Autogenbrenner vorwärmen und richtig einstellen

Einstellungen und Anpassung des Autogenbrenners

Ein Schneidbrenner ist ein Gerät, das den kombinierten Druck von Brenngas und Sauerstoff zum Schneiden verwendet. Dieser Vorgang ist als „Autogenschneiden“ bekannt. Der vorliegende Artikel befasst sich mit den Verfahren zur Einstellung der Flamme, damit das Autogenschneiden gelingt.

Vorwärmen

Beim autogenen Brennschneiden/Sauerstoffbrennen ist eine intensive Wärmequelle erforderlich, damit die Platte heiß genug wird, um geschnitten/gebrannt zu werden. Diese Wärmequelle wird als „Vorwärmflamme” bezeichnet. Es muss nicht die gesamte Platte erhitzt werden, auch nicht der Boden, sondern nur der Teil, der kurz vor der Schneidreaktion liegt. Es gibt einige Werkstoffe, die vor dem Schneiden „vorgewärmt“ werden müssen, damit sie beim Schneiden nicht reißen. Typischerweise fallen Materialien mit Kohlenstoffgehalten über 0,25 % in diese Kategorie. Dies ist NICHT das „Vorheizen“, über das wir sprechen. Einige Materialien erfordern ein „Vorwärmen“ auf bis zu 315 °C. Es gibt auch einige Materialien, die „vorgewärmt” werden müssen, um einen Qualitätsschnitt zu erzielen.

Vorwärmgase

Für das Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch zum Vorwärmen werden zahlreiche Brennstoffe verwendet und jeder einzelne hat einige Eigenschaften, die ihn auszeichnen. Bis etwa 1970 war Acetylen der primär verwendete Brennstoff, aber seine steigenden Kosten, die wachsende Verbreitung von Plasma und die aggressive Vermarktung anderer Brennstoffe haben dazu geführt, dass es nicht mehr die erste Wahl ist, insbesondere dort, wo auch Plasma verfügbar ist. Heutzutage sind Erdgas und Propangas die gebräuchlichsten Brennstoffe. Es gibt auch einige Mischungen aus Erdgas oder Propan mit einem Zusatz, der sie heißer machen soll. Sollten diese Gase tatsächlich heißer sein, ist dies von geringer Bedeutung, da die Schnittgeschwindigkeit nur bei dünneren Materialien (3–12 mm) durch die Vorwärmkapazität (Temperatur) begrenzt wird. Bei dickeren Materialien wird die Schneidgeschwindigkeit durch die Leistungsfähigkeit des Schneidsauerstoffstroms begrenzt, nicht durch die Vorwärmung, daher sind höhere Flammentemperaturen von geringem oder keinem Wert.

Flammentemperatur

Wie bereits erwähnt, besteht der Zweck der Vorwärmgase darin, die Temperatur der Platte unmittelbar vor dem Schnitt zu erhöhen. Eine hohe Wärmeübertragungsrate von der Flamme auf die Platte ist daher erforderlich. Um diese Wärmeübertragung zu erreichen, kann der Betreiber die folgenden Faktoren steuern:

1. Flammentemperatur
2. Menge der verwendeten Vorwärmgase und
3. Entfernung zwischen Düse und Werkstück

Die Flammentemperatur wird durch das Einstellen des Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnisses gesteuert. Das folgende Diagramm zeigt, wie die Temperatur von diesem Verhältnis beeinflusst wird. Die Vorwärmmenge kann durch Erhöhen oder Senken des Vorwärmdrucks am Brenner eingestellt werden. Hoher Druck führt zu hohen Durchflussraten, d. h. zu einer sehr schnellen Vorwärmung. Niedriger Druck führt zu niedrigen Durchflussraten/Geschwindigkeiten. Der Bediener kann das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis einstellen, indem er den inneren Kegel der Flamme untersucht. Wenn dieser innere Kegel am kürzesten, aber trotzdem sehr hell ist, hat die Flamme die höchste Temperatur. Dieses Verfahren kann unabhängig von der Gesamtmenge der Gase angewendet werden.

Wie viel Vorwärmung erforderlich ist, hängt von der durchzuführenden Behandlung ab. Zum Einstechen ist ein sehr hoher Durchfluss (bei korrektem Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis) erforderlich. Für den weiteren Schneidvorgang wird ein deutlich niedrigerer Durchfluss (wiederum bei richtigem Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis) benötigt. Diese Vorwärmbedingungen werden oft als Hohe Vorwärmung und Niedrige Vorwärmung bezeichnet. Eine nicht hoch genug eingestellte Hohe Vorwärmung führt zu Lochstechzeiten von 20–120 Sekunden. Die Lochstechzeit ist die Zeit, in der die Hohe Vorwärmung eingeschaltet ist, bevor der Schneidsauerstoff eingeleitet wird. Bei richtiger Steuerung der Hohen Vorwärmung kann die Lochstechzeit bei 1,2 bis 15,2 cm dickem Material durchgehend 10 Sekunden oder weniger betragen. Wenn es sich um eine Fasenbearbeitung handelt, ist stets Hohe Vorwärmung erforderlich.

Probleme beim Vorwärmen

Eine richtig eingestellte Vorwärmstufe führt zu einer scharfen Oberkante und einer schlackenfreien und scharfen Unterkante. Wenn der Walzzunder sehr stark ist, ist manchmal eine höhere Vorwärmung erforderlich, um den Walzzunder zu lösen und gleichzeitig die Vorderkante des Schnitts richtig zu erwärmen. Eine zu starke Vorwärmung führt zu einer abgerundeten Oberkante sowie zu einer deutlichen Zunahme der Schlacke. Oft führt diese Schlackenzunahme zu einem Ausschnitt, der nicht von der Grundplatte abfällt. Manchmal ist die Schlacke so hartnäckig, dass das Teil mit einem Vorschlaghammer aus der Platte geschlagen werden muss.

Mengen für das Vorwärmen

Die tatsächlich empfohlene Brennstoff- und Sauerstoffmenge (l/min) variiert je nach Düsenhersteller und Verwendungszweck der Düse. Im Allgemeinen werden für das praktische Formschneiden folgende Mengen benötigt: bei 5–10 l/min Erdgas 8–17 l/min Sauerstoff und bei 2–5 l/min Propan 11–21 l/min Sauerstoff. Die Durchflussraten für Propylen sind ungefähr die gleichen wie für Propan, jedoch mit etwas weniger Sauerstoff. Die Vorwärmmengen variieren je nach Plattenoberflächenbedingungen, Materialzusammensetzung, Bedienerfähigkeit und anderen Faktoren, die hier nicht alle erwähnt werden können. Das Brennschneiden ist sowohl eine Kunst als auch eine Wissenschaft.