Verfahren zum Schneiden von Stahl
Stahl kann auf unterschiedliche Weise und mit unterschiedlichen Verfahren geschnitten werden. Ein Sägen ist auch schon bei dünnen Blechen häufig nur schwer möglich – dafür braucht es andere Verfahren. Nicht jedes Verfahren ist dabei für jede Stahlsorte und für jedes Schneidvorhaben anwendbar. Die wichtigsten Verfahren sind:
- das Brennschneide-Verfahren
- Laserschneiden
- Wasserstrahlschneiden
- Plasmaschneiden
Brennschneide-Verfahren
Das sogenannte autogene Brennschneiden funktioniert als thermisches Brennverfahren mithilfe von Brenngasen und Sauerstoff. Der Sauerstoff oxidiert den Stahl an der Schneidstelle zu Eisenoxid, das einen wesentlich geringeren Schmelzpunkt hat, als der der Stahl. Durch das Brenngas (in der Regel Acetylen-Sauerstoff oder Propan-Sauerstoff-Gemische) wird der oxidierte Teil erhitzt, verflüssigt und durch den Sauerstoff weggeblasen. So entstehen saubere Schnitte.
Besondere Vorzüge
Das Verfahren kann von Hand oder maschinell angewendet werden. Es ist in vielen Bereichen sehr wirtschaftlich und wird deshalb bevorzugt angewendet. Vor allem für größere Materialstärken ist es die Methode der Wahl (bis 200 mm möglich). Es wird auch unter Wasser eingesetzt.
Ausschlußbedingungen
Nicht eingesetzt werden kann das Verfahren bei hohem Kohlenstoffgehalt, analog zur Schweißeignung von Stahl. Wenn der Kohlenstoffgehalt zu hoch ist (ab rund 0,3 %) kann es zur Aufhärtung kommen, wenn nicht vorgewärmt wird. Bei angepassten Vorarbeiten liegt der Grenzbereich beim Kohlenstoffgehalt, bis zu dem Stahl bearbeitet werden kann, aber bei rund 1,6 % Kohlenstoffgehalt. Damit fallen auch hoch legierte Stähle (wegen des Kohlenstoffäquivalents) in der Regel aus.
Laserschneiden
Das Laserschneid-Verfahren kann man in Laserstrahlschmelzschneiden und Laserstrahltrennschneiden einteilen. Zusätzlich zum auf die Schneidkante fokussierten Laser wird auch gleichzeitig ein sogenanntes Blasgas (zum Wegblasen der Schmelze) eingesetzt.
Besondere Vorzüge
Das Laserschneiden ist sehr schnell und kosteneffizient (allerdings etwas weniger als Brennschneiden). Es wird häufig auch als Ersatz zum Stanzen eingesetzt, daneben auch für komplizierte Formen und 3D-Schneidaufgaben.
Ausschlussbedingungen
Zu hohe Materialstärken sind ein Ausschlussgrund für das Verfahren. Stahl kann bis etwa 40 mm Dicke geschnitten werden, Edelstahl bis etwa 50 mm Dicke. Darüber ist ein Einsatz nicht mögich. Auch Materialien mit stark reflektierenden Oberflächen sind oft problematisch.
Wasserstrahlschneiden
Um Stahl zu schneiden, verwendet man kein klassischen Reinwasserschneiden, sondern setzt dem Wasser ein hartes Pulvermaterial, das sogenannte Abrasiv (Abtragungsmittel) zugesetzt. Für Stahl sind das in der Hauptsache Granatsand oder Olivsand. Je nach Wasserdruck können Materialstärken bis 200 mm geschnitten werden.
Besondere Vorzüge
Wasserstrahlschneiden eignet sich (maschinengeführt) auch für besonders feine Arbeiten und sehr exakte Schnitte in kleinen Bereichen. Es kommt zu keiner Erwärmung des Werkstücks und damit auch zu keinen Form- oder Gefügeveränderungen.
Ausschlußbedingungen
Sehr spröde Materialqualitäten können Probleme verursachen.
Plasmaschneiden
Mittels eines elektrischen Lichtbogens wird Plasma erzeugt, das zum Schneiden des Stahls verwendet wird. Plasma ist elektrisch leitfähiges Höchsttemperaturgas (rund 30.000 °C). Die Schneidschmelze wird in der Regel mit Druckluft ausgeblasen.
Besondere Vorzüge
Das Verfahren kann auch von Hand angewendet werden (beispielsweise bei Feuerwehr und THW zur Personenbergung). Damit kann wegen der geringen Ausbreitung der Temperatur sehr nahe an Personen gearbeitet werden. Die Schnittgeschwindigkeit ist überdies beim (auch in der Industrie verwendeten) Plasmaschneiden rund viermal so hoch wie bei anderen Verfahren. Der Wärmeverzug des Werkstücks ist deutlich geringer als bei anderen thermischen Verfahren (ausgenommen Wasserstrahlschneiden). Es können alle Arten von Metall geschnitten werden.
Ausschlußgründe
Es können alle elektrisch leitenden Werkstoffe bis ca. 200 mm Dicke getrennt werden. Für sehr saubere Schnitte ist Laserschneiden jedoch besser.
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