Was ist das Autogenschneiden?

Die Autogenschneidtechnik verstehen

Sie fragen sich: „Was ist Autogenschneiden?” Die Antwort ist einfach. Es ist ein thermisches Schneidverfahren, das reinen Sauerstoff und Brenngas verwendet, um Materialien wie Stahlblech zu durchtrennen.

Mit der Hitze eines Autogenbrenners wird die Oberfläche oder Kante des Stahls auf etwa 980 °C erwärmt. Der Sauerstoff wird dann durch einen feinen Hochdruckstrahl auf die erhitzte Stelle geleitet. Der Stahl beginnt zu oxidieren und wird weggeblasen, um einen Hohlraum zu bilden. Die Hitze und der Sauerstoffstrom werden mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit zugeführt, um das Metall zu schneiden.

Die eigentliche chemische Reaktion, die beim Autogenschneiden stattfindet, wird manchmal als „schnelles Rosten“ oder „schnelles kontrolliertes Rosten“ bezeichnet, weil der Stahl schnell oxidiert.

Das Metall

Das Autogenschneiden, auch „Brennen” oder „Brennschneiden” genannt, wird in vielen industriellen Bereichen eingesetzt, wenn es um die Bearbeitung von Stahl geht. Es kann alle Formen und Größen von Stahl mit Stäken von 0,5 mm bis 250 mm schneiden.

Allerdings können mit diesem Verfahren nur Metalle geschnitten werden, deren Oxide einen niedrigeren Schmelzpunkt haben als der Grundwerkstoff. Dazu gehören kohlenstoffarmer Stahl, Baustahl und einige niedrig legierte Stähle. Andernfalls beginnt sich nach der Oxidation des Metalls entweder eine schützende Kruste zu bilden oder das Material schmilzt und fließt weg, bevor das Schneiden erfolgen kann.

Sauerstoff

Die Reinheit der Sauerstoffquelle beeinflusst nicht nur die Schnittgeschwindigkeit, sondern auch die Schnittqualität. Der Reinheitsgrad sollte nicht weniger als 99,5 % betragen.

Das Design der Düsen spielt eine entscheidende Rolle, wenn es um die Reinheit des Luftstroms geht. Der Sauerstoffstrahl wird so vor Lufteinschlüssen geschützt, die zu Luftblasen oder Hohlräumen im Metall führen können.

Die Gase

Nicht alle Brenngase sind gleich, wenn es um ein autogenes Schneidsystem geht. Die gebräuchlichsten sind Propan, Acetylen, Propylen-Flüssiggas, MAPP (Methylacetylen-Propadien) und Erdgas. Je nach Flammentemperatur und Wärmeverteilung kann die Art des Gases Einfluss auf Faktoren wie Kantenqualität, Einstechzeit und Schnittgeschwindigkeit haben.

Hier sind einige Faktoren, die Sie bei Ihrer Entscheidung für ein bestimmtes Brenngas beeinflussen können:

• Acetylen: Acetylen erzeugt von allen Brenngasen die höchste Flammentemperatur. Es führt zu einem schnelleren Durchstechen. Es erzeugt auch eine intensivere Flamme, wodurch die Größe der Wärmeeinflusszone (WEZ) und der Grad der Verformung reduziert werden.
• Propan: Propan hat eine niedrigere Flammentemperatur als Acetylen. Das Einstechen ist daher langsamer als bei Acetylen; die Schnittgeschwindigkeit ist jedoch ungefähr gleich.
• MAPP: MAPP-Gas ist ein Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen, Methylacetylen und Propadien. Es wird häufig anstelle von Acetylen verwendet, da es eine gleichmäßiger verteilte Wärmequelle bietet.
• Propylen: Propylen ist ein flüssiges Erdölgasprodukt. Es hat eine ähnliche Flammentemperatur wie MAPP und erfordert einen Injektorbrenner, um einen optimalen Wärmefluss und optimale Schnitte zu erzielen. Dabei wird die Wärme auf die äußeren Ränder des Wärmekegels konzentriert.
• Erdgas: Erdgas hat im Vergleich zu anderen Gasen die niedrigste Flammentemperatur. Infolgedessen dauert das Durchstechen am längsten.

