Es gibt verschiedene thermische Trennverfahren, um effektiv Metall zu schneiden. Die vier gängigsten sind:
• Plasmaschneiden
• Autogenschneiden
• Laserschneiden
• Wasserstrahlschneiden
Die Wahl des richtigen thermischen Schneidverfahrens hängt von mehreren Faktoren ab. Da wären die zu bearbeitenden Metallarten und die Dicke des Werkstoffes. Ebenfalls müssen die Teilegeometrie, die Qualitätsanforderungen sowie die Auslastungen und Kosten für die jeweiligen Verfahren beachtet werden.
Plasmaschneiden
Plasmaschneiden eignet sich für alle stromleitfähigen Metalle. Entwickelt wurde das Verfahren für nicht brennschneidgeeignete Werkstoffe wie hochlegierter Stahl oder Aluminium. Es eignet sich aber ebenso für Kupfer oder Titan. Die erforderliche Wärme wird über einen elektrischen Lichtbogen zugeführt. Durch das elektrisch leitfähige Gas – Plasma – wird eine Temperatur von ca. 30.000 °C erreicht, um das Material zu verflüssigen. Das Ausblasen der Schlacke aus der Schnittfuge erfolgt durch den Volumenstrom des Plasmagases. Der Wärmeeintrag und die Wärmeeinflusszone sind deutlich kleiner als beim Autogenschneiden. Das Material verzieht sich weniger und muss seltener ausgerichtet werden.
Plasmaschneiden bietet die höchste Flexibilität bei den zu bearbeitenden Werkstoffen. Außerdem ist Plasmaschneiden ungefähr 10 Mal schneller als das Autogenscheiden. Bei den mittleren bis dicken Blechbereichen ist es sogar schneller als das Laserschneiden. Die Schnittgeschwindigkeit bei einem 10 mm Blech aus Baustahl liegt bei 2500 mm/min, wogegen die Schnittgeschwindigkeit beim Laserschneiden nur bei 2100 mm/min liegt. Auch die Schnittmeterkosten liegen beim Plasmaschneiden deutlich unter denen des Laserschneidens. Gerade bei Edelstahl ist die Differenz besonders hoch, da beim Laserschneiden ein höherer Gasverbrauch anfällt.
Hauptsächlich wird das Plasmaschneiden für hochlegierte Werkstoffe und Aluminium-Werkstoffe im mittleren bis dicken Blechbereich eingesetzt. Für Baustähle bis 30 mm eignet es sich ebenfalls hervorragend, da die Wärmeeinbringung gering ist. Die Schnittqualität ist gut bis sehr gut und das Verfahren erzielt eine hohe Wiederholungsgenauigkeit.
Plasmaschneiden eignet sich nicht für filigrane Konturen, da die Schnittfuge zu breit ist. Anschaffungs- und Betriebskosten des Plasmaschneidens liegen unter den Kosten des Laserschneidens.
Wenn Sie noch Neuling im Plasmaschneiden sind, finden Sie hier einige Tipps: Plasmaschneiden für Anfänger.
Autogenschneiden
Beim Autogenschneiden wird durch eine Flamme die Oberfläche des Werkstoffes auf Zündtemperatur erwärmt. Durch Zufuhr von Sauerstoff verbrennt anschließend der Werkstoff. Die dabei entstehende Verbrennungswärme erwärmt die darunterliegenden Werkstoffschichten ebenfalls auf Zündtemperatur und durch den Sauerstoff verbrennen diese ebenfalls. Der Prozess wird selbstständig, also autogen, im Anschluss daran fortgesetzt. Die Schlacke in der Schnittfuge entfernt man durch das Ausblasen des Schneidsauerstoffes.
