Brennschneiden: Was Du schon immer wissen wolltest

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Bild: Autogenes Brennschneiden mit 6 Brennern
Bild: Autogenes Brennschneiden mit 6 Brennern

Brennschneiden mit Sauerstoff hat eine mehr als hundertjährige Tradition in der Stahl und Metall verarbeitenden Industrie. Obwohl es sich dabei um ein sehr altes und bewährtes Verfahren handelt, ist es bis heute aus der Metallverarbeitung nicht wegzudenken. Sein Haupteinsatzgebiet ist das Schneiden von kohlenstoffhaltigem Stahl im dicken Blechbereich. Dabei wird es aufgrund seiner geringen Betriebskosten und der Robustheit des Verfahrens gerne im Grobblechbereich ab 20 mm Materialdicke eingesetzt.  

Doch beginnen wir damit, uns Stück für Stück in das Thema Brennschneiden einzuarbeiten. Soviel schon mal vorab: Durch moderne Brenner mit integrierter Automatisierungstechnik und Digitalisierungskomponenten wird das autogene Brennschneiden zum neuzeitlichen Erlebnis.

Der Schneidprozess erfordert hingegen nach wie vor gewisse Fachkenntnisse im Umgang mit Gasen und den Metalleigenschaften sowie Erfahrung. Auf den nun folgenden Seiten haben wir eine Reihe an Daten und Fakten aus unserer Beratungstätigkeit für Dich zum Thema "autogenes Brennschneiden" zusammengestellt.

Was bedeutet der Begriff "Autogenschneiden"?

Der Begriff Autogen setzt sich zusammen aus den beiden Silben AUTO und GEN.

Die Silbe AUTO ist eine abgekürzte Form des aus dem altgriechisch stammenden Wortes "autonom". Es bedeutet gemäß Duden soviel wie: aus sich selbst oder von selbst entstehend; selbsttätig; selbst erregt oder ohne Zuhilfenahme eines Bindematerials. Diese Silbe finden wir auch im populären Begriff "Auto", es fährt selbsttätig, aus sich selbst heraus.

Die Silbe GEN ist eine abgekürzte Form von "generate" die laut Duden meist dem griechischen Ursprung zugeordent wird und bedeutet soviel wie erzeugen, schaffen, hervorbringen, verursachend. Unser Wort Generator spiegelt die Bedeutung gut wider, der Generator erzeugt bzw. bringt elektrischen Strom hervor.

Damit kann die Wortbedeutung von Autogen in etwa wie folgt beschrieben werden: Es bezeichnet einen Prozess, der aus sich selbst heraus entsteht, weiter fort besteht und etwas erzeugt.

Weitere Definitionen haben wir in einem eigenen Kapitel "Technologie des Brennschneidens" für Sie zusammengestellt:

Anleitung für das autogene Brennschneiden

Autogenes Brennschneiden ist ein Oxydationsprozess von kohlenstoffhaltigem Metall mit Hilfe von Sauerstoff. Damit dieser Oxydationsprozess starten kann, sind einige Bedingungen zu beachten, siehe weiter unten.

Für das Brennschneiden wird ein Blech mit Hilfe eines Heizgases auf die Zündtemperatur erhitzt. Ist die erforderliche Temperatur erreicht, was der Bediener anhand der Farbe des Bleches erkennt, gibt er den Schneidsauerstoff frei und die Oxidation beginnt.

Das Ausschneiden einer Geometrie beginnt mit dem sogenannten Lochstechen, sofern er nicht vom Blechrand seine Schneidkontur startet. Wird die Schneidkontur aus dem vollen Material heraus geschnitten, wird zum Prozessstart ein Lochstechpunkt mit einer sogenannten Anstichfahne benötigt. Am Ende des Zuschnitt wird eine Ausstechfahne mit der der Brenner wieder aus der Kontur fährt angefügt.

Beim Lochstechen wird der Brenner etwas angehoben, damit die zurückspritzende glühende Metallschlacke nicht die Düse des Brenners beschädigt. Außerdem muss der Bediener Innen- und Außenkonturen in der Art berücksichtigen, dass der richtige Umfahrsinn der Geometrie (Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigerrichtung) eingehalten wird. Thermische Ausdehnung der Sollkontur muss ebenso berücksichtigt werden.

Bedingungen für den Autogenzuschnitt:

  • Die Entzündungstemperatur des Werkstoffs muss niedriger als seine Schmelztemperatur sein.
  • Die Schmelztemperatur der entstehenden Oxide muss niedriger als die Schmelztemperatur des Werkstoffs sein.
  • Reines Eisen erfüllt die Bedingungen optimal, ebenso niedriglegierte Stähle.
  • Der Schneidsauerstoff muss eine Reinheit von min. 99,5% besitzen, empfohlen wird oftmals 99,995% Reinheit.
  • Der Kohlenstoffgehalt muss zwischen 0,1 und 1,5% liegen. Wobei ab einem Kohlenstoffanteil von 0,3 - 1,5% die Gefahr der Rissbildung besteht. Um diese Gefahr zu reduzieren sollte mit speziellen Brennern ( = Heizduschen) vor- bzw. nachgeglüht werden. Idealerweise sollte beim autogenen Brennschneiden der Kohlenstoffgehalt des Schneidgutes daher zwischen 0,1 % bis 0,3 % 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. Beispielsweise besitzt Stahl mit 0,1% C eine Entzündungstemperatur von 1050° C und eine Schmelztemperatur von 1526° C. Daraus folgt: 1050 < 1526 = Bedingung für das autogene Brennschneiden somit erfüllt, ein Brennschnitt ist damit möglich!

Die Schmelztemperatur ist bei jedem Stoff unterschiedlich hoch und in vielen Fällen vom Druck abhängig. Hervorgerufen wird die Selbstentzündung durch eine exotherme Oxidationsreaktion.

Für das Erhitzen des Materials auf Zündtemperatur wird ein Heizgas wie Acetylen oder Propan oder Erdgas oder neuerdings vermehrt als CO2-neutrales Gas Wasserstoff H2 eingesetzt.

Geschnitten wird beim autogenen Brennschneiden aber immer mit Sauerstoff, das Heiz- und Brenngas dient lediglich dazu, den Oxidationsprozess in Gang zu setzen und ihn während des Schneidens aufrecht zu halten. Die Aussage, die man öfters hört "wir schneiden mit Propan" ist eigentlich nicht korrekt, geschnitten wird immer mit Sauerstoff.

Für das Brennschneiden muss der Sauerstoff eine hohe Reinheit von min. 99,95 % besitzen. Je höher der Reinheitsgrad des Sauerstoffschneidgases, desto besser, sauberer und schneller erfolgt der Schnitt.

Was kann man mit einem Brennschneider schneiden?

Normale Anwendung des Brennschneiders: Schneiden von Baustahl

Aus den zuvor genannten physikalischen Bedingungen ergibt sich auch das Einsatzspektrum des Brennschneidverfahrens.

Schneiden von Baustählen und anderen Stahlgüten, welche die oben genannten Bedingungen erfüllen ist die Domäne des Brennschneiders.

Die Materialdicke hängt dabei vom Brennschneider, den eingesetzten Düsen, der Erfahrung des Maschinenbedieners, der Gasversorgung, dem Leitungsquerschnitt und dem Maschinenbett ab.

  • Normalstahl, Baustahl sind in der Regel kein Problem für das Brennschneiden.
  • Edelstahl, Aluminium, Aluguss, Gusseisen, Kupfer, Legierungen etc. hingegen können i.d.R. NICHT mit dem autogen Schneidverfahren getrennt werden.

Warum kann man nicht alle Stähle brennschneiden?

  • Es müssen bestimmte metallurgische Bedingungen für den Verbrennungsprozess eingehalten werden, siehe weiter unten. Eine KO-Bedingung ist die Forderung, dass die Zündtemperatur (ca. 1.150°C) niedriger als die Schmelztemperatur des Metalls sein (ca. 1.500 °C) muss, wie bei kohlenstoffhaltigem Normal- bzw. Baustahl. Metalle, die diese Bedingung erfüllen lassen sich i.d.R. gut brennschneiden.
  • Die zweite Bedingung zum Brennschneiden ist die Höhe des Kohlenstoffgehalts des Metalls, dieser sollte idealerweise < 0,3 % sein.
  • Es lassen sich nur niedrig bis gering legierte Stähle schneiden.

Sonderfälle: Autogenes Brennschneiden von Titan und Edelstahl

Titan

Der Schmelzpunkt von Titanoxid liegt bei ca. 1.970°C, während der von Titan ca. 1670°C  beträgt. Damit ist eine der Grundvoraussetzungen des Brennschneidens nicht erfüllt, die Schmelztemperatur des Titanoxids ist größer als die des Titans. Dennoch lässt sich Titan brennschneiden. Dies stellt eine Ausnahme dar.

Guss und hochlegierte Chrom-Nickel-Stähle

Mit einem Sonderverfahren lassen sich auch Guss und hochlegierte Chrom-Nickel-Stähle schneiden, doch spricht man dann nicht mehr von einem autogenen  Brennschneidprozess sondern von einem Schmelzschneiden, dem Pulverbrennschneiden. Dabei wird ein kohlenstoffarmes Eisenpulver in die Heizflamme geblasen, wodurch mehr Wärme frei wird und so die Schmelztemperatur erreicht wird. Die auftreffende Schmelze und das Metallpulver bewirken dann ein Schmelzen des Werkstoffs.

Mögliche Fehler beim Brennschneiden:

  • Zu früh gestartet, d.h. zu früh den Schneidsauerstoff frei gegeben, Zündtemperatur noch nicht erreicht
  • Falsche Gaseinstellungen, falsche Gasdrücke
  • Unsauberes Gas
  • Schneidprozess nicht in Gang gehalten
  • Defekte Gaszuleitungen
  • Zu kleine Ventile, Vereisung
  • Zu hohe oder zu geringe Schnittgeschwindigkeit
  • Falscher Abstand der Düse zum Material
  • Defekte Düse
  • Ungünstige Anstechpunkte, falsche Position
  • Verfahrwege falsch gewählt
  • Schachteldichte zu eng
  • Nicht Berücksichtigung der Materialausdehung
  • Lochstechen erzeugt starken Funkenflug, Brandgefahr und Schlackehaufen
  • Schlackehaufen überfahren, Flammenabriss
  • etc.

Wie schnell schneidet der Autogenbrenner?

Wir haben dazu eine Gegenüberstellung der Schnittgeschwindigkeiten verschiedener Masterialstärken im Vergleich zum Plasmabrennen in einer ausführlichen Tabelle erstellt. Natürlich hängt die tatsächliche Schnittgeschwindigkeit von den verwendeten Brennertypen, (z.B. Normaldüse, Schnellschneiddüse, etc.) ab, vom Heizgas und auch von der Oberflächenbeschaffenheit des zu schneidenden Materials. Stahl, der bereits vorher gesandstrahlt wurde, lässt sich generell schneller Brennschneiden. Daher können die Werte um einige Prozent bis zu ± 15% von Deiner Anwendung abweichen. Doch die Angaben sollen uns als Richtschnur dienen.

Beispiel: Schnittgeschwindigkeit in der Gegenüberstellung Brennschneiden mit Acetylen, Brennschneiden mit Propan gegenüber Plasmaschneiden

Blechdicke Baustahl S235:

Schnittgeschwindigkeit
Sauerstoff-Autogenbrenner
mit Acetylen als Heizgas (ø-Werte)

Schnittgeschwindigkeit
Sauerstoff-Autogenbrenner
mit Propan als Heizgas (ø-Werte)

Schnittgeschwindigkeit
Plasma Qualitätsschnitt
(ø 260A bis 360 A)

Blechdicke Baustahl S235:

630 mm/min

510 mm/min

2.600 mm/min

Wie teuer ist der Brennzuschnitt?

Sowohl die Frage der Wirtschaftlichkeit als auch weitere Geschwindigkeitsdaten haben wir für Sie in einem eigenen Kapitel über die Wirtschaftlichkeit des Brennschneidens zusammen gestellt. Die Kosten müssen unterschieden werden in die reinen Betriebskosten der Brennschneidanlage.