Autogenschneidverfahren

Autogenschneiden ist das kostengünstigste Verfahren zum Schneiden von Kohlenstoffstahl. Es kann auch mit Plasmaschneiden oder Wasserstrahlschneiden kombiniert werden, um dasselbe Teil zu bearbeiten. Hier sind die Grundlagen der Methode:

Schritt 1: Vorheizen

Mit der Vorwärmflamme eines Autogenbrenners wird der Stahl auf seine Anzündtemperatur von etwa 980 °C erhitzt. Es ist dann bereit, mit dem Sauerstoff zu reagieren.

Im Brenner wird Brenngas mit Sauerstoff gemischt, um ein hochentzündliches Gemisch zu erzeugen. Eine Düse mit mehreren kreisförmig angeordneten Löchern bündelt das brennbare Gasgemisch in mehreren kleinen Strahlen. Das Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch entzündet sich außerhalb der Düse und die Vorwärmflammen bilden sich direkt an der Düsenspitze.

Während des Prozesses kann das Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnis angepasst werden. Dies trägt dazu bei, die höchstmögliche Temperatur mit der kleinstmöglichen Flamme zu erzeugen. Dadurch lässt sich die Hitze besser kontrollieren und auf einen kleinen Bereich der Stahlplattenoberfläche konzentrieren.

Schritt 2: Lochstechen

Unter Einstechen versteht man das erste Eindringen in die zu schneidende Oberfläche. Sobald die Oberfläche oder der Rand der Platte die Zündtemperatur erreicht hat, wird ein Sauerstoffstrahl eingesetzt, der in die Platte eindringt. Er wird als „Schnittsauerstoff” bezeichnet.

Der Strahl wird durch eine einzige Öffnung in der Mitte der Düse gebildet. Wenn der Schneidsauerstoffstrom auf den vorgewärmten Stahl trifft, beginnt der schnelle Oxidationsprozess.

Der Oxidationsprozess wird als exotherme Reaktion bezeichnet. Mit anderen Worten: Es wird mehr Wärme abgegeben, als zum Starten benötigt wird. Der oxidierte Stahl wird dann zu geschmolzener Schlacke, die vom Strahl weggeblasen wird, so dass dieser ins Material eindringen kann.

Das Eindringen kann je nach Dicke der Platte einen Bruchteil einer Sekunde oder mehrere Sekunden dauern. Während dieser Zeit dringt der schneidende Sauerstoffstrom immer tiefer in die Platte ein. Dabei wird die geschmolzene Schlacke aus dem Loch geblasen.

Bei korrekter Ausführung entsteht eine kleine Schlackenpfütze auf dem Blech. Eine schlampige Vorgehensweise kann jedoch einen großen Geysir aus geschmolzenem Stahl erzeugen.

Schritt 3: Schneiden

Sobald der Schneidsauerstoffstrom seinen Weg durch die Platte gefunden hat, kann sich der Brenner mit konstanter Geschwindigkeit bewegen. So entsteht ein ununterbrochener Schnitt. Die Schneidspitze und die an den Reglern eingestellten Gasströme werden auf die Dicke des zu schneidenden Metalls abgestimmt.

Um die exotherme Reaktion in Gang zu halten, wird der Stahl vor dem Schnitt durchgehend mit dem Brenner erhitzt. Die auf die Platte einwirkende Wärme ist also konstant, so dass sich der Brenner weiter vorwärts bewegen kann. Gleichzeitig wird die geschmolzene Schlacke aus dem Boden der Platte geblasen.

Dies sind zwar die wichtigsten Schritte des Verfahrens, aber es gibt noch viele andere Faktoren, die eine Rolle spielen. Dazu gehören die Geschwindigkeit, der Schnittsauerstoffdruck, die Einstellung der Vorwärmflamme, die Schnitthöhe und die Temperatur der Platte. All dies kann die endgültige Qualität der Schnittkante beeinflussen und den Erfolg Ihres Autogen-Schneidvorgangs bestimmen.