Grundlagen des Schneidens: Autogen, Plasma und Laser erklärt
Autogen- oder Brennschneiden
Das Autogenschneiden ist die älteste und am häufigsten genutzte Methode, besonders geeignet für gewöhnlichen Baustahl, niedriglegierten Stahl und Titanlegierungen. Allerdings ist es nicht für Nichteisenmetalle wie Aluminium, Edelstahl, Nickel, Messing oder Kupfer geeignet. Diese Methode wird vor allem bei größeren Materialdicken angewendet, von etwa 3 bis 300 mm. Mit Spezialausrüstung können sogar Materialstärken bis zu 3000 mm geschnitten werden.
Die Wahl des Gases hängt von Kosten und Leistung ab. Acetylen erreicht die höchste Brenntemperatur von etwa 3160 °C, gefolgt von MAPP-Gas (2976 °C), Propylen (LPG) (2896 °C), Propan (2828 °C) und Erdgas (2770 °C). Niedrigere Schneidgastemperaturen führen zu längeren Brennzeiten, niedrigeren Schneidgeschwindigkeiten und größeren Wärmeeinflusszonen. Achten Sie darauf, das richtige Verhältnis von Brenngas zu Sauerstoff einzustellen, um optimale Schneidleistung zu erzielen. Auch die Wahl des Gases kann durch den Gasversorger, Lagerbedingungen und Arbeitssicherheit beeinflusst werden.
Beim Schneiden wird ein Brenner mit geeigneter Düse verwendet. Das Sauerstoff-Brenngas-Gemisch wird unter kontrolliertem Druck dem Brenner zugeführt, und das Material wird auf eine Zündtemperatur von 700 °C bis 900 °C vorgeheizt. Das Material sollte hellrot, aber nicht gelb sein. Sobald die Zündtemperatur erreicht ist, wird das Schneidgas (Sauerstoff) eingeschaltet und der exotherme Reaktionsprozess beginnt. Der Stahl oxidiert und bildet eine hochflüssige Schlacke, die durch den Druck des Schneidgases aus der Schneidfuge herausgeblasen wird.
Um gleichbleibend gute Schneidergebnisse zu erzielen, empfiehlt sich der Einsatz eines CNC-Systems. Das Material sollte frei von Fett, Rost und anderen Verunreinigungen sein. Überprüfen Sie vor dem Schneiden den Brenner, die Düsengröße, den Gasdruck, die Flammenform, den Abstand der Flamme zum Material und die Schneidgeschwindigkeit.
Maschinenschneidsysteme werden im Schwer- und Stahlbau sowie in Werften eingesetzt. Manuelles Schneiden und Fugenhobeln findet ebenfalls in diesen Branchen sowie beim Schneiden von Altmetall und dem Abbau von Industriegebäuden und Schiffen Anwendung.
Plasmaschneiden für Heimwerker und Profis
Das Plasmaschneiden ist die vielseitigste der drei Methoden und eignet sich für alle elektrisch leitenden Materialien, wie Baustahl, niedriglegierten Stahl, Aluminium, Edelstahl, Nickel und Kupferlegierungen. Es wird für Materialstärken von 0,5 mm bis 150 mm eingesetzt und ist schneller als das Autogenschneiden bei gleicher Materialstärke. Der Plasmalichtbogen kann auch gestapelte Materialien und beschichtete, verzinkte, lackierte oder rostige Oberflächen schneiden, sofern das Material gut geerdet ist.
Für das Plasmaschneiden sind eine Plasmastromquelle, ein Plasmabrenner und eine Gasversorgung notwendig. Die gängigsten Plasmastromquellen haben eine Stromstärke von 30 bis 800 A. Die Systeme sind in ein- und mehrgasige Kategorien unterteilt. Der Plasmastrahl wird im Brenner erzeugt, wo das Schneidgas durch elektrische Spannung ionisiert wird und einen Plasmalichtbogen bildet, der das Material schmilzt und aus der Fuge bläst. Die Temperatur des Plasmalichtbogens liegt bei etwa 20.000 °C und kann bei Mehrgassystemen sogar höher sein.
Wie beim CNC-Brennschneiden ist die korrekte Einstellung aller Parameter entscheidend. Dazu gehören Strom, Gas- und Druckeinstellung, Wahl der Verschleißteile, Brennerhöhe und Schneidgeschwindigkeit. Diese Faktoren beeinflussen die Qualität des Schnitts.
Handgeführte Plasmasysteme sind vielseitig und portabel, ideal für den Einsatz an verschiedenen Arbeitsplätzen. Sie können mit tragbaren CNC-Systemen kombiniert werden und eignen sich für das schnelle, kostengünstige Materialabtragen und geringere Wärmeeinbringung. Mechanisierte Plasmaschneidsysteme finden in der Leicht- bis Schwerindustrie, Stahlverarbeitung und in Werften Anwendung. Manuelles Plasmaschneiden und Fugenhobeln werden auch zum Schneiden von Schrott und zur Demontage von Anlagen und Schiffen eingesetzt.
Laserschneiden für alle Materialien
Das Laserschneiden ist die modernste der drei Methoden und hat sich in der Metallverarbeitung stark entwickelt. Ursprünglich in den 70er Jahren für die Luft- und Raumfahrtindustrie entwickelt, sind CO2-Laser heute die weltweit beliebtesten Systeme. Die Weiterentwicklung hat zum Faserlaserschneiden geführt, das derzeit als die fortschrittlichste Methode gilt.
Die Laserleistung hat sich stark verbessert, von 300 W für 1 mm Baustahl bis zu 20.000 W für 50 mm Baustahl. Die Lasertechnologie schneidet am präzisesten und kann Materialien mit Dicken von Mikrometern bis zu mehreren Zentimetern schneiden, einschließlich verzinktem Stahl, obwohl hier die Dicke begrenzt ist.
Mit korrekt eingestellten Parametern erfordern die geschnittenen Teile kaum Nachbearbeitung. Lasersysteme arbeiten am besten in einer sauberen Umgebung, da Schweißen, Schleifen und andere verschmutzende Prozesse die Schnittqualität beeinträchtigen können. Die zu schneidenden Materialien müssen sauber sein, und eine Oberflächenbehandlung kann das Anhaften von Spritzern verhindern.
Der Laserstrahl wird von einer Festkörper-, CO2- oder Faserquelle erzeugt. Fasersysteme sind am fortschrittlichsten, da der Laserstrahl konstant bleibt, was Ausfallzeiten minimiert. Die beim Laserschneiden verwendeten Gase sind Sauerstoff und Stickstoff. Sauerstoff wird beim Schneiden von Baustahl verwendet und erzeugt eine exotherme Reaktion, die die Schlacke aus dem Material bläst. Stickstoff wird für Aluminium, Edelstahl, Nickellegierungen, Titan und Kupfer verwendet und kann auch beim Schneiden von Baustahl bessere Ergebnisse erzielen.
Die Anschaffungskosten für Lasertechnologie sind hoch, aber die Systeme können unbemannt betrieben werden, was eine schnellere Amortisation ermöglicht. Die Energiekosten sind ebenfalls hoch, werden jedoch durch niedrige Verschleißteilkosten ausgeglichen.