Die Betriebskosten einer Schneidanlage werden meistens auf die laufenden Kosten des reinen Schnittes bezogen, diese setzen sich zusammen aus: Gase, elektr. Energie und den Verschleißteilen. In der Regel stellen diese Positionen rund ein drittel des Maschinenstundensatzes des Stundensatzes dar.   

Die Betriebskosten für das Brennschneiden liegen als Orientierungswert aus der Literatur bekannt: 1 Brennschneidkopf mit Sauerstoff - Acetylen betrieben, kostet rund sieben Euro pro Stunde an Betriebskosten ohne Material-, Personal- und Maschinenkosten. Natürlich abhängig von weiteren Parametern, wie der zu schneidenden Dicke, Teuerung des Gaspreises etc. Beim Einsatz von Propan reduziert sich der Preis, wobei die Schneiddauer ein wenig zunimmt, da auch die Lochstechzeiten bei Propan höher sind und die Schnittgeschwindigkeit ein wenig reduziert ist.

Um den Maschinenstundensatz zu ermitteln, sind neben den Betriebskosten die weiteren Kosten für Personal, allgemeine Kostenstellen, Programmierung, Investion/Abschreibung, Hallenmiete, Rüstzeiten, Maschinenwartung, Versicherung, Störungen und Ausfälle etc. hinzuzurechnen.

Wie dick schneidet man mit dem Autogenbrenner?

  • Der übliche Einsatzbereich liegt vernünftigerweise von 20 mm (in seltenen Fällen auch schon ab 10 mm oder geringer) bis 200 mm (seltener auch bis 300 mm) Stahldicke.
  • Sonderanlagen schneiden auch bis 500 mm oder gar bis 800 mm Materialdicke.
  • Spezielle Hochleistungsbrennschneidmaschinen schneiden Stahl sogar bis zu 1.500 mm Materialdicke.
  • Für viele Brennschneidbetriebe ist das Trennen mit dem autogenen Schneidprozess bis 200 mm oder 300 mm kein Problem.
  • Natürlich hängt die Qualität des Schnittes und besonders in den hohen Dickenbereichen von den Erfahrungen der Maschinenbediener ab. Ebenso muss die Gasversorgung der Schneidanlage für den höheren Dickenzuschnitt und dem damit verbundenen höheren Gasdurchfluss ausgelegt sein. Oftmals scheitert ein Zuschnitt im dickeren Material an zu kleinen Ventilen, Gaszuleitungen etc. Auch muss die Schneidanlage baulich bedingt für den Einsatz bei höheren Temperaturen konstruiert worden sein, damit die Portalbrücke nicht unter thermischer Last verspannt, deformiert wird.  
  • Im Labor wurde Baustahl bis zu einer Dicke von maximal 3.000 mm autogen geschnitten bzw. eher getrennt, denn von Schnittqualität reden wir hier nicht mehr. Es ging bei diesem Experiment nur darum, zu zeigen, wie man nahezu grenzenlos dick Brennschneiden kann. Der bei dieser Dicke von rund 3.000 mm erforderliche Sauerstoffdruck lag bei über 250 bar, woraus sich auch erklärt, warum dies nur im Labor unter besonderen Sicherheitsbedingungen durchführbar war. Ein physikalisches Experiment für das Labor. In der Praxis hört für die meisten Betriebe der Einsatz beim Brennschneiden bei 300 mm auf. Alles darüber hinaus sind Spezialanwendungen für Spezialbetriebe.  
  • Problemfeld: Je dicker der Stahl desto komplizierter gestaltet sich das Lochstechen. Üblich: Mechanisches Vorbohren oder Lochstechen mit der Lanze (hohes Gefahrenpotential für Verletzungen des Bedieners!) Oder man fährt von der Seite an, sofern das geforderte Brennteil dies zulässt.

