Brennschneiden

Beim Brennschneiden wird der Werkstoff durch eine Brenngas-Sauerstoff-Flamme örtlich auf Zündtemperatur gebracht und im Sauerstoffstrahl so verbrannt, dass eine Schnittfuge entsteht.
Voraussetzung ist, dass das auf Entzündungstemperatur vorgewärmte Metall im Sauerstoffstrom verbrennt.

Die Voraussetzung für die Brennbarkeit ist im Wesentlichen gegeben bei unlegierten und niedrig legierten Stählen.
Neben unlegierten bzw. niedriglegierten Stahl kannst Du aber auch ein Sonderverfahren des Brennschneidens bei Cr-Ni-Stählen oder Aluminium anwenden. Meistens werden beim Brennschneiden Bleche mit einer stärke von 1cm bis 30cm geschnitten.

In diesem Artikel findest Du Informationen zu folgenden Themen:

Beschreibung des Verfahrens

Beim Brennschneiden wird der Werkstoff durch eine Brenngas-Sauerstoff-Flamme örtlich auf Zündtemperatur gebracht und im Sauerstoffstrahl so verbrannt, dass eine Schnittfuge entsteht. Voraussetzung für das Verfahren des Brennschneidens ist, dass das auf Entzündungstemperatur vorgewärmte Metall im Sauerstoffstrom verbrennt.
Die Voraussetzung für die Brennbarkeit ist im Wesentlichen gegeben bei unlegierten und niedrig legierten Stählen.
Unter der Entzündungstemperatur versteht man diejenige Temperatur, bei der die freiwerdende Reaktionswärme größer ist als die in gleicher Zeit abgeführte Wärme. Sie liegt bei Stahl bei 1.150 °C.

Durch den Druck des Schneidsauerstoffstrahles werden das Eisenoxid und die Metallschmelze unten in Richtung der Schnittfuge abgedrängt und ausgeblasen. Voraussetzung für das Entstehen der Schnittfuge ist, dass die Schmelztemperatur der Oxide unter der Schmelztemperatur des Werkstoffes liegen.

Gegenüber anderen Brenngasen bietet die Acetylen-Sauerstoff-Flamme aufgrund ihrer physikalischen Werte wirtschaftliche Vorteile. Brennschneidmaschinen sind heute weitgehend als gesteuerte Maschinen ausgeführt.

Durch die Anordnung mehrerer Brenner auf dem Führungsschlitten lässt sich die Schneidleistung weiter erhöhen. Beim lohnintensiven Brennschneiden mit einem Lohnanteil von 80-90% an den Gesamtkosten je Schnittmeter macht sich Acetylen besonders bezahlt. Der Schneidbereich liegt zwischen 1,5 und 3.000 mm. Die weitaus überwiegende Zahl aller Brennschnitte wird maschinell durchgeführt. Unabhängig von der Schnittform lassen sich die Schnittqualitäten den Erfordernissen bis zur höchsten Güteklasse anpassen.

Darstellung Brennschneiden
Schematische Darstellung vom Brennschneiden

Brennschneidgeräte - Brennschneiden von Hand

Die Brenner des Brennschneidegerätes sind als Saugbrenner mit einer Druckdüse ausgestattet.
Für Dünnbleche werden Stufendüsen als Schneiddüsen eingesetzt, während man bei dickeren Querschnitte auf Ring-, Schlitz- oder Blockdüsen zurückgreift.

Bei Handschneidbrennern können wir Dir jedoch von einer Druckdüse dringend abzuraten, da diese nicht rückschlagsicher ist. Ist eine Düse beim Brennschneiden nicht rückschlagsicher, so kann gefährlicher Druck entstehen und die Arbeitssicherheit wird gefährdet.
Der Sauerstoffdruckbereich geht im Allgemeinen bis maximal 6 bar. Um den richtigen Arbeitsdruck bestimmen zu können, kannst Du die Einprägung auf der Düse oder eine Schneidetabelle nutzen. Lediglich bei Druckabfall ist es sinnvoll, einen höheren Druck, als in der Tabelle angegeben, einzustellen.

Brennschneidgeräte - Maschinelles Brennschneiden

Schneidbrenner für Brennschneidemaschinen gibt es ebenfalls als Saugbrenner mit einer Druckdüse mit Mischrohr, in welchem Acetylen und Heizsauerstoff gemischt und der Schneidedüse zugeführt werden, oder als Brenner für gasmischende Düsen.

Schneidedüsen kann man dabei nochmal unterscheiden in

  • Standarddüsen
  • Schnellschneiddüsen
  • Hochleistungsdüsen

Die standardmäßigen Düsen haben einen Schneidsauerstoffdruck von ca. 6 bar.
Bei Schnellschneiddüsen kannst Du einen Schneidsauerstoffdruck von ca. 8 bar und bei Hochleistungsdüsen sogar ca. 12bar Schneidsauerstoffdruck erreichen.

Bei Brennschneidgeräten musst Du stets auf die Pflege der Schneiddüsen zu achten. Bei der Reinigung ist dabei auf Herstellerangaben zu achten und es sind keinesfalls Draht und Bohrer zu benutzen.
Wichtig ist auch, dass der Schneiddüse für die gewählte Schneiddicke die benötigten Gasmengen an Acetylen, Heiz- und Schneidsauerstoff zugeführt werden.
Die in den Schneidtabellen angegebenen Gasdrücke müssen am Brenneingang vorliegen und Du musst diese in ein Kontrollmanometer einsetzen.

Druckverlust kann entstehen bei:

  • zu engen oder zu langen Schläuchen
  • zu klein ausgelegten Druckmindern und Absperrorganen
  • zu klein ausgelegten Sicherungen oder unnötigen Sicherungen
  • oder eine ungepflegte Laufbahn der Schneidmaschine
  • Fehlerhafte Laufgeschwindigkeit für Längs- und Querbewegung

Die passende Brennschneiddüse kannst Du hier finden.

Anleitung & Bedienung der Geräte

Hier haben wir für Dich eine Anleitung zum Brennschneiden zusammengefasst, damit dir die Einstellung des Brennschneiders einfacher fällt und somit Fehler vermieden werden können.

Um optimal Brennschneiden zu können werden die Einstellwerte für die gewählte Schneiddüse gebraucht. Diese kannst Du der Schneidtabelle entnehmen.
Dann sind die Gasdrücke bei geöffneten Ventilen einzustellen und in ein Kontrollmanometer einzusetzen.
Nun kannst Du die Heizflamme einstellen. Zuerst öffnest Du das Sauerstoffventil am Brenner voll und das Acetylenventil leicht.
Das Gemisch aus Sauerstoff und Acetylen wird nun gezündet und anschließend wird der Acetylenüberschuss eingestellt.

Nun wird das Brenngas gedrosselt, bis eine neutrale Flamme entsteht.
Zum Schluss wird das Ventil des Schneidsauerstoffs geöffnet und Du regelst ggf. die Flamme bis zur Neutralität nach.
Der Strahl des Schneidsauerstoffs muss zylindrisch und gerade aus der Düse strömen und darf nicht flattern.
Dabei sollte die Heizflamme den Sauerstoffstrahl nun umschließen.

Die richtige Schneidegeschwindigkeit ist abhängig von der Art des Schnittes, also ob Du einen Senkrecht- oder Schrägschnitt bzw. einen Geraden- oder einen Kurvenschnitt erzeugen möchtest.
Bei Kurvenschnitten mit Radien- und bei Schrägschnitten ist die Geschwindigkeit herabgesetzt, und zwar für:

  • Schrägschnitt (30°) rund 25%
  • Schrägschnitt (45°) rund 45%
  • Kurvenschnitt rund 10%

Desweiterem ist die Schneidgeschwindigkeit abhängig von

  • Der Anforderung an die Schnittfläche (Konstruktionsschnitt oder Trennschnitt)
  • Der Werkstoffzusammensetzung
  • Der Werkstoffoberflächenbeschaffenheit (z.B. sandgestrahlt, verzundert, verrostet oder geprimert)
  • Der Beschaffenheit (Laufruhe) der Maschine
  • Und der Wahl der Schneiddüse

Für den Praktiker bedeutet dies:

  1. Düsengröße entsprechend der Blechdicke wählen
  2. Sauerstoffdruck nach Tabelle einstellen.
  3. Heizflamme bei geöffnetem Schneidsauerstoffventil einstellen
Praktische Darstellung Brennschneiden
Praktische Darstellung vom Brennschneiden

Arbeitstechnik

Ausschneiden durch Lochstechen

a) Lochstechen von Hand

  1. Vorwärmen
  2. Schneidsauerstoffventil langsam öffnen
  3. Bei dicken Blechen Schneidbrenner geringfügig anheben und langsam vorwärts bewegen
  4. Durchstich
Lochstechen von Hand
Lochstechen von Hand

b) Lochstechen mit der Maschine – von Hand gesteuert

Den Schneiddüsenabstand zum Blech stellst Du nach Tabelle ein.
Ist die Zündtemperatur erreicht (Hellrotglut, leicht sprühende helle Funken), dann kann der Maschinenvorschub eingeschaltet und das Schneidsauerstoffventil (Dosierventil) langsam geöffnet werden.

c) Lochstechen mit der Lochstechautomatik

Die Einstellwerte kannst Du hierbei der „Lochstechtabelle“ entnehmen und in die Programmsteuerung eingeben.

Lochstechen mit der Lochstechautomatik
Lochstechen mit der Lochstechautomatik

Schnittführung und Schnittfolge

Mit der richtigen Schnittführung und Schnittfolge kannst Du den durch die Wärmeeinbringung der Heizflamme entstehende Verzug vermindern.

  1. Zuerst Innenausschnitte schneiden
  2. Schnittführung so wählen, dass der Abfall abwandern kann
  3. Das auszuschneidende Bauteil sollte möglichst lange mit der Grundplatte verbunden bleiben.
  4. Im Rahmen schneiden.

Schnittgüte

Die Qualität von Schnittflächen ist nach DIN EN 9013 genormt, z.B.:

  • Rechtwinkligkeitstoleranz - Neigungstoleranz U
Schnittgüte
Darstellung der Schnittgüte

Vorteile des Verfahrens

  1. Große Wirtschaftlichkeit (z.B. Mehrbrennersystem)
  2. Hohe Geschwindigkeit beim Brennschneiden
  3. geringe Investitionskosten
  4. kurze Anwärmzeit
  5. universelles Verfahren
  6. hoher Mechanisierungsgrad
  7. hohe Schnittgüte - geringe Nacharbeit
  8. Schrott-, Schräg- und Mehrfachschnitte möglich
  9. großer Materialdickenbereich kann manuell oder maschinell geschnitten werden (hohe Materialstärke beim Brennschneiden)
  10. bei manueller Anwendung unabhängig von externer Stromversorgung
  11. anwendbar für un- und niedriglegierte Stähle

Benötigtes Equipment / Gase

Beim Brennschneiden ist nicht nur auf die richtigen Gase, die richtigen Düsen und den Gasverbrauch Wert zu legen,
sondern auch der auf den Arbeitsschutz.
Die benötigten Gase und Arbeitsmaterialien sind hier nochmal zusammengefasst :

 


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