Mittwoch, September 28, 2022
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Wie funktioniert autogenes Brennschneiden?

Heutzutage kommt es in hohem Maße darauf an, dass komplexe Systeme, Funktionseinheiten und Bauteile, die an den unterschiedlichsten Orten weltweit eingesetzt werden, den oft extremen Klimabedingungen langfristig und verlässlich standhalten.

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Die Geschichte des autogenen Brennschneidens

Experten nutzen das Trennverfahren des autogenen Brennschneidens für Stahl mit großer Materialstärke schon seit hundert Jahren, und auch heute noch hat es eine große Relevanz, da andere Trennverfahren wirtschaftlich weniger rentabel sind.

Das Brennschneiden ist ein Verfahren, bei dem die Trennstelle durch Hitze von einem Gasstrahl getrennt wird, wobei der Werkstoff verbrennt.

Heutzutage findet es besonders im Schiffs- und Maschinenbau Verwendung.

Es weist einen modernen, hohen Automatisierungsgrad auf, wodurch das Autogenschneiden in der Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen wird.

Die Grundlagen des Brennschneidens

Die Entzündungstemperatur von unlegiertem Stahl liegt mit 1.200 Grad Celsius unter dessen Schmelztemperatur. Das stellt die Grundlage der Funktionsweise des Autogenschneidens dar.

Des Weiteren darf die Wärmeableitung im Werkstoff nicht zu groß, und es muss im Sauerstoffstrahl behandelbar sein.

Um das Metall zu durchschneiden, wird die Trennstelle mit einer Flamme auf die Entzündungstemperatur gebracht.

Das Schneiden wird ermöglicht, indem Sauerstoff hinzugefügt werden, welcher am Schnittpunkt durch die enorme Hitze verbrennt. Die entstandenen Eisenoxide werden samt der Schneidrückstände mit einem Strahl aus Sauerstoff aus der Schnittstelle hinausgepustet.

Aus dem Werkstoff stammender Kohlenstoff sammelt sich an der Schnittkante an, zurückgehalten durch eine Oxidschicht.

Wird der Werkstoff mit hoher Geschwindigkeit abgekühlt, kann die Härte am Ende der Bearbeitung stärker sein als zu Beginn. An der Oberkante reagiert der Kohlenstoff des Werkstücks mit dem Sauerstoff des Strahls, wodurch der Gehalt dort zurückgeht.

Die Oberflächenqualität wird beim Brennschneiden stark beeinflusst durch die Schnittgeschwindigkeit, der Materialstärke und der Reinheitsgehalt des Sauerstoffs, da die Schnittgeschwindigkeit sonst negativ beeinflusst wird.

Aus diesem Grund kann es sinnvoll sein, für das Autogenschneiden einen Experten zu konsultieren.

Besonders wichtig ist beispielsweise auch die Qualität der Betriebsgase, vor allem deren Flammtemperatur und Entzündungsgeschwindigkeit.

Welche Materialien für das Autogenschneiden geeignet sind

Wichtig bei der Frage, welche Stähle für das Brennschneiden geeignet sind, ist neben der Legierung auch der Kohlenstoffgehalt.

Besonders gut geeignet sich unlegierte und niedriglegierte Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt bis maximal 0,4 Prozent.

Diese könne ohne Vorwärmen bearbeitet werden.

Eingeschränkt Brennschneidbar sind Stähle, deren Kohlenstoffgehalt bei maximal 0,6 Prozent liegt. Diese müssen vor der Bearbeitung bei 100-300 Grad Celsius erwärmt werden.

Auch Stähle, die einen Kohlenstoffgehalt bis 1,6 Prozent aufweisen, sind brennschneidbar, wenn man sie zuvor auf 600 Grad Celsius erwärmt.

Hochlegierte Stähle sowie Kupfer, Guss und Nicht-Eisen-Metalle sind nicht für das Verfahren geeignet.

Das Kupfer besitzt eine zu hohe Wärmeleitfähigkeit, beim Guss ist die Schmelztemperatur kleiner als die Entzündungstemperatur. Die Nicht-Eisen-Metalle weisen einen zu hohen Oxidschmelzpunkt auf, während die Legierungselemente der hochlegierten Stähle keine gleichmäßigen Entzündungstemperaturen haben.

Schutzmaßnahmen beim Autogenschneiden

Um in Unternehmen das Autogenschneiden möglichst sicher durchführen zu können, sind bestimmte Schutzmaßnahmen festgelegt.

Als technische Maßnahmen sollte man gut funktionierende Absauganlagen nutzen, um vor Gasen, Dampf und heißen Materialspritzern geschützt zu sein.

Damit nicht nur die Atemwege gestützt sind, sollte auch auf einen Augenschutz nicht verzichtet werden, sowie auf allgemeine feuerfeste Schutzbekleidung.

Das wichtigste ist jedoch, sich zu jeder Zeit bewusst zu sein, was man tut, und Experte in der Materie des Autogenschneidens zu sein.

Sonderformen des Autogenschneidens

Das Brennschneiden finden seine Anwendung auch unter Wasser, wobei der normalerweise aus der Luft entnommene Sauerstoff zusätzlich hinzugeführt wird, und die Zündung über eine Zündkerze erfolgt.

Eine Möglichkeit, auch Gusseisen oder hochlegierte Chrom-Nickel-Stähle zu schneiden, ist das Blasen von kohlenstoffarmen Eisenpulver in die Heizflamme, denn das setzt mehr Wärme frei.

Da hierbei aber nur die Schmelztemperatur erreicht wird, liegt genau genommen ein Schmelzschneiden vor.

Foto von industrieblick@stock.adobe.com

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