Industriell werden Dicken bis 1.500 mm von einigen wenigen Spezialbetrieben geschnitten.
Dabei ist zu beachten, dass der Kohlenstoffgehalt des Stahls kleiner als 0,3 % betragen sollte. Liegt er darüber, muss das Material vor- und eventl. auch nachgewärmt werden, um Risse und Spannungen zu reduzieren.
Liegt der Kohlenstoffgehalt über 1,5 / 1,8 % ist autogenes Brennschneiden in dieser Form nicht mehr möglich.

Kann man auch dünnen Stahl brennschneiden?

Prinzipiell kann Stahl ab einer Dicke von 3 mm autogen geschnitten werden. Aber:

  • Die Hitzeinwirklung ist so groß, dass sich das Bauteil stark durch den thermischen Einfluss verwirft.
  • Die Ungenauigkeit steigt proportional zur Hitzeeinwirkung beim Brennzuschnitt.
  • Die Wirtschaftlichkeit beim Zuschnitt von dünnem Material ist beim Autogenbrennen nicht mehr gegeben. Plasmaschneiden oder Laserschneiden wäre bei dünnerem Material die preiswertere, die bessere Methode.
  • In seltenen Ausnahmefällen wird dünnes Material unter 5 mm Dicke dennoch autogen gebrannt, nämlich wenn es sich um ein einzelnes Stück handelt und sich das Zurüsten einer anderen Schneidanlage im Verhältnis zu den Mehrkosten nicht lohnen würde. In jedem Fall muss es triftige Gründe geben, warum dünnes Material autogen geschnitten werden soll - im Normalfall ist dies tunlichst zu vermeiden.

Wie groß ist der Markt für das autogene Brennschneiden?

Brennzuschnitt mit Schweißnahtfasen
Brennzuschnitt mit Schweißnahtfasen

Autogenes Brennschneiden ist keine exotische Fertigung, ganz im Gegenteil. Kaum ein Schweißer hätte Arbeit, wenn zuvor die Teile nicht zugeschnitten und mit einer erforderlichen Schweißnahtfase versehen worden sind. Hier einige geschätzte Zahlengrößen aus dem Markt (alle Angaben ohne Gewähr):

  • In der Regel werden in Deutschland jedes Jahr ca. 40 - 44 Mio. Tonnen Stahl produziert und verarbeitet. Aufgrund der teuren Energiepreise und sinkender Nachfrage ist auch 2023 die Stahlproduktion weiter herunter gefahren und erreicht nicht die alte Marke, sondern liegt nun eher bei 36 Mio. Tonnen.
  • Ein großer Teil dieses Stahls muss als Tafel oder Rohr zugeschnitten werden. Dies übernehmen - nach unserer Schätzung min. 36.000 CNC-gesteuerte Schneidmaschinen, davon geschätzt rund 10.000 Autogenschneidmaschinen, von denen die meisten mit mehr als einem Brennkopf ausgerüstet sind.
  • Diese erzeugen pro Jahr rund 750.000 km an Schnittmetern für Brennteile und Besäumungen.
  • Durch spezielle Vorrichtungen lassen sich die Brenner auch hervorragend zum fasen der Bleche für die Schweißnahtvorbereitung einsetzen.
  • Man schätzt, dass ca. 75% aller Schweißfugen durch Brennzuschnitte entstanden sind. Diese Zahl erscheint uns nicht mehr aktuell zu sein, da Qualitätsplasmabrenner verstärkt in den Markt der Schweißnahtvorbereitung eingedrungen sind und mit 3D-Köpfen ausgestattet erzeugen sie Schnittfugen bis 80 mm, ja sogar bis 100 mm Kantenlänge. Dennoch stammt ein Großteil der Schweißnahtvorbereitung nach wie vor aus der Hand von Brennschneidmaschinen.

Wie genau schneidet der Autogenbrenner?

Die Qualität eines Brennzuschnitts wird in der DIN EN ISO 9013 beschrieben. Die ISO 9013 ist für die drei thermischen Schneidverfahren Plasmaschneiden, Laserschneiden und Brennschneiden gültig. Von diesen dreien besitzt das Brennschneiden die geringste Genauigkeit.

