Düse entspannt, wird die Dampfdruckkurve unterschritten und es entstehen zweiphasige Sprays. Erst ausreichend tiefe Temperaturen vor der Düse verzögern den Phasenübergang und es können flüssige, überhitzte Strahlen erzeugt werden. Aufgrund thermischer und strömungsmechanischer Instabilitäten ist die Strahlzerfallslänge und damit auch die maximale Schnittfugentiefe geringer als die von Wasserstrahlen. Möglichkeiten zur Strahlstabilisierung und Erhöhung der Schneidwirkung werden diskutiert.
Aktualisiert: 2020-12-08
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