Expertenwissen: Plasmaschneiden Flammstrahlen Flammrichten Lichtbogen Handschweißen Duplex Stahl Plasmaschneiden

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1 14 - Flammrichten 15 - Lichtbogen Handschweißen 16 - Duplex Stahl 17 - Plasmaschneiden Expertenwissen:

2 Kurz erklärt. Allgemeines Plasmaschneiden dient zur Trennung von Metallen, die sich nicht dazu eignen, brenngeschnitten zu werden. Es findet hier im Gegensatz zum Brennschneiden nur eine geringe bis keine chemische Reaktion mit dem Werkstoff statt, vielmehr wird dieser aufgeschmolzen und die Schmelze durch einen Gasstrahl ausgetrieben. Über 25 x in Deutschland. Der Schneidprozess wird durch einen sogenannten Pilotlichtbogen, der per Zuführung eines Zündgases zwischen Elektrode und Düse durch Hochfrequenzspannung gezündet wird, ausgelöst. Das Plasmagas wird zugeschaltet, sobald der Pilotlichtbogen Kontakt mit dem Werkstück erhält. So entsteht der Hauptlichtbogen durch die automatische Erhöhung des Stromes. Der Werkstoff wird aufgeschmolzen und mit Hilfe der kinetischen Energie des Gases aus der Fuge getrieben. Die Experten für das Schweißerhandwerk Linde Gas & More ist das persönliche und kundenorientierte Shopkonzept von Linde Gas. Das Franchisekonzept bietet seinen Kunden seit vielen Jahren ein One-Stop-Shopping für alle Produkte und Dienstleistungen rund um das Thema Gas. lungen im Umgang mit Gasen sind selbstverständlich bei Gas & More bleiben keine Wünsche offen. An vielen Linde Gas & More Shops bekommen Sie sogar Autogas, die preisgünstige und umweltfreund-liche Alternative zu Benzin und Diesel. Technische Gase werden in allen Bereichen des täglichen Lebens benötigt. Dies gilt von der Lebensmittelindustrie über die metallverarbeitende Industrie bis hin zu Forschung und Entwicklung. Linde Gas & More Shops führen neben allen Flaschengasen ein großes Sortiment, bestehend aus: Lichtbogen-/ Autogentechnik, Zusatzwerkstoffen, Schweißnahtbearbeitung, Arbeitsschutz sowie Schweißvorrichtungen u.v.m. Ein ausgewähltes Sortiment aus dem Freizeitbereich rundet das Gas & More Portfolio für gewerbliche und private Kunden ab. Und das ist noch nicht alles: Für uns steht der Kunde mit seinen individuellen Bedürfnissen im Mittelpunkt. Wir unterstützen Sie direkt vor Ort durch unsere qualifizierte Vertriebsmannschaft oder an den Standorten der Gas & More Shops durch kompetente Ansprechpartner, die Sie in allen fachlichen Belangen über unser vielfältiges Warenangebot beraten. Profis und Privatkunden finden in einem freundlichen Ambiente kompetente Beratung. Auch Lieferservice, Verladehilfe, Mietprodukte und Sicherheitsschu- Gas & More steht für: Sicherheit Kompetenz Zuverlässigkeit. Überzeugen Sie sich selbst! DIE ZAHL C beträgt die Temperatur, die das elektrisch leitfähige Gas namens Plasma erreicht. 3

3 Verfahrensprinzip Systematisch gehört das Plasmaschneiden zu den Lichtbogen-Trennverfahren und wurde zum Trennen von Metallen, die durch ihre chemische Zusammensetzung nicht brenngeschnitten werden können, wie z. B. Aluminium oder Kupfer und deren Legierungen, hochlegierte Stähle, aber auch Hartmetalle, entwickelt. Das Plasmaschneiden unterscheidet sich vom Brennschneiden im Wesentlichen dadurch, dass nur eine geringe bis keine chemische Reaktion (abhängig vom eingesetzten Gas) mit dem Werkstoff mehr stattfindet, sondern der Werkstoff aufgeschmolzen und die Schmelze durch einen Gasstrahl ausgetrieben wird (Schmelzschneiden). Um den Schneidprozess zu starten, wird zunächst das Zündgas (meist Argon) zugeführt und dann ein Pilot lichtbogen zwischen Elektrode und Düse durch Hochfrequenzspannung gezündet (nicht übertragender Lichtbogen). Der energiearme Pilotlichtbogen ionisiert die Strecke zwischen Elektrode und Anode (Werkstück). Wenn der Pilotlichtbogen das Werkstück berührt, wird das Schneidgas zugeschaltet und der Hauptlichtbogen durch die automatische Erhöhung des Stromes gezündet (übertragender Lichtbogen). Durch die thermische Energie (Rekombination, Kon vek tion und Strahlung) des Lichtbogens wird der Werkstoff aufgeschmolzen und mit Hilfe der Prinzip des Plasmaschneidens mit übertragenem Lichtbogen Elektrode (Katode) Kühlmedium Elektrode Kühlmedium Düse Sekundärgas Düsenkappe Schneidgas kinetischen Energie des Schneidgases aus der Fuge getrieben. Elektrode und Düse Elektrode und Plasmadüse sind Bauteile mit beschränkter Lebensdauer. Die Standzeit der Elektrode wird wesentlich durch die Höhe des Schneidstromes, die Anzahl der Zündungen und die Art des Plasmagases bestimmt. Darüber hinaus spielen das Gasund Strommanagement am Schnittanfang und -ende sowie die Wärmeabfuhr von der Elektrode eine entscheidende Rolle. Als Stabelektrodenmaterial werden Wolfram, Zirkonium oder Hafnium verwendet. Dabei beschränkt sich der Einsatz von Wolframelektroden auf den Gebrauch von inerten Plasmagasen und deren Gemische sowie reaktionsträgen oder reduzierenden Plasmagasen. Bei reinem Sauerstoff und sauerstoffhaltigen Plasmagasen werden Zirkonium- oder Hafniumelektroden verwendet. Einflussfaktoren der Düsenstandzeit sind: Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung Masse und Wärmeleitfähigkeit der Düse Leistung (Strom x Spannung) Einschaltdauer des Lichtbogens Anzahl der Zündungen Lochstechablauf Intensität der Kühlung Zündgerät Pilotlichtbogenwiderstand Werkstück Der zu schneidende Werkstoff muss elektrisch leit- fähig sein, da das Werkstück ein Teil des Stromkreises ist. Die Erdung sollte möglichst gleichmäßig sein. 2. Varianten der Plasmaschneidverfahren Die Verfahren unterscheiden sich hauptsächlich im Aufbau des Plasmabrenners (Auslegung, Medienzuführung, Kühlungsart und Elektrodenmaterial). Hierbei möchte man möglichst eine große Einschnürung des Lichtbogens erreichen, um eine möglichst hohe Schneidgeschwindigkeit und Schnittqualität zu erreichen. Die DIN unterscheidet nach der Art der Einschnürung die nachfolgenden Varianten: Plasmaschneiden ohne Sekundärmedium Plasmaschneiden mit Sekundärmedium über der Wasseroberfläche auf der Wasseroberfläche unter der Wasseroberfläche Plasmaschneiden mit Wasserinjektion über der Wasseroberfläche auf der Wasseroberfläche unter der Wasseroberfläche Plasmaschneiden mit erhöhter Einschnürwirkung Plasmafugen Weitere Varianten des Plasmaschneidens Unterwasserplasmaschneiden Plasmamarkieren Plasmakerben Plasmakörnen 3. Gase Mit Plasmagas sind alle Gase gemeint, die beim Entstehen des Lichtbogens sowie am Schneidprozess beteiligt sind. Man unterscheidet zwischen: Zündgas (soll den Zündvorgang erleichtern) Schneidgas (soll den Schneidvorgang so gestalten, dass optimale Schneidergebnisse bei unterschiedlichen Werkstoffen erreicht werden) Sekundärgas (soll den Plasmastrahl verengen und die Düse kühlen sowie die Schnittqualität verbessern) Einfluss der Gase auf die Qualität des Plasmaschneidprozesses Die Auswahl der Plasmagase hat einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität und die Wirtschaftlichkeit des Plasmaschneidprozesses. Um etwaige Nachbearbeitungsschritte zu vermeiden, sind die Plasmagase auf den Werkstoff abzustimmen. Hierbei muss insbesondere auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften geachtet werden. Es ist notwendig, dass der Plasmastrahl eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie einen großen Energieinhalt hat und über eine hohe kinetische Energie verfügt, um bei einer hohen Schnittgeschwindigkeit eine gute Schnittqualität zu erzielen. Durch die chemischen Eigenschaften (reduzierend, oxidierend und inert) wird die Ausbildung der Schnittkanten sehr stark beeinflusst. Bei der Wahl des richtigen Plasmagases müssen die nachfolgenden Eigenschaften unbedingt berücksichtigt werden: Ionisationsenergie der einatomigen Gase Dissoziationsenergie der mehratomigen Gase Wärmeleitfähigkeit Atomgewicht / Molekulargewicht Spezifisches Gewicht Chemische Reaktionsfähigkeit Plasmabogen Werkstück (Anode) Schnittfuge Werkstück Schneidrichtung Schneidstromquelle

4 6 7 Stickstoff Stickstoff als Schneidgas wird bei dünnwandigen Blechen aus hochlegierten Stählen eingesetzt, um schnelle und oxidfreie Schnitte zu erzielen. Nachteilig können sich die starke Riefenbildung und die nicht parallelen Schnittkanten auswirken. Auf die parallelen Flanken hat im Wesentlichen die Gasmenge sowie die Schneidgeschwindigkeit Einfluss. Sauerstoff Sauerstoff wird hauptsächlich zum Schneiden von Blechen aus un- und niedriglegierten Stählen eingesetzt. Verbessernd kommt hinzu, dass der Sauerstoff eine gute Affinität zu Eisen hat, was beim Schneiden von un- und niedriglegierten Stählen zu höheren Schnittgeschwindigkeiten führt. Man spricht beim Plasmaschneiden mit Sauerstoff aber immer noch von einem Schmelzschneidprozess und nicht von einem Brennschneidprozess, da die Reaktion des Sauerstoffes mit dem Werkstoff in der Schnittfuge zu langsam abläuft und der Werkstoff vorher aufgeschmolzen wird. Durch die schnelle Wärmeeinbringung (Schnittgeschwindigkeit) entstehen kleine Wärmeeinflusszonen, die die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes nur gering bis gar nicht beeinträchtigen. Durch die Wechselwirkung des Sauerstoffes in der Schnittfuge mit dem Werkstoff wird die Schmelze dünnflüssiger und dadurch erhält man eine bart- und rundungsfreie Kante an der Unterseite des Werkstückes. Ein weiterer Vorteil sind Schnittkanten, die nicht aufnitriert sind, wodurch die Gefahr von Porenbildung bei eventuell folgenden Schweißprozessen minimiert wird. Wasser Das Wasser wird hierbei als Sekundärmedium eingesetzt und dient einerseits der Einschnürung des Lichtbogens und andererseits der Wärmeübertragung. Eine weitere Aufgabe des Wassers ist die Kühlung der Düse und des Werkstückes beim Schneidprozess. Durch die hohe Temperatur zerfällt ein Teil des Wassers in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff, wodurch die guten Eigenschaften der Elemente beim Schneidprozess ausgenutzt werden können. Luft Da Luft im Wesentlichen aus Sauerstoff und Stickstoff besteht, können die Eigenschaften der beiden Gase genutzt werden. Die Kombination der beiden Gase stellt ein energetisch sehr gutes Gemisch dar. Dieses kommt vor allem beim Plasmaschneiden von dünnen Blechen mit un-, niedrig- und hochlegierten Stählen sowie beim Plasmaschneiden von Aluminium von Hand zum Einsatz. Hierbei muss vor allem bei nachfolgenden Schweißprozessen auf die Aufnitrierung der Kanten geachtet werden. Eine Verfärbung der Schnittkanten kann beim Schneiden von Aluminium und hochlegierten Stählen auftreten. Ein wesentlicher Nachteil der Luft ist der an der Unterkante entstehende Schmelzbart, der durch Nacharbeit entfernt werden muss. Argon-Wasserstoff-Gemische Argon-Wasserstoff-Gemische werden häufig zum Schneiden von hochlegierten Stählen und Aluminium eingesetzt. Bereits die Zugabe von einigen Prozent Wasserstoff zum Argon ermöglicht eine signifikante Erhöhung der Schneidgeschwindigkeit und eine Verbesserung der Schnittqualität. Darüber hinaus bewirkt die reduzierende Wirkung des Wasserstoffs metallisch blanke, das heißt oxidfreie, Schnittflächen. Die Gemische werden häufig zum Schneiden von dicken Blechen verwendet. Stickstoff-Wasserstoff-Gemische Stickstoff-Wasserstoff-Gemische werden heutzutage hauptsächlich als Sekundärgas eingesetzt. Durch die reduzierende Wirkung des Wasserstoffs werden metallisch blanke, das heißt oxidfreie, Schnittflächen erzeugt. Auch als Schneidgas werden Stickstoff- Wasserstoff-Gemische verwendet. Hierbei werden die guten Eigenschaften der einzelnen Gase kombiniert, was zu einer hohen Schnittgeschwindigkeit führt. Es werden fast parallele Flanken der Schnittkanten erreicht. Außerdem ist die Oxidbildung Empfohlene Gaskombinationen und ihre Auswirkungen auf die Schnittqualität Werkstoff Dicke Plasmagas Sekundärgas Bemerkung Un- und niedriglegierter Stahl Hochlegierter CrNi-Stahl 0,5 bis 80 mm Sauerstoff Sauerstoff oder Sauerstoff/Stickstoff oder Sauerstoff/Luft oder Stickstoff 80 bis 160 mm Argon / Wasserstoff Stickstoff Glatte Schnittfläche Bartanhang möglich 1,0 bis 6,0 mm 5,0 bis 160 mm Argon / Wasserstoff / Argon / Wasserstoff Aluminium 1,0 bis 6,0 mm Luft 5,0 bis 160 mm Argon / Wasserstoff / Argon / Wasserstoff 4. Schnittführung und Schnittfolge Mit der richtigen Schnittführung und Schnittfolge kann der durch die Wärmeeinbringung des Plasmaschneidstrahls entstehende Verzug vermindert werden. 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 geringer als bei reinem Stickstoff. Das Gemisch wird hauptsächlich zum Schneiden von hochlegierten Stählen und Aluminium verwendet. Bis 25 mm laserähnliche Rechtwinklichkeitstoleranz Glatte Schnittfläche Bartfrei bis 20 mm Wirtschaftlich bis 50 mm Geringe Rechtwinkligkeitstoleranz Glatte, bartfreie Schnitte (1.4301) Geringe Rechtwinkligkeitstoleranz Glatte Schnitte Bartfrei bis 70 mm (1.4301) Nahezu senkrechte Schnitte Bartfreie Schnitte (AlMg3), allerdings leichter Grat an der Unterkante Rauer als Stahl Nahezu senkrechte Schnitte Grat an der Unterkante bis 20 mm, über 20 mm leichter Bartanhang Rauer als Stahl Richtig Richtig Richtig P P Falsch Falsch Falsch P

5 8 5. Schnittgüte Die Qualität von Schnittflächen ist nach DIN EN 9013 genormt, z. B. Rechtwinkligkeitstoleranz Neigungstoleranz U Gemittelte Rautiefe R z Einfach abgeben und gewinnen! Oder senden Sie uns ein Fax an: U 20 mm U Rautiefe Aktuelles Profil Grundprofil Fehler beim Plasmaschneiden und die möglichen Ursachen sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen. Rautiefe Hamburgs Highlights genießen! 6. Typische Qualitätsprobleme beim Plasmaschneiden und Möglichkeiten zu deren Beseitigung Kriterium Problem Mögliche Ursachen Lösung Zu große Winkelabweichung 1. Brenner nicht winklig 2. Abstand zu groß 3. Stromstärke zu gering 4. Geschwindigkeit zu groß 5. Bewegungsrichtung des Brenners 6. Düse verschlissen 1. Brenner winklig ausrichten 2. Abstand verringern 3. Stromstärke erhöhen 4. Geschwindigkeit anpassen 5. Richtung ändern 6. Düse auswechseln Hochgeschwindigkeitsbart: Schnittfuge ist zu schmal, Riefen verlaufen schräg oder S-förmig; es ist ein wenig Bart vorhanden; Bart ist hart. Niedergeschwindigkeitsbart: Schnittfuge ist breit, Riefen verlaufen senkrecht; es ist viel Bart vorhanden; Bart ist blasig. 1. Geschwindigkeit zu groß 2. Stromstärke zu gering 3. Abstand zu groß 1. Geschwindigkeit zu gering 2. Stromstärke zu groß 3. Abstand zu gering 1. Geschwindigkeit anpassen 2. Stromstärke erhöhen 3. Abstand verringern 1. Geschwindigkeit anpassen 2. Stromstärke verringern 3. Abstand erhöhen Gewinnen Sie eine Wochenendreise für zwei Personen nach Hamburg und besichtigen Sie einen der größten und wichtigsten Häfen der Welt bei einer Barkassenfahrt und erleben Sie am Abend das brandneue Musical Das Wunder von Bern. Fahren Sie zwei Stunden lang auf einem Original-Hafenarbeiterschiff durch den Welthafen Hamburg. Sehen Sie die alte Speicherstadt, die moderne Hafencity, die Containerhäfen und die Köhlbrandbrücke. Der Sieg der WM schenkt einem Land wieder Hoffnung und Würde. Erleben Sie ein Musical über die Kraft der Familie, einen kleinen Jungen mit großen Träumen und den Moment, der unser Land für immer veränderte. Bitte geben Sie diesen Coupon bis in einem unserer über 25 Gas & More Shops ab. Wir wünschen Ihnen viel Glück! Rundung der Oberkante 1. Sekundärgas ungeeignet 2. Abstand zu groß 3. Geschwindigkeit zu groß 1. Anderes Gas verwenden 2. Abstand verringern 3. Geschwindigkeit anpassen Firma Vorname, Name* Spritzer an der Oberkante 1. Geschwindigkeit zu gering 2. Abstand zu groß 3. Düse verschlissen 1. Geschwindigkeit anpassen 2. Abstand verringern 3. Düse austauschen Straße, Hausnummer* PLZ, Ort* Telefonnummer* -Adresse * Pflichtfeld Ja, bitte übersenden Sie mir Ihre monatlichen Lichtbogen-Aktionsangebote per Jeder abgegebene Gratis-Coupon für das Gas & More Expertenwissen nimmt automatisch an der Verlosung teil. Teilnehmen darf jede volljährige, natürliche Person in eigenem Namen. Von der Teilnahme ausgeschlossen sind Gas & More Betreiber und Mitarbeiter sowie Mitarbeiter der Linde AG, verbundener Unternehmen und eventueller Kooperationspartner sowie deren Angehörige. Eine Barauszahlung des Gewinnwertes und ein Umtausch des Gewinns sind ausgeschlossen. Der Gewinn ist nicht übertragbar. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Der Gewinner wird per Post benachrichtigt.

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