  • Eine pauschale Genauigkeit kann niemals seriös durch einen einzigen Wert angegeben werden. Die ISO 9013 geht da sehr praxisrelevant vor und berücksichtigt ganz genau die Probleme beim thermischen Zuschnitt. Sie beschreibt die erzielbaren Genauigkeiten in Abhängigkeit der Materialdicke und der Größe der Kontur. Die Angaben für Brennzuschnitte sind nur im Dickenbereich von 3 mm bis 300 mm definiert. Alle Dicken außerhalb dieses Bereichs sind individuelle Genauigkeiten des jeweiligen Brennbetriebes und unterliegen nicht mehr der Norm.
  • Des Weiteren werden nur Brennteile bis zu einer Größe von max. 8.000 mm und erst ab einer Mindestlänge von 350 mm beschrieben. Alles was darüber hinaus oder darunter geht, wird nicht durch die Norm abgedeckt.   
  • Außerdem wird vorausgesetzt, dass keine Ausschnitte im Brennteil vorhanden sind, welche einen wesentlich höheren Energieeintrag zur Folge haben und damit die Genauigkeit des Brennteils durch thermische Ausdehnung stark beeinflussen.
  • Ergo kann eine Genauigkeit immer nur bezogen auf eine Materialdicke und einer Größe der Brenngeometrie im Toleranzrahmen der ISO 9013 benannt werden.
  • Wichtig ist auch die Lage, an dem eine Genauigkeitsmessung vorgenommen werden darf. Man kann Brennteile nicht nach Lust und Laune an jeder Stelle der Kontur vermessen. Auch dies wird in der ISO 9013 definiert.
  • Brennzuschnitte werden in der ISO9013 mit der Genauigkeitsklasse 2 definiert, unter die auch das Plasmaschneiden fällt.
  • Manche Brennbetriebe geben Genauigkeiten von ± 5 mm bei einem Material mit 300 mm Dicke an.
  • Wenn wir von "hoher Genauigkeit" beim Brennschneiden sprechen, so ist das immer relativ zu verstehen.

Ein großes Hindernis für eine bessere Genauigkeit des Brennschneidens ist der Verzug des Schneidmaterials. Die eingebrachte thermische Energie in das Material erlaubt problemlos das Beheizen der Halle oder das Kochen eines Dreigänge-Menüs auf einer geschnittenen Blechtafel. Das Material dehnt sich unter dem Einfluss der Hitze enorm aus, was abhängig ist von seiner Dicke, der Anzahl der eingesetzten Brenner und den zu schneidenden Geometrien und der Anzahl der Innenausschnitte, von denen jeder einen Lochstechpunkt benötigt mit entsprechender Vorheizzeit auf die Zündtemperatur.

Hier kann man bereits erahnen, wie bedeutend beim thermischen Schneiden die Erfahrungen des Bedieners und der Arbeitsvorbereitung sind. Damit die Zuschnitte möglichst genau sind, muss diese Ausdehnung, die Lochstechpunkte, die Fahrtrichtungen etc. an die gewünschten auszuschneidenen Konturen angepasst werden. Moderne Verschachtelungsprogramme versuchen auf der CAD/CAM-Ebene durch Rechenalgorithmen die Lochstechpunkte und die Anfahrgeometrien optimal zu setzen und unterstützen die Bediener so weit wie möglich, um eine max. Genauigkeit bei geringem Materialverschnitt zu erreichen.

Doch am Ende des Tages bleibt es dabei, die Genauigkeit beim Brennschneiden ist verfahrensbedingt begrenzt und stellt die geringste der Schneidtechnologien Laser, Wasserstrahl und Erodieren dar. Doch viel entscheidender dabei ist die Frage, welche Mindestgenauigkeit für mein spezielles technisches Teil überhaupt erforderlich ist? Und da zeigt sich in der Praxis, dass in vielen Bereichen der Technik die Genauigkeit des Autogenschneidens völlig ausreichend ist.

Konkrete Normangaben bezüglich Genauigkeit, Rechtwinkligkeit und Rauheit der Schnittkanten findet Ihr in der ISO 9013, die hier im Schneidforum konkret beschrieben und aufgeführt ist.

