Die Geheimnisse des Plasmaschneidens enthüllt: Insider-Tipps für perfekte Ergebnisse
Sprungverzeichnis zu den Themen auf dieser Seite:
- Plasmaschneiden: Die ultimative Lösung für präzise und schnelle Schnitte!
- Plasmaschneiden: Vorteile, Nachteile, Vergleich zum Laserschneiden
- Funktionsweise Plasmaschneiden
- Arten des Plasmaschneidens
- Wie gefährlich ist Plasmaschneiden?
- Welche Gase werden zum Plasmaschneiden benötigt?
- Sicherheitsvorkehrungen beim Plasmaschneiden
- Tipps zur Pflege und Wartung des Plasmageräts
- Welche Materialien kann man Plasmaschneiden und wie dick?
- Wo setzt man Plasmabrenner ein?
- Was kostet Plasmaschneiden?
- Welche Zukunftsaussichten hat das Plasmaschneiden und aktuelle Infos
- FAQ Anwender-Fragen zum Plasmaschneiden
Plasmaschneiden: Die ultimative Lösung für präzise und schnelle Schnitte!
Plasmaschneiden zählt zu den wirtschaftlichen, schnellen und präzisen Trennverfahren bei Stahl- und Metallzuschnitten, doch diese Tatsache allein bewirkt noch keine ultimativen Schnitte.
Die "genetisch" bedingt hohe Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und seine Stärken werden erst dann ausgespielt, wenn von den Einstellungen, Parametern bis hin zur Gasversorgung alle Variablen optimal aufeinander abgestimmt sind.
Plasmaschneiden gehört zu der Gruppe der thermischen Schneidverfahren, zu der auch das Brennschneiden mit Autogenbrenner und das Laserschneiden zählen, man bezeichnet es auch als Plasmaschmelzschneiden.
Vorteile des Plasmaschneidens
Plasmaschneiden ist eine effiziente und präzise Schneidtechnik, die viele Vorteile bietet. Beim Plasmabrennschneiden wird ein elektrisch leitendes Gas durch einen dünnen Düsenkopf geleitet und durch einen Lichtbogen ionisiert. Dieser Prozess ermöglicht es, selbst dicke Materialien wie Metalle schnell und sauber zu schneiden. Plasmaschneiden bietet zudem eine hohe Schnittgeschwindigkeit und Schnittqualität, was es zu einer beliebten Wahl für verschiedene Anwendungen macht. Mit den richtigen Insider-Tipps können Sie perfekte Ergebnisse erzielen und Ihre Schneidprojekte effizient und präzise durchführen.
Bild 2 zeigt den Aufbau der Verschleißteile in einem modernen Feinstrahlplasmabrenner mit Mehrgastechnik und eingeschnürtem Plasmalichtbogen: v.l. n.r. Elektrode, Wirbelring, Düse, innere Schraubkappe, Shield, äußere Schraubkappe
Die fünf wichtigsten Vorteile des Plasmastrahls:
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Hohe Schnittgeschwindigkeit
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Wirtschaftlich: Unterschied Plasma im Vergleich zu anderen Schneidverfahren
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Großer Anwendungsbereich, was Materialstärken und den Umfang an metallischen Werkstoffen betrifft:
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Gut automatisierbares Verfahren
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Geringe Rauheit, schöne Schnittkanten
Plasmaschneiden: Nachteile
Die fünf wichtigsten Nachteile:
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Schnittgenauigkeit geringer als beim Laser und Wasserstrahl: Wie kann man die Genauigkeit beim Plasmaschneiden erhöhen?
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Lauter als autogenes Brennschneiden: Unterwasserschneiden kann eine Alternative sein.
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Dämpfe, Stäube: Welche Filter kann man zum Plasmaschneiden einsetzen?
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Investitionskosten höher als beim Autogenschneiden, ebenso die Anforderungen an die CNC-Führungsmaschine. Sie fragen sich, was eine CNC-Plasmaschneidanlage kosten kann?
Plasmaschneiden im Vergleich zum Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Brennschneiden
Erfahren Sie alle uns bekannten Vorteile und Nachteile des Plasmaschneidens sowie die Unterschiede zum Laserschneiden und den anderen Schneidverfahren.
Wie funktioniert das Plasmaschneiden?
- Die Zündung eines Lichtbogens erfolgt in einem dafür geeigneten Brennerkörper zwischen einer Elektrode (Kathode) und einer Düse (Anode) mithilfe einer Hochfrequenz oder einer Hochspannung.
- Der Lichtbogen wird durch einen sogenannten Pilotlichtbogen gestartet. Dieser energiearme Pilotlichtbogen besitzt nur eine geringe Stromstärke und eignet sich nicht zum Schneiden.
- Durch den Lichtbogen wird das hindurchströmende Gas ionisiert, es entsteht das Plasma, ein leitfähiges Gas. Dabei werden Temperaturen um 30.000° Kelvin erreicht. Man bezeichnet den Plasmazustand auch als den 4. Aggregatzustand: 1. Fest - 2. Flüssig - 3. Dampf - 4. Plasma.
- War die Zündung des Pilotlichtbogens erfolgreich, schaltet die automatische Leistungserhöhung der Stromquelle auf den Hauptstrom um und der Zuschnitt kann beginnen. Dabei werden je nach Plasmastromquelle Ströme von 10 A bis 600 A zum Schneiden eingesetzt.
- Beide Teile, Düsen und Elektroden, werden als Verschleißteile betrachtet, sie nutzen durch den Lichtbogen ab.
- Das ionisierte Gas bläst das flüssige Material aus der Schnittfuge heraus, wodurch ein Schnittspalt entsteht. Die entstehenden Gase müssen über einen geeigneten Filter abgesaugt werden.
- Wird das Plasma durch die Gasströmung von der Innenseite der Düse auf ein zu leitendes Stück Metall, dem Werkstück, übertragen, spricht man von "übertragenden Lichtbogen", der primär in der metallverarbeitenden Industrie zum Schneiden von Metallen eingesetzt wird.
- Das Plasmagas besitzt je nach Plasmastromquelle einen Druck von 4 - 8 bar. Automatisierte Maschinenbrenner, Mehrgasbrenner, Feinstrahlplasmabrenner arbeiten mit höherem Druck von 8 - 12 bar. Die kinetische Energie des Plasmastrahls ist geprägt von der hohen Temperatur.
- Mehrgasplasmabrenner, wie beispielsweise die Hydefinition® oder XPR® von Hypertherm Europe und HiFocus® oder Q-Serie von Kjellberg Finsterwalde verfügen über ein Sekundärgas, das zur Kühlung des Schnittes und zur Einschnürung des Lichtbogens beim Schneiden dient.
- Wird der Plasmabrenner zusätzlich in mehreren Dimensionen bewegt, sei es manuell von Hand oder durch ein CNC-gesteuertes Koordinatensystem, so lassen sich Konturteile, Zuschnitte plasmaschneiden.
In einer detaillierten Anleitung erklären wir wie mit dem Handbrenner, dem Maschinenbrenner geschnitten wird, gehen nochmals tiefer in die Funktionsweise ein und beschreiben, was alles zum Plasmaschneiden erforderlich ist.
Arten des Plasmaschneidens
Man unterscheidet Plasmaschneiden mit übertragendem bzw. nicht übertragendem, stehenden Lichtbogen.
Außerdem unterscheidet man Handplasmabrenner und Maschinenplasmabrenner mit CNC-gesteuerten Schneidanlagen.
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal lautet: Normalplasma mit Eingastechnik und Feinstrahlplasma mit Mehrgastechnik und einschnürendem Lichtbogen. Weitere Unterscheidungsmerkmale beziehen sich nur auf die Schnittqualität, Schnittgenauigkeit sondern auch auf die Wirtschaftlichkeit.
Bild 4 zeigt einen Plasmazuschnitt auf einem Wasserschneidtisch, erzeugt mit einem Hypertherm HT2000 Mischgasplasmabrenner. Der Wassertisch eignet sich beispielsweise für das Streifen schneiden und einer geringerern Gefügeänderung im Material, wobei die Kantenaufhärtung hierbei größer ist als beim Trockenschnitt.
Plasmaschneiden vs. herkömmliche Schneidtechniken
Plasma verzeichnet als stärkste Konkurrenten das Laserschneiden und das autogene Brennschneiden. Das Verfahren Wasserstrahl scheidet als Konkurrent in der Regel aus, da es andere Kriterien erfüllt und bei vielen verschiedenen Werkstoffen oftmals die einzige Schneidlösung darstellt. Drahterodieren hat ebenso einen anderen Anwenderkreis und Funktionsweise. Auch die Sägetechnik, bedient wieder andere Kriterien und Formate als das Plasmaschneiden, dass primär für Konturzuschnitte eingesetzt wird.
Auswahl des richtigen Plasmageräts
Hierzu gibt es eine Reihe von Kriterien, nicht zuletzt der gewünschten Schnittqualität und der Schneidleistung mit der natürlich die Schneiddicke einhergeht. Wünscht man eine hohe Geschwindigkeit und Produktivität und fokussiert sich auf Werkstücke, die aus elektrisch leitfähigen Materialien bestehen, ist Plasmabrennen mit dem Gasstrahl eine gute Alternative.
Ein weiteres Kriterium, dass die Auswahl des Plasmaschneiders beeinflusst, ist das zu schneidende Material. Müssen die Plasmazuschnitte anschließend gerichtet werden oder werden diese nachträglich beschichtet oder verschweißt so beeinflusst dies ebenfalls die Auswahl des passenden Plamabrenners. Ein Sonderfall ist das Schneiden von Gitterrosten, auch hierbei kommen spezielle Plasmabrenner bzw. Plasmaverfahren zum Einsatz.
