Lektion 6.3TrennenKapitel 6 · Trennen und nichtkonventionelle Bearbeitung

Plasmaschneiden

Ein überhitzter Gasstrahl schmilzt durch leitfähige Platten

Das Plasmaschneiden trennt Metallplatten mit einem Lichtbogen, der zu einem dünnen Strahl überhitzten Gases gebündelt wird. Es ist das Arbeitspferd für Stahlplatten von etwa 3 bis 50 mm Dicke: Anhängerrahmen, Maschinenfüße, Halterungen und Reparaturarbeiten. Ein Handgerät passt in einen Kofferraum; ein CNC-Plasmatisch schneidet Teile aus einer ganzen Platte.

Foto: Devaes, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Aufgeschnittener Plasmabrenner über einer Platte, Seitenschnitt entlang des SchnittsDie Abbildung ist ein Seitenschnitt entlang des Schnitts, mit aufgeschnittenem Brenner; der Brenner bewegt sich nach links. Die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Den Stromkreis schließen. Eine Klemme verbindet die Platte mit der Plusseite eines Gleichstromnetzgeräts (Gleichstrom, wie bei einer Batterie). Die Elektrode im Brenner ist die Minusseite.
Mit einem Pilotlichtbogen beginnen. Druckluft oder ein anderes Gas wirbelt durch den Brenner. Ein kleiner Pilotlichtbogen (ein Zündfunke) zwischen Elektrode und Düse wandelt einen Teil davon in Plasma um, ein elektrisch leitendes Gas.
Den Lichtbogen einschnüren. Das enge Loch der Düse schnürt Lichtbogen und Gas zu einem dünnen, sehr schnellen Strahl ein, im Kern grob 20.000 °C heiß.
Die Platte erreichen. Berührt der Strahl die Platte, springt der Lichtbogen auf das Metall über, und der volle Schneidstrom fließt hindurch, oft zehn bis hunderte Ampere. Das Metall schmilzt durch seine Dicke.
Ausblasen. Der Strahl bläst das geschmolzene Metall als Funken unten aus dem Schnitt, meist in einen Wassertisch, der auch Dämpfe auffängt. Etwas Metall haftet als Bart (wieder erstarrte Perlen) an der Unterkante.
Dem Pfad folgen. Ein CNC-Portal bewegt den Brenner entlang der Kontur und hält seine Höhe konstant; bei einem Handbrenner führt ihn eine Person.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Jedes elektrisch leitende Metall: Baustahl und Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Messing
Typische Teile: Halterungen, Grundplatten, Flansche, Knotenbleche, Rahmenteile, Schrott- und Abbruchschnitte
Bauteilgröße: Platten meist 1 bis etwa 50 mm dick; CNC-Tische oft 1,5 × 3 m und viel größer
Präzision: Meist etwa ±0,5 mm; Feinstrahl-Brenner (High-Definition) sind besser
Oberfläche: Rauer als Laser, mit leichter Schräge, Bart an der Unterkante und breiterer Wärmeeinflusszone (einem durch Wärme veränderten Band)
Geeignete Losgröße: Einzelreparaturen bis Serien von Plattenteilen auf CNC-Tischen
Werkzeug- und Maschinenkosten: Kein Werkzeug, aber Elektrode und Düse verschleißen; Handgeräte ab einigen hundert Dollar, CNC-Tische ab zehntausenden
Geschwindigkeit: Mehrere Meter pro Minute in 6 bis 12 mm Stahl, bei dicken Platten schneller als Laser

Stärken und Grenzen

Stärken

Schnell und günstig bei mittleren und dicken Stahlplatten
Günstige Maschinen, auch tragbare Handgeräte
Schneidet Edelstahl und Aluminium, was eine Autogenflamme nicht kann
Fasenköpfe schneiden schräge Kanten, schweißfertig

Grenzen

Nur elektrisch leitende Metalle
Breitere Schnittfuge (1,5 bis 4 mm) und weniger präzise als Laser oder Wasserstrahl
Leicht schräge Kanten und Bart, der abgeschlagen oder abgeschliffen werden muss
Heller Lichtbogen, Dämpfe und Lärm brauchen Schirme und Absaugung

Wo es eingesetzt wird

StahlbauGrundplatten, Knotenbleche, Halterungen für Gebäude und Brücken
Schwere Maschinen und LandwirtschaftChassisplatten, Schaufeln, Rahmen für Traktoren und Anhänger
SchiffbauRumpfplatten und Versteifungen, oft mit Fasenköpfen
Lüftungstechnik und KanalbauKanalformteile, aus dünnem verzinktem Blech geschnitten
Reparatur, Schrott und AbbruchHandschnitte vor Ort, Demontage von Stahlkonstruktionen

So erkennen Sie es

Eine Schnittkante, die leicht aus dem rechten Winkel ist, oft auf einer Seite des Schnitts rechtwinkliger als auf der anderen.
Perlen aus Bart, wieder erstarrtem Metall, an der Unterkante, oder Schleifspuren, wo sie entfernt wurden.
Gekrümmte Rillen auf der Schnittfläche, die nach unten zurückbleiben, und ein blaues oder strohfarbenes Band neben dem Schnitt.
Löcher leicht konisch oder mit einer kleinen Delle, wo der Schnitt begann (der Einstichpunkt).

Im Vergleich mit

Laserschneiden6.2schärfere, präzisere Kanten und eine schmalere Schnittfuge, aber bei dicken Platten langsamer und teurer.Wasserstrahlschneiden6.4keine Wärme und schneidet jeden Werkstoff, aber viel langsamer und pro Meter Schnitt teurer.Lichtbogenschweißen7.1dieselbe Art von Leistung und Lichtbogen, genutzt, um Metall zu verbinden statt zu schneiden.

Ansehen

Messer Cutting · Der Lichtbogen, das Gas und der Brenner, einfach erklärt

Hypertherm EMEIA · Wann Plasma eine Gasflamme schlägt und wann nicht

Westermans International · Ein CNC-High-Definition-Schnitt und seine Kantenqualität aus der Nähe

Bueno's Handyworks · Ein Handbrenner schneidet in einer kleinen Werkstatt

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Plasmaschneiden — Prinzip, Hand- und CNC-Brenner, Fasen- und Rohrschneiden, Geschichte
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Ein von einer kleinen Düse eingeschnürter Lichtbogen macht aus Gas einen Plasmastrahl, der Metall schmilzt und ausbläst.
Die Platte ist Teil des Stromkreises, daher schneidet Plasma nur leitende Metalle.
Das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bei Stahlplatten von einigen Millimetern bis einigen Zentimetern Dicke; rauer als Laser.