Welche Gründe sprechen für das Autogenschneiden?

Dies sind eine ganze Reihe:

  • Brennschneiden besitzt beim Zuschnitt großer Materialdicken die beste Wirtschaftlichkeit
  • Die Schnittkanten des Brennzuschnitts sind besonders rechtwinklig, immer vorausgesetzt, Brenner und Gase sind richtig eingestellt und besitzen die erforderlichen Qualitäten
  • Die Rauheit der Schnittkanten eines Brennteils sind gering, die Kanten sind i.d.R. glatt
  • Die Aufhärtung der Schnittkanten ist beim Brennschneiden im Verhältnis zum Plasma- und Laserzuschnitt in der Regel geringer, da die Wärme sich im gesamten Bauteil verteilt und der Brennzuschnitt sich so langsamer abkühlt
  • Die Investition für eine Brennschneidanlage ist wesentlich geringer als für eine Plasma- oder Laserschneidanlage
  • Der Schneidprozess ist besonders robust
  • Die Betriebs- und Umgebungsanforderungen an den Autogenschneidprozess sind geringer als bei Plasma und Laser
  • Die Anforderungen an das Führungssystem der Brennschneidmaschine sind geringer
  • weitere Gründe, siehe Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile des Brennschneidens

FAZIT:

Das Brennschneiden ist ein spezieller Schneidprozess, der besonders im oberen Blechdickenbereich nicht wegzudenken ist und für den es bei Dicken oberhalb von 50 mm zur Zeit keine Alternative gibt, wenn die Wirtschaftlichkeit die entscheidende Rolle spielt. Sein geringer Strombedarf bzw. es ist gar kein Strom zum Schneiden erforderlich, sowie die Möglichkeit CO2-neutral mit H2 zu schneiden und den Prozess sogar zu digitalisieren, beflügeln diesen Schneidprozess aktuell noch mehr.

FAQ-List zum Schneidforum-Webportal

FAQ Brennschneiden
Schneiden von hochfesten Güten, z.B. Hardox®

Beim Schneiden hochfester Güten muss besonders darauf geachtet werden, nicht zu viel Wärme in das Material einzubringen, da sich Gefügeänderungen und enorme Spannungen aufbauen können.

Beim Autogenschneiden von Hardox® hat es sich bewährt, dieses Material unter oder auf Wasser zu schneiden, d.h. der Brennschneidtisch sollte diese Möglichkeit besitzen, den Wasserpegel heben oder senken zu können.

Dennoch können Eigenspannungen nicht ausgeschlossen werden, die dazu führen, dass Risse entstehen oder das Material sogar gespalten und weggeschleudert wird. Große Vorsicht ist da geboten, hohe Unfallgefahr!

Kann durch die Verwendung von bestimmten Düsen die Entstehung von Schlackenbärten vermindert werden?

Die Entstehung von Schlackenbärten kann leider nicht verhindert werden, aber durch Reduzierung der Schnittgeschwindigkeiten können diese minimiert werden.

Wonach wählt man die Schneiddüse aus? Wo liegen die Vor- bzw. Nachteile der einzelnen Düsenformen?

Die Auswahl der Brennschneiddüsen erfolgen in erster Linie nach der Art des Brenngases, Werkstückdicke und Düsenanschluss des verwendeten Brenners.
Die Unterschiede der einzelnen Düsenformen sind abhängig des Düsenanschlusses, es gibt folgende Düsenanschlüsse:

  • gasemischende Düsen
  • Blockdüsen
  • Ring-, bzw. Schlitzdüsen

Brennschneiddüsen für das maschinelle Brennschneiden werden unterteilt in:

  • Standard-Düsen- Sauerstoffdruck 6 bar
  • Schnellschneid-Düsen- Sauerstoffdruck 8,5 bar
  • Hochleistungsdüsen- Sauerstoffdruck 12 bar

Je höher der Schneidsauerstoffdruck umso schneller sind die Schneidgeschwindigkeiten.

Gibt es außer der Rückschlagsicherheit noch weitere Vorteile in Bezug auf die Gase-Mischung?

Man unterscheidet: Mischung im Brenner, Mischung in der Düse und außen mischende Düsen:

  • Mischung im Brenner: Schneiddüsen, insbesondere unter Verwendung von Acetylen, neigen bei Überhitzung zur Rückzündung.
  • Mischung in der Düse: Schneiddüsen sind stabil bei hoher thermischer Belastung.
  • Außenmischende Düsen: Rückzündungen können nicht entstehen, Nachteil: kein Lochstechen möglich und nur für langsam verbrennende Gase (PMYF) verwendbar.
Vergleich Ringdüse versus Schlitzdüse (bzw. auch andere): Wo liegen die Vorteile bzw. Nachteile?
  • Nachteil von Ringdüsen: Stimmt die Mittigkeit zwischen Heizdüse und Schneiddüse nicht, wird eine einseitige Heizflamme erzeugt.
  • Vorteil von Schlitzdüsen: die Schneiddüse wird immer mittig geführt, gleichmäßige Heizflamme, auch bei anderer Bauart, z.B.: gebohrte Düsen.
Was sind die zur Zeit die leistungsfähigsten Düsen?

Schneiddüsen für normale Maschinenschneidbrennern können nahezu fast alle bis 300 mm brennschneiden. Je nach Düsentyp und Gasart spielt die Schneidgeschwindigkeit eine Rolle, Hochleistungsdüsen erreichen die schnellere Geschwindigkeit.

Eine Sonderform der Hochleistungsdüsen sind sogenannte Schleier- oder Sauerstoffvorhangdüsen. Diese Düsen sind so konstruiert, dass um den Schneidsauerstoffkanal ein zusätzlicher Ringspalt vorgesehen ist, aus dem Sauerstoff zylindrisch den Schneidstrahl umgibt. Mit diesem Schneiddüsen sind zur Zeit die höchsten Schneidgeschwindigkeiten zu erzielen. (stand 1992)

Aktuell: Die damalige Entwicklung der Sauerstoffvorhangdüse haben insgesamt nur eine begrenzte Verbreitung gefunden. Mit der Sauerstoffvorhangdüse konnte die Reinheit des Sauerstoffes erhöht und die Dicke der Verunreinigungsgrenzschicht verringert werden. Dies wurde durch das Abschirmen des Schneidstrahles von der umgebenen Heizflamme mit Hilfe eines Sauerstoffschleiers erreicht. Die Reichweite des Sauerstoffvorhanges in Blechdicken ist begrenzt, so dass die Düsen nur bis einer Blechdicke bis 80 mm eingesetzt werden konnten.
Weitere Entwicklung ist das Brennschneiden mit Hochdruck (>1 MPa) dies wurde in den siebziger Jahren in der damaligen DDR untersucht.
In den Jahren 1996-1998 wurden weitere Untersuchungen zum Hochgeschwindigkeitsbrennschneiden für das Zuschneiden von Formteilen und zur Schweißnahtvorbereitung vorgenommen. In den Versuchsreihen bei Blechdicken von 10-40 mm, mit dem Brenngas Acetylen, konnten durch Einsatz von Hochdruckdüsen (2,2-4,0 MPa) Schneidgeschwindigskeitssteigerungen von 20% erzielt werden.
Eine Verbreitung konnte auch hier nicht gefunden werden.

Muß beim Autogenschneiden abgesaugt werden?

"Ja", beim Autogenschneiden / Brennschneiden muß abgesaugt werden! In der Berufsgenossenschaftlichen Regel BGR 220, Ausgabe Januar 2006, Seite 21 Tabelle 9, steht eindeutig geschrieben: "Absaugung im Entstehungsbereich der Schadstoffe". Grundsätzlich gelten folgende Staubgrenzwerte: Alveolengängige (lungengängige) Staubfraktion max 3 mg/m³ Einatembare Staubfraktion max. 10 mg/m³ (Stand 2006). Diese Grenzwerte stehen in den Technischen Regeln für Gefahrstoffe die sog. "Arbeitsplatzgrenzwerte" der TRGS 900.

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