Autogenschneiden eignet sich am besten für unlegierte und niedrig legierte Stahlbleche sowie Titan, in einer Stärke von 3 bis 3200 mm. Die typische Einsatzstärke liegt zwischen 10 und 300 mm. Ein Nachteil des Autogenschneidens ist die hohe Wärmezufuhr in den Werkstoff. Die wärmebeeinflusste Zone ist groß. Gerade im unteren Blechdickenbereich kann es dadurch zum Verzug des Bauteils kommen, was Richtarbeiten notwendig macht. Durch den erfolgten Wärmeeintrag ist die Maßhaltigkeit bei Wiederholungsschnitten vergleichsweise gering.
Die Schnittqualität ist gut, aber die Schneidgeschwindigkeit ist langsam. Bei 10 mm Blechdicke liegt sie nur bei etwa 800 mm/min, während das Plasma- und Laserschneiden mehr als doppelt so schnell sind. Die Anschaffungs- und Betriebskosten sind im Vergleich mit anderen Verfahren niedrig.
Laserschneiden
Das Laserschneiden gehört zu den modernsten Methoden der thermischen Trennverfahren. Es ist geeignet für verschiedene Stahl- und Eisenlegierungen mit einer Materialstärke von 0,1 bis 50 mm. Typischer Einsatzbereich ist eine Materialstärke im Bereich von 0,5 bis 25 mm. Es gibt zwei unterschiedliche Verfahren. Beim Schmelzschneiden, dass typischerweise bei Edelstahl eingesetzt wird, wird das Material durch einen fokussierten Strahl aus Laserlicht erhitzt und aufgeschmolzen. Beim Brennschneiden, dass vor allem bei Baustahl angewendet wird, wird das Material verbrannt. Das Schneidgas, das koaxial aus der Düse strömt, sorgt dafür, dass die Schlacke aus der Schnittfuge heraus geblasen wird.
Laserschneiden eignet sich durch die schmale Schnittfuge von 0,2 bis 0,4 mm für besonders filigrane und aufwendige Geometrien mit hoher Maßgenauigkeit. Der Wärmeeinfluss kann durch die starke Fokussierung des Laserlichtes minimiert werden. Ein Verzug des Materials tritt auch im dünneren Blechbereich nicht auf. Die Schnittkanten sind gerade und die Schnittgeschwindigkeit ist schnell. Im dünnen Materialbereich kann sie bei über 6000 mm/min liegen. Laserschneiden ist prozesssicher und eignet sich sehr gut zum Automatisieren. Dem gegenüber stehen allerdings hohe Anschaffungs- und Betriebskosten.
Wasserstrahlschneiden
Wasserstrahlschneiden eignet sich für alle metallischen Materialien. Bis zu einer Blechdicke von 150 mm wird das Material verzugs- und gratfrei getrennt. Die Bearbeitung erfolgt mit einem Hochdruckwasserstrahl. Dem wird ein hartes, pulverförmiges Material, wie zum Beispiel Granatsand, zugesetzt. Es dient in dem Verfahren als Abrasivmittel.
Die Maßgenauigkeit liegt bei 0,1 mm und die Schnittkanten sind nahezu rechtwinklig. Mit dem Wasserstrahlschneiden können filigrane Strukturen erzeugt werden. Selbst bei harten oder gehärteten Werkstoffen treten weder Mikrorisse noch Gefüge-Veränderungen auf, weil in den Werkstoff keine Wärme eingebracht wird. Da es zu keiner Staub-, Rauch- oder Dampfverunreinigung kommt, ist das Verfahren sehr umweltschonend und das eingesetzte Wasser, inklusive dem Abrasivmittel, kann in der Regel problemlos entsorgt werden.
Ein großer Nachteil des Wasserdruckschneidens liegt darin, dass bei wachsender Schnitttiefe ein Energieverlust stattfindet. Dadurch verschlechtert sich die Oberflächenqualität der Schnittkanten. Die Schnittgeschwindigkeit liegt ungefähr im Bereich des Autogenschneidens. Die Anschaffungskosten liegen im mittleren Bereich, die Betriebskosten dagegen im unteren Bereich.