Gefahren beim Plasmaschneiden - wie gefährlich ist es?
Grundsätzlich ist Plasmaschneiden ein relativ ungefährlicher Prozess, wenn alle Sicherheitsaspekte berücksichtigt worden sind.
- Schutz vor Stromschlag
- Atemschutz bzw. gute Belüftung und Absaugung mit Filterung
- Ozon O3
- Feinstaub
- Alveolengängige Stäube mit Partikelgrößen unter 0,1 µm
- Gehörschutz
- UV-Schutz
- Herzschrittmacher aus Reichweite
- Funkenflug, Brandgefahr
- Herum spritzendes flüssiges Metall beim Lochstechen
- Umgang mit Gasen für den Ionisationsprozess
Welche Rolle spielt Ozon beim Plasmaschneiden?
Durch Ionisation des Plasmagases und seiner anschließenden elektrischen Entladung entsteht Ozon. Ozon ist ein Gas, dass der Mensch über die Lunge gut aufnimmt. Ozon wird als "frischer" Geruch wahrgenommen, erzeugt aber Schwindelgefühl im Kopf. Es zerfällt im Körper nach kurzer Zeit von allein und verflüchtigt sich auch im Betrieb. Beim Plasmaschneiden muss für genügend Frischluft bzw. für eine geeignete Filteranlage gesorgt werden. Ozon gilt als keimtötendes Desinfektionsmittel und kann daher zu einer Reizung der Atemwege führen.
Welches Gas braucht der Plasmaschneider?
Generelle Anforderungen an Gase:
- Für alle Brennerarten gilt: Das Gas, besonders bei Druckluft, sollte immer sauber, partikelarm, rein und entölt sein. Der Einsatz von Druckluft-Wartungseinheiten ist sinnvoll. Hier hat jedes Modell seinen individuellen Vorgaben. Übrigens auch autogenes Brennschneiden sowie Laserschneiden benötigen Gase, dies ist also nichts außergewöhnliches.
- Handplasmageräte arbeiten in der Regel nur mit einem Gas, meistens die auf Baustellen leichter verfügbare Druckluft oder Stickstoff. Manche Handplasmabrenner sind mit einem integrierten Druckluftkompressor ausgestattet, der auch gleich für das richtige Plasmagas sorgt. Natürlich können auch Gasflaschen mit entsprechenden Druckminderer eingesetzt werden.
- Maschinentaugliche Plasmabrenner nutzen meist verschiedenste Gas-Sorten und Mengen um eine optimale Gasmischung des Plasma und des Sekundärgases zu erreichen.
- Mischung: Während Mehrgasplasmabrenner mehrere Gase in aufwendigen oftmals von einem Rechner gesteuerten Gasmischpult kombinieren und regeln können, besitzen Handplasmageräte und Eingasplasmabrenner häufig nur einen Gasanschluss
- Die Gaskonsole besteht aus einem Gasanschluss, einen Druckminderer und evtl. aus einem Mikropartikelfilter
- Besonders bei Eingasbrennern dient das Plasmagas auch zur Kühlung der Schneiddüsen
Sicherheitsvorkehrungen beim Plasmaschneiden
Plasmaschneiden ist ein elektrischer Prozess, der entsprechend abgesichert werden muss. Der Brennschneidtisch muss geerdet sein. Weitere Vorsicht beim Umgang mit Gasen, Funkenflug, Hitze, UV-Strahlung, Lärm und Staub beim Plasmazuschnitt.
Sicherheitsanforderungen, Schutzausrüstung
Ausbildung und Sicherheitsanleitung des Bedienpersonals
Gehör- und geeigneter Augenschutz UV-Strahlung
Hand- und Sicherheitsschuhe
Sicherheitskleidung
Erdung des Systems
Absaugung der Plasmastäube und Plasmadämpfe
Keine Herzschrittmacher in der Nähe
Sicherung gegen Brandgefahr
Sicherung gegen elektrischen Schlag
Tipps zur Pflege und Wartung des Plasmageräts
Die Plasmastromquellen sind in der Regel sehr robust und wartungsarm aufgebaut. Das erforderliche Equipment setzt sich aus der Plasmastromuelle, dem Schlauchpaket und dem Brenner zusammen. Natürlich sind die Verschleißteile wie Düse und Elektrode kontinuierlich zu erneuern. Ebenso die Kühlflüssigkeit, sofern der Brenner keine Luftkühlung besitzt. Überprüfung aller elektrischen und gasführenden Verbindungen ist ebenso selbstverständlich. In den Handbüchern der jeweiligen Hersteller findet man exakte Wartungsanweisungen, die Gerätespezifisch verschieden sind.
Fehlerbehebung beim Plasmaschneiden
Die Fehlerkette beim Schneiden ist