Autogenes Brennschneiden
Autogenes Brennschneiden ist eine Art des thermischen Trennens von Stahl, bei der das zuvor auf Zündtemperatur erhitzte Metall mit einem Sauerstoffgasstrahl oxidiert und aus der Schnittfuge geblasen wird.
Funktionsprinzip
Der manuell oder maschinell geführte Schneidbrenner besteht aus einer ringförmigen Heizdüse und einer, in der Mitte des Rings liegenden Sauerstoffschneiddüse. Nachdem die Heizdüse mit einem Brenngas-Sauerstoffgemisch das Werkstück lokal bis auf Zündtemperatur erhitzt hat, wird die Gaszufuhr der Schneiddüse geöffnet, der Sauerstoff tritt unter hohem Druck aus und oxidiert den Stahl. Das Oxid, gemeinhin auch Schneidschlacke genannt, besteht vorrangig aus Eisenoxid, besitzt einen wesentlich geringeren Schmelzpunkt als Stahl und ist auch dünnflüssiger. Die Schlacke wird vom Sauerstoffstrahl aus der Fuge geblasen, gleichzeitig wird der Brenner kontinuierlich entlang der Schnittfuge weitergeführt, so dass der Brenner keine ausreichende Energie in das Werkstück einbringen kann und nicht in der Lage ist es aufzuschmelzen. Der Grundwerkstoff kann deshalb, bei korrekter Einstellung der Schnittgeschwindigkeit, ohne Oxidation nicht bis zum Schmelzpunkt erhitzt werden. Es entsteht eine saubere, vom Grundwerkstoff stark abgegrenzte Schnittfuge. Am Aussehen der Schnittfuge ist erkennbar, ob die eingebrachte Wärme und die Vorschubgeschwindigkeit stimmen.
Als Brenngase werden in der Regel Acetylen-Sauerstoff oder Propan-Sauerstoffgemische eingesetzt. In der Industrie werden Brennschneidmaschinen oder auch Roboter zum automatisierten, autogenen Brennschneiden verwendet.
Grenzen des Verfahrens
Das Metall muss im Sauerstoffstrom verbrennen. Die Entzündungstemperatur muss daher unter der Schmelztemperatur liegen. Beim Stahl- oder Stahlguss verringert ein hoher Kohlenstoffgehalt den Abstand zwischen Entzündungstemperatur und Schmelztemperatur. Ob ein Stahl durch autogenes Brennschneiden bearbeitbar ist hängt jedoch nicht ausschließlich vom Kohlenstoffgehalt ab, der etwa 0,3 % nicht überschreiten sollte, sondern vom Zusammenspiel aller Legierungselemente, dem sogenannten Kohlenstoffäquivalent. Bei einem hohen Kohlenstoffäquivalent von mehr als 0,45 % wird ein Vorwärmen des Werkstücks empfohlen.[1] Damit wird eine Aufhärtung der Schnittkanten vermieden. Die praktische Grenze für die Brennschneidbarkeit von unlegiertem Stahl liegt bei 1,6% C (über 0,3% C mit Vorwärmen).
Unregelmäßigkeiten
Beim Brennschneiden kann es zur Anhaftung der Schlacke, zur Kantenaufschmelzung und übermäßigen Schnittrillenbildung kommen. Außerdem können Winkelabweichungen an der Schnittfläche auftreten. Die Ursachen können vielfältig sein. Vor allem bei handgeführten Brennern ist häufig nur die Brennerdüse verschmutzt oder beschädigt. Gerade beim autogenen Brennschneiden muss die Vorschubgeschwindigkeit, der Sauerstoffdruck und auch die Brennerdüse genau auf den Werkstoff, die Werkstückdicke und das Brenngas abgestimmt sein um gute Schnittqualitäten zu erzielen.
Unterwasserbrennschneiden
Für das Unterwasserbrennschneiden verwendet man einen Ringbrenner. Der in einem Ring um die Flamme austretende Sauerstoff oder zusätzliche Druckluft halten das Wasser von der Flamme fern. Das Werkstück wird durch das Wasser zugleich gekühlt und verzieht sich nicht.
Wirtschaftlichkeit
Trotz der zunehmenden Bedeutung anderer Verfahren, wie Plasmaschneiden, Laserschneiden und Wasserstrahlschneiden bleibt das autogene Brennschneiden ein wirtschaftliches Verfahren, wenn die Schnittqualität, möglicher Werkstückverzug durch die höhere Wärmeeinbringung und Aufhärtungsneigung des Werkstoffes nicht maßgeblich sind. Bei größeren Materialstärken bis 600 mm gibt es nach wie vor keine Alternative zum Brennschneiden.[2]
Einzelnachweise
Weblinks
Commons: Autogenes Brennschneiden – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien