Genauigkeit von Plasmazuschnitten

Genauigkeit beim Plasmazuschnitt: 8 mm Löcher in 8 mm dickes S235-Material war früher für Plasma eine Sensation - heute mit Qualitätsplasma und einer dafür ausgelegten Maschine machbar! Rückseite des Zuschnitts nur eine geringe Einkerbung.
Genauigkeit beim Plasmazuschnitt: 8 mm Löcher in 8 mm dickes S235-Material war früher für Plasmaschneider eine Sensation - heute mit Qualitätsplasma und einer dafür ausgelegten Maschine machbar! Rückseite des Zuschnitts kaum Einkerbung

Die erzielbare Schnittgenauigkeit bei Plasmabrennteilen läßt sich kaum pauschal angeben, sie ist abhängig von vielen Parametern, unter anderem der Materialdicke, vom eingestellten Strom, der Düsenqualität und von der Kontur und der Bedienererfahrung. Es muss im Einzelfall durch konkrete Versuche überprüft werden, ob der Plasmabrenner die an ihn gestellten Anforderungen erfüllen kann. Mancher Lohnbetrieb wirbt mit einer Genauigkeit von ±0,5 mm in 40 mm dickem Edelstahl. Andere geben bei Stahl mit 10 mm Dicke eine Genauigkeit von ±0,2 mm an. Doch wo genau liegt der erzielbare Genauigkeitswert von Plasmazuschnitten nun?

Die Genauigkeit des Plasmaschneidverfahrens wollen wir an einem Beispiel erörtern: Typische 17 mm Durchgangslöcher findet man häufig im Stahlbau. Bei diesen Löchern ist es wichtig, dass eine 17 mm Schraube problemlos hindurchmusst. Problem: Beim Plasmaschneiden ist der obere Ausschnitt größer als der untere. Die Schraube passt in das Loch aber nicht durch das Loch. Um das Problem zu lösen, wird die Bohrung einfach größer ausgeschnitten, z.B. oben 18 mm und man erhält mit ein wenig Glück einen Austritt mit 17 mm. Je nach Materialdicke sehen die Zahlen natürlich verschieden aus. Nehmen wir einfach mal ein Blech mit 20 mm Dicke an. Mit Normalplasma schneidet man das Loch z.B. mit 18,2 mm Durchmessern und erhält am Lochaustritt die gewünschten 17 mm Durchgang. Somit haben wir eine Lochgenauigkeit bezogen auf ein 17 mm Loch in 20 mm Blech von ± 0,6 mm. Würde man das Loch mit Feinstrahlplasma schneiden so könnte man beispielsweise den Lochdurchmesser 17,6 mm wählen und hätte somit eine Lochgenauigkeit von ±0,3 mm.

Neben der Lochgenauigkeit, die konkret definiert werden muss unterscheidet man noch die Positioniergenauigkeit der Schneidmaschine, sowie die Wiederholgenauigkeit.  

Inkonsistenz beim Plasmazuschnitt!

Die Genauigkeit bei Plasma darf nie so verstanden werden, wie bei einem Laser oder einem mechanischen Bearbeitungsprozess. Beim Plasmaschneiden hängt die Genauigkeit immer von dem zu schneidenden Teil, seiner Geometrie und dem verwendeten Material an, sowie von diversen Prozessparametern.

Beispiel:
Eine rechteckige Figur mit den Abmessungen von 250 x 750 mm mit einigen Ecken und Ausbrüchen in 10 mm Normalstahl stellt für Qualitätsplasma im Normalfall keine große Herausforderung dar. Das Teil sollte mit ±0,3 mm sauber und gratfrei erzeugt werden, wenn alle Parameter optimal eingestellt sind.

ABER: Erhält das gleiche Teil beispielsweise 10 Bohrungen und einen großen rechteckigen Ausschnitt und schon wird eine Aussage über die Genauigkeit weitaus schwieriger. Denn: Durch die vielen Ausschnitte wird eine nicht geringe Menge an Wärmeenergie in das Material eingebracht, das Material dehnt sich aus und die Zehntel "wandern" nur so dahin. Das was vorher gut passte, ist anschließend statt ±0,3 mm, nun ±0,4 mm oder mehr "weggelaufen". Doch selbst wenn es einem guten Bediener gelänge, die Außenkontur durch entsprechende Schnittspaltkorrekturen und Wegoptimierung auf Kurs ±0,2 mm zu halten, so sind die Abstände der Innenkonturen zueinander und die Bohrungsdurchmesser und die Ausschnitte etc. unter Umständen weit weg vom ursprünglichen Ziel.

  • Je komplizierter ein Plasmateil bzw. seine Geometrie wird, desto schwieriger ist es, seine konstante Genauigkeit vorher zu sagen.
  • Die DIN EN ISO 9013 (alt DIN2310) gibt Aufschluss über die erzielbaren Genauigkeitsklassen.

 

 

Die erzielbare Schnittgenauigkeit bei Plasmazuschnitten ist abhängig von vielen verschiedenen Parametern.

Die Genauigkeit von Plasmabrennteilen ist abhängig von: —

  • Materialdicke
  • Material
  • eingestelltem Strom
  • Gasen und Gasqualität
  • Brenner-, Maschinentyp
  • Höhenregelung —
  • Düsenqualität
  • Kontur, Geometrie
  • Bedienererfahrung
  • Maschinenqualität

Grundsätze zum Verständnis der Genauigkeit bei Plamazuschnitten: 

  • Die Genauigkeit ist nicht konstant, sie ist nicht determiniert! Mit zunehmender Schneiddauer verändert sich der Düsendurchmesser durch den entstandenen Abbrand und somit auch die Konturgenauigkeit. Das erste Teil einer Charge hat andere Genauigkeitswerte als das 100., 200. oder 1.000. Teil.
  • Die Genauigkeit kann je nach Geometrie und Lage des zu schneidenden Teils im Blech schwanken
  • Bohrungen und Ausschnitte beeinflussen die Genauigkeit des Plasmakonturteils ebenfalls! —
  • Je komplizierter die Geometrie des Teils, desto schwieriger die Angabe einer konstanten Genauigkeit.

Erklärung, Ursachen zur Genauigkeit von Plasmazuschnitten:

  • Wärmeausdehnung
  • Düsenabbrand (hochwertige Verschleißteile einsetzen!)
  • Materialqualität und Materialdicke, Schnittparameter
  • Unterschiedliche Widerstände der Masseverbindung
  • Erdung im Brennschneidtisch

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