Snijwaarden draad CNC schuimsnijder

Ik had toch nog een stukkie gesneden schuim liggen. Fotootje van gemaakt. Door het strijklicht lijken die rillen groter dan ze zijn. Ik denk ongeveer 5/100 ste diep.

Dit is witte polystyreen 15 of 20 kg/m3. De lichte soort dus.



Dit is styrisol, die gele XPS. Je ziet hiet de achterlijst van een vleugeltje.
Het allerlaatste restje dat achter de achterlijst blijft staan/hangen heb ik weggesneden met een net iets te bot mes. Vandaar het scheurtje. De dikte varieert van 5/100 tot 1/10. Vnl. als gevolg van afwijkende smelt bij zeer dun materiaal. De profielkoorde klopt binnen 1 mm (te klein), de profieldikte is tussen de 6/100 en de 4/100 te dik (bij die maat vallen teststukjes tussen de schuifmaat uit.

 

Ik begrip het effect van het materiaal van de snijdraad op de eindkwaliteit niet. Als de draad het schuim niet eens raakt, wat maakt het uit waar het van gemaakt is?

 

Polystyreen (het witte piep) wordt gemaakt door witte styreenkorrels waarin een gas is opgelost/gevangen in een mal met stoom te verwarmen. Het styreen wordt zacht, het gas zet uit, de gezwollen korrels smelten aan elkaar. Die proces heet expansie. De afkorting hiervoor is wat minder gangbaar/bekend: EPS, expanded poly styreen.
Tijdens het produktieproces van de korrels, en daarna tijdens het opzwellen/smelten van de korrels tot een blok piep, zullen die gassen uit de oppervlakte van de korrel een beetje uitdampen, daar bevindt zich dus een lagere concentratie expansiegas. Daardoor ontstaat op de overgang tussen twee korrels een wand die een iets hogere dichtheid heeft.
Tijdens het snijden zullen de kernen van die korrels iets meer wegsmelten, Er zit minder materiaal. Dat heeft minder warmte nodig, maar overal wordt dezelfde hoeveelheid warmte afgegeven. Dus zal die kern iets verder wegsmelten.

XPS zijn in principe dezelfde polystyreenkorrel. Alleen ipv. in de matrijs met stoom verwarmen en expanderen, worden deze door een soort gehaktmolen (pomp) gevoerd. Daarin worden ze verwarmd, en dus zacht. Maar expanderen lukt nog niet. Pas als ze via de spuitkop de matrijs ingeperst worden, kan het expanderen. Het pompproces een de expansie via de spuitkop laten van de oorsspronkelijke korrels weinig meer over. er is een (behoorlijk) homogene massa ontstaan. Dit proces heet extrusie en staat ook fraai beschreven op Wikipedia. Vanwege die extrusie heet het spul ook XPS (extruded poly styreen).
Vanwege die homogeniteit is het wegsmelten van XPS ook veel constanter.

Helder?

Dirk

 

Goede opmerking. In principe maakt het niet uit welk materiaal je gebruikt. En volgens Dirk maakt de dikte van de draad ook niet uit. Daar ben ik het niet mee eens, maar ik gebruik dan ook een extreem dunne draad, en snij zeer traag.

Sommige draadmaterialen werken gewoon minder fijn. Ze lijken te plakken aan het schuim, of verzamelen veel plastic op de draad (stank/rook). Na een paar mislukte experimenten ga je dan al weer snel terug naar wat wel werkt. De weerstand van de draad zegt iets over de benodigde stroom en het voltage. In theorie zou ik met mijn voeding ook met koper moeten kunnen snijden.

Verschillen in uitzettingscoefficient zou ook een rol kunnen spelen. Als de draad na het opwarmen zijn voorspanning kwijt is, is het niet fijn snijden. Maar hiervoor moet je eigenlijk een oplossing in de boogconstructie opnemen. (constante trekspanning)

Ergo: experimenteer er op los, en ervaar zelf wat wel en niet werkt.

 

@Dirk,
Het is zeker een heldere uiteenzetting. Maar ik was vooral nieuwsgierig naar het effect van het materiaal van de snijdraad.

@Prop-er,
Op zich, experimenteren doe ik al af en toe.
Ik snij mijn kernen met Conrad-draad of Rene41. En daar zie ik geen duidelijke verschillen tussen.
Ook heb ik boogjes in drie maten gemaakt met min of meer constante trekspanning onafhankelijk van de draadtemperatuur. Mijn eerste boogjes waren wat simplistischer maar dat werkte niet goed (nl. de draad ging hangen als het verwarmd werd).
Wel heb ik wat verschil in kwaliteit gezien tussen mijn tafelsnijder (met Conrad-draad) en eentje van Proxxon. Die gebruikt een dun draadje uit een spoel. De snijvlakken van Proxxon zijn mooier en de kerf is smaller. Maar of dat aan de draad ligt of aan de betere temperatuurcontrole of aan iets anders...?

Vandaar mijn vraag.

 

Proxxon gebruikt overigens Ø 0,2 mm Nikkel-Chroom 8020, en het Conrad draad is Ø 0,5 mm Nikkel-Chroom 6015. Het grote verschil is dat NiCr 6015 ook 20% ijzer bevat (naast 15% Cr en Ni balans), terwijl NiCr 8020 geen ijzer bevat (80% Ni, 20% Cr).
Dus er zijn behoorlijke verschillen tussen de twee.

Groet,

Ad

 

Ik lijk wel een irritante kleuter die alsmaar waarom zegt...

maar (sorry ), waarom heeft de hoeveelheid ijzer in draad effect op de uiteindelijke snijkwaliteit?

 

Nieuwsgierigheid is in dit geval een goede eigenschap. Wetenschappers zijn bijvoorbeeld geen mensen die alles weten, maar mensen die alles willen weten. Super nieuwsgierig dus.

Ik heb de databladen eens bekeken, maar niet echt een aanmerkelijk groot verschil kunnen vinden. Wel denk ik dat het feit dat Conrad 0,5 mm draad gebruikt redelijk veel effect kan hebben.

Groet,

Ad

EDIT
Ik zie trouwens dat Conrad ook nog andere (kleinere diameters) en ook nog van andere samenstellingen heeft. Ik weet niet waarom, maar ik had die 0,5 mm in m'n kop zitten, maar kan het nu niet meer terugvinden.

 

Ik vraag me af waaruit je opmaakt dat ik beweer dat de dikte niet uitmaakt. Ik ben me er niet van bewust dat geschreven te hebben. Maar ik kan natuurlijk iets ongelukkig geformuleerd hebben.

Dan hierbij duidelijkheid:
Mijn ervaring is ook hoe dunner de draad, en hoe langzamer gesneden, hoe mooier het resultaat.
Waarom snij ik dan niet met nét zo'n dunne draad als Prop-er?! Praktische beperkingen! Mijn apparaat bevat hardware waardoor de PC de stroomsterkte kan regelen. Die hardware mag max 35V DC hebben. Mijn systeem voor de draadtrekspanning is een gewicht over een katrol. Ik gebruik altijd dezelfde lengte (1m25). Bij dunner dan 0,18 mm Wolfram is de aangesloten 34V niet meer voldoende om boven de 3 mm/s te snijden (de ohmse weerstand wordt te hoog).

We zijn het dus 1005 eens.

Dat had ik niet begrepen. :|
Ik heb er eerlijk gezegd ook geen enkele verklaring voor. Tot nu toe heb ik snijdraad van conrad gebruikt, CrNi-draad, (zuiver) koper, Rene41, en zuiver Wolfram. De snijdraden van Conrad, CrNi, Rene41 en Wolfram heb ik elk in meerdere diktes geprobeerd. Het was heel duidelijk: dunner snijdt mooier.
En het was (voor mij, en anderen) ook heel duidelijk dat Wolfram ook fors mooier snijdt dan andere materialen. Waarom? Geen idee! Nadeel van Wolfram is weer dat je het niet heel heet kunt gebruiken. Als het zichtbaar begint te gloeien is het na een paar uur doorgebrand (het oxideert).

Zoals gezegd, weet ik dat niet. Mogelijk dat het de elektrische weerstand beïnvloed. Wellicht belangrijker is dat het voorkomt dat de draad na een paar keer gebruikt te zijn zijn sterkte verliest en breekt (altijd midden in je werkstuk :bad-words:

Dirk.

 

Het ging om deze quote, Dirk:

 

Dan trek jij daaruit de verkeerde conclusie (denk ik)! Niet vervelend bedoeld overigens.

Ik had het over de kerf! En het is mij idd. opgevallen dat ongeacht de draaddikte en/of snijsnelheid, de kerf vrijwel constant rond de 1,7 mm blijft. Het lijkt meer een waarde die afhankelijk is van schuimsoort- dan van snijdraad.

Dirk.

 

Helemaal mee eens.

Kerf en snijkwaliteit (maattolerantie, scherpte van haakse hoeken en vorm van ligger uitsnijdingen) zijn nauw aan elkaar verwant.

Als de kerf bij verschillende draaddiktes niet uitmaakt, zou je kunnen concluderen dat de snijkwaliteit dan ook vergelijkbaar is, maar dat blijkt dus niet zo te zijn.

HET argument om voor een dunne draad te kiezen is de geconcentreerde lage warmteafgifte. (En dus een kleine kerf (in mijn geval 0,6mm bij F70))
Hierdoor heb je ook minder last van vervorming van het schuim door warmteuitzetting, wat de nauwkeurigheid van het uiteindelijke werkstuk sterk ten goede komt.

Nogmaals: 0,08mm is echt zeer onpraktisch, en raad ik in principe af.

 

OK, het lijkt er op dat het vooral om de dikte van de draad gaat. Hoe dunner, hoe beter zolang het maar niet om de haverklap breekt.

De materiaalkeuze is dan van belang om een optimale combinatie te krijgen van geschikte elektrische weerstand, treksterkte en gedrag bij hoge temperaturen (rekken, vloeien, corrosie, ...).

Heb ik het goed begrepen?

 

De hoofdmoot heb je goed. Ik ben dat met je eens.

Maar ik (en ik niet alleen) heb ook geconstateerd dat het ene of andere materiaal fraaier snijdt. Bij vergelijkbare draaddiktes. Het soort materiaal heeft dus enige invloed, zo lijkt het. En ik heb geen idee waarom ....

Dirk.

 

Het zou de emissiecoëffitiënt voor straling kunnen zijn. Ik weet niet of het uiterlijk/kleur van wolfraam beduidend anders is dan dat van NiCr, bijvoorbeeld. Want straling zal het hem toch moeten doen vermoed ik, convectie is veel te traag.

Groet,

Ad

 

Potver Ad, daar had ik nog niet aan gedacht!

Emissiecoëfficiënt:
Wolfraam: 0.04 - 0.4 (gepolijst / ruw)
Nichroom: 0.65 - 0.79 (draad)

Born: Emissivity Coefficients of some common Materials

Kan dus behoorlijk schelen. (Factor 1,5 tot 20x)

 

Dus, wolfram straalt minder warmte (op 300K) uit per kerntemperatuur dan NiCr. Maar de energie die er in gaat moet er toch uit. Betekent dat, dat wolfram zijn energie liever op een andere golflengte uitstraalt dan NiCr. Waarschijnlijk op hogere golflengtes (zoals bij een gloeilamp).

Verschil in golflengte van de warmtestraling kan het waargenomen kwaliteitsverschillen verklaren.


Is zoiets mogelijk of praat ik onzin?


Edit: Het is wel onzin dus. Kelvin is de temperatuur.

 

Emissiewattes????
Wa is dèh?
Definieer eens?

 

Pff.., warmtestraling?

Verwarrend, maar de emissiecoëfficiënt wordt ook wel absorptieverhouding, emissieverhouding of zwartingsgraad genoemd, met als achtergrond dat absorptie en emissie van een lichaam een vaste verhouding hebben.

Maar dit lijkt ook weer een doodlopende weg te zijn, want de lagere waarde voor wolfraam zou betekenen dat die minder stralingswarmte zou geven. En ik zou toch denken dat de (contactloze) warmteoverdracht door straling zou moeten plaats vinden, omdat convectie een veel te traag proces hiervoor is.

Dat brengt me tot een andere vraag, wat is ongeveer de draadtemperatuur waarmee gesneden wordt? Bij de beschrijving van de Proxxon draadsnijder staat: "Snijtemperatuur regelbaar van ca. 100 - 200°C", maar dat lijkt me toch wel erg laag, zeker omdat PS een smelttemperatuur heeft van 240 °C. Het ontbindt weliswaar op een lagere temperatuur, maar toch......

Groet,

Ad

 

Nou nou, mag ik ook eens dom doen?! ;-)

Psies, vandaar de vraag.
Maar je hebt het helder gemaakt.

Hmmmm. Nu wordt het lastig. In de tijd dat ik nog met dikkere en kortere draad sneed, kon ik de draad net tegen gloeien aan brengen. Dan moest niet al het licht in mijn garage aan zijn, dan kon je het goed zien. Dan heb je het volgens mij over temperaturen rond de 400-450 gr. Ik weet wel dat ik toen ver daaronder moest zitten voor de netste snedes. Onder 50% instelling op de PC. Stel nu even dat een lineaire maat voor de stroom is (verhouding tijdsduur stroom aan vs. stroom uit) dan heb je het over de halve stroom uitgaande van P=I^2.R dan zou je waarschijnlijk op minder dan een kwart van het vermogen uitkomen. Dat maakt 100-200 gr een reële waarde.

Ik kwam bij het zoeken op Wikipedia naar polystyreen op de zgn. glas-temperatuur. Het overgangsgebied van amorf-vast naar zacht c.q. vloeibaar. Daar stond voor PS een glas-temp van 90-100 grC. Dat komt wat meer overeen met mijn ervaringen dat je met foliestrijken direct op schuim (±130 gr) erg voorzichtig moet zijn.

Ik houdt het op: de draad is zo'n 200 gr C.

N.B.
Dat is tijdens het snijden. Dan koelt de draad sterk af. Eenmaal buiten het schuim gaat het schuim dat toch geraakt heeft, en op de draad zit, snel roken. Dan is het aan het ontbinden (denk ik).

Dirk.