Martensit:

Feinnadeliges, sehr hartes und sprödes Gefüge. Es entsteht beim Abschrecken von Austenit mit derart hohen Abkühlgeschwindigkeiten, dass dem Kohlenstoff keine Zeit zur Diffusion aus dem Gitter bleibt. Beim Erwärmen (Anlassen) geht M. schließlich bei hohen Temperaturen (bis 720 °C) und langen Glühzeiten (bis 10 h) in Ferrit mit eingelagertem kugeligen Zementit über. Lanzettenmartensit, Plattenmartensit, kubischer Martensit, Verformungsmartensit.

Kohlenstoffgehalt:

Kohlenstoff ist das Element, das aus Eisen Stahl macht. Je nach Kohlenstoffgehalt entwickelt der Werkstoff Stahl ein ganz bestimmtes Gefüge (Eisen-Kohlenstoff-Diagramm). Es verleiht ihm charakteristische Eigenschaften, z. B. Festigkeit, Umformbarkeit, Schweißbarkeit etc. So teilt man Stähle nach ihrem Kohlenstoffgehalt in untereutektoidisch, eutektoidisch (0,8% C) und übereutektoidisch ein. Bis zu einem C-Gehalt von 0,2 % sind unlegierte Stähle gut schweißbar.

Kohlenstoffäquivalent:

Ist eine Vergleichsgröße, die etwas über die Schweißbarkeit eines Stahls aussagt. Unlegierte Stähle sind bis zu einem Kohlenstoffgehalt von 0,2 % schweißbar. Stahl enthält aber meist noch eine Reihe andere Legierungselemente, die sich unterschiedlich stark auf die Schweißbarkeit auswirken können. Daher hat man versucht, eine Formel zu entwickeln, in die der Einfluß dieser Elemente mit eingeht. Aufgrund der Vielzahl von Stählen ist leicht einzusehen, daß es kaum eine einzige Gleichung zur hinreichenden Beschreibung des Problems geben kann. Im Schrifttum finden sich daher auch mehrere Gleichungen. Hier soll beispielhaft die vom International Institute of Welding empfohlene Formel für einen Stahl mit mehr als 0,18 % C genannt werden: CE (%) = %C + %Mn /6 + (%Cu + %Ni) / 15  + (%Cr + %Mo + %V) / 5. ( Quelle: Wikipedia)

Lunker:

Hohlräume im Metall, die beim Erstarren der Schmelze entstehen. Sind ein Problem beim Brennschneiden, da aufgrund des Lufteinschlusses ein Flammenabriss entsteht. Auch beim Plasmaschneiden stören Lunker je nach Größe und beenden oder beeinflussen den Schnitt.

Vor einigen Jahren traf ich einen Kollegen aus England, nach ein paar Glas Tee tauschten wir unsere Marktbeobachtungen aus. Shocking! Da wollte er mir doch weiß machen, dass "kein vernünftiger Mensch mehr autogen schneidet - das sei doch komplett veraltet"!
Was würden Sie darauf geantwortet haben?

• a. Stimmt, brennschneiden ist veraltet?
• b. Vielleicht gilt dies in seiner Branche oder Region?
• c. Autogenschneiden - sei nur etwas für Leute die Zeit haben! Mit Plasma geht es schneller - plasmaschneiden ist die Zukunft?
• d. Autogenschneiden - die wirtschaftlichste Lösung für dicke Blech?

Hier die Auflösung:

Mein Kollege hat zum Teil Recht: Das jeweils einzusetzende Schneidverfahren richtet sich natürlich nach dem Bedarf - wird viel dickes Material geschnitten, so ist autogenes Brennschneiden eine gute Wahl. Wird viel Blech im mittleren Blechdickenbereich geschnitten, so ist Plasma eine bessere Alternative, weil wirtschaftlicher.
Schauen wir nun die die Landesstatisken, so stellen wir fest, dass in Deutschland wesentlich mehr Anlagen und Maschinen produziert werden, als in England.
Maschinen und Anlagen benötigen jedoch häufig Bleche, die dicker als 40mm sind! Ständerbleche, Fußplatten, Rahmen, Behälter, Böden, Fahrzeuge, Sonderkonstruktionen etc. enthalten starke Blechdicken! In Deutschland wird sehr viel Stahl zwischen 30 bis 200mm geschnitten. Einige wenige Betriebe haben sich auch auf das Schneiden von dickeren Blechen bis 800mm und sogar bis 1.400mm spezialisiert. 

FAZIT: Autogenschneiden, bzw. Brennschneiden ist ein spezieller Schneidprozess, der besonders im oberen Blechdickenbereich ab 40mm nicht wegzudenken ist und für den es bei Dicken oberhalb von 250mm z.Z. keine Alternative gibt - aus der Schwerindustrie daher nicht weg zu denken. 

Dieser 50mm dicke Ring wurde mit 235mm/min Vorschub unter Einsatz von Schneidgas Sauerstoff, Heizgas Propan geschnitten.

Der kohlenstoffhaltige Werkstoff wird durch die Heizflamme auf Zündtemperatur erwärmt und dann im Schneidsauerstoffstrahl verbrannt.

Bedingungen für das das autogene Brennschneiden:

• Die Entzündungstemperatur des Werkstoffs muss niedriger als seine Schmelztemperatur sein.
• Der Schneidsauerstoff muss eine Reinheit von min. 99,5% besitzen.
• Die Schmelztemperatur der entstehenden Oxide muss niedriger als die Schmelztemperatur des Werkstoffs sein.
• Reines Eisen erfüllt die Bedingungen optimal, ebenso niedriglegierte Stähle.
• Der Kohlenstoffgehalt muss zwischen 0,1 und 1,5% liegen. 

Mit steigendem Kohlenstoffgehalt erhöht sich die Entzündungstemperatur, und die Schmelztemperatur nimmt ab, so dass ein Stahl mit mehr als 1,6 bis 1,8% C die Voraussetzung des Brennschneidens nicht mehr erfüllt. Stahl mit 0,1%C hat eine Entzündungstemperatur von 1050°C und eine Schmelztemperatur von 1526°C. also: 1050 < 1526 = OK!

Da beim Schneiden von Stahl viel Wärme abgeleitet wird, reicht die beim Verbrennen mit Sauerstoff freiwerdende Wärme nicht aus, um den Oxidationsprozeß kontinuierlich in Gang zu halten. Deshalb wird zusätzliches Gas durch die Heizflamme zugeführt, welches die Aufgabe hat, den Werkstoff auf die Entzündungstemperatur zu bringen und die Wärmeverluste auszugleichen.

Neben Kohlenstoff beeinflussen Legierungsbestandteile wie Chrom, Nickel, Wolfram etc. die Brennschneidbarkeit des Strahls. Ausnahme: Titan und Titanlegierungen – sie lassen sich Brennschneiden, obwohl die Voraussetzungen nicht erfüllt sind.

Beim Lochstechen erzeugt der Schneidsauerstoff einen starken Funkenflug (der sich durch proportionalgeregelte Gasventiele reduzieren lässt) und baut einen Schlackehaufen am Lochrand auf, bis das Material durchgestossen ist. Dieser Schackehaufen am Rand kann je nach Materialdicke sehr groß sein und führt beim Überfahren des Brennstrahls zum Prozessabbruch - der Schnitt erlischt. Der Bediener übernimmt daher oft die Aufgabe, diese Schlackehaufen manuell, während des Schneidprozesses zu entfernen.

Das sogenannte "Lochstechen" ist eine Kunst für sich. Gemäß Definition muss der Stahl vorher auf die Zündtemperatur erhitzt werden, damit die selbst ablaufende Verbrennung statt finden kann.

Dieses Aufheizen erfolgt mit Hilfe eines geeigneten Gases:
Acetylen, Propan, Erdgas sind die meist genutzten Gassorten, wobei der Heizprozeß mit Acetylen am schnellsten abläuft.

Das Aufheizen von z.B. 20mm Stahl kann 30 bis 40 Sek. dauern.

Durch spezielle Hochdruckverfahren versuchen die Maschinenhersteller die Aufheizzeit zu verringern, so dass auch preiswertere Gase, wie Propan nahe an die kurzen Zeiten des Acetylens heran kommen. Hat das Material die richtige Temperatur erreicht, was der Bediener anhand der Oberflächenfarbe abschätzt, so öffnet der Bediener den Schneidsauerstoff. Sobald dieser hinzukommt, beginnt der Verbrennungsprozess ruckartig, die heisse Schlacke wird in einem Funkenregen aus dem Lochstechpunkt heraus geworfen.

Moderne Maschinen arbeiten mit digital geregelten Proportionalventilen, wo das Gas nicht schlagartig hinzugegeben wird, sondern der Gasdruck sich langsam aufbauen kann, so dass keine großen Rückspritzer entstehen. Dies schont nicht nur die Umgebung und den Bediener sondern auch die Lebensdauer der Düse.

Der sich nun beim Einstechen gebildete Schlackenrand ist gleichzeitig ein Hindernis auf dem Konturschnitt. Je nach Lage des Schlackehaufens, kann es vorkommen, dass der Brenner darüber fahren muss, was häufig zum Flammenabriß und damit zur Unterbrechung des Schneidprozeßes führt. Deshalb haben sich viele Bediener Hilfswerkzeug gebastelt, z.B. einen langen Metallschaber, so dass sie während des Schneidens die heißen Schlackehaufen auf dem Blech wegschaben können. Zur weiteren Tätigkeit des Brennschneiders gehört die Einstellung der Geschwindigkeit und der Höhe. Die Geschwindigkeit entnimmt er den Schneidtabellen seines Düsenlieferanten. Die Höhe kann er nur abschätzen.

Aktuelle Maschinentechnik liefert jedoch automatische Abtastsysteme, die nach dem kapazitiven Verfahren arbeiten. Ein Abtastring aus Stahl und eine passende Auswerteelektronik dient als Sensor und steuert so den Support-Antrieb des Brennerwagens. Die Abtastringe verbrennen leicht beim Lochstechen, daher nehmen viele Bediener ab 70mm Blechdicke die Ringe vorsichtshalber ab. Zumal ab 70mm die Gefahr des Materialverwerfens durch Thermik gering ist. Manche Hersteller besitzen Automatische Lochstechvorrichtungen, die je nach Modell bis zu 140 und manche bereits bis 160mm Materialdicke automatisch Lochstechen können.

Neueste und bewährte Autogenbrenner besitzen integrierte Zündungen, integrierte Höhenregelungen, und vieles mehr. Die Maschinenhersteller Messer Cutting Systems, Esab Cutting Systems und der Komponentenhersteller IHT entwickeln hochautomatisierte Schneidbrenner, die zum Teil mit Flammenüberwachung, einer verbesserten Höhenregelung und werkzeuglose Verschleißteilewechsel erlauben. 

Dieser nur 3mm dünne Streifen wurde tatsächlich mit dem Autogenverfahren und Acetylengas geschnitten. 
Die dabei erforderliche Geschwindigkeit betrug 900mm/min Vorschub!  
Nachteil: Verzug durch starke thermische Beeinflussung.

Bei der Wahl des Brenngases ist die Flammenleistung von Bedeutung. Die Heizwerte der Gase sind für das Brennschneiden nicht so ausschlaggebend, weil nicht der Wärmeinhalt einer Flamme, sondern der Wärmeübergang auf das Werkstück Maßstab für die Wirkung einer Flamme ist. Die max. Flammtemperatur sowie die Zündgeschwindigkeit bestimmen vor allem die Leistung einer Flamme.

Man unterscheidet das Schneidgas Sauerstoff (Druckluft ist bedingt auch möglich!) und das Heizgas (Propan, Methan/Erdgas, Acetylen, Spezialgase: Mapp, Grieson - ein Produkt von Messer Griesheim Gase, etc.) 
Acetylen besitzt die höchste Flammentemperatur und Zündgeschwindigkeit.

Werden andere Gase eingesetzt, so ändern sich nicht nur die erforderlichen Brenner und Düsen sondern auch die benötigte Gasmenge und Gasdrücke.
Man unterscheidet Standard-Düsen bis 6bar Schneidsauerstoffdruck, Schnellschneid-Düsen bis ca. 8bar und Hochleistungs-Düsen bis ca. 11bar Schneidsauerstoff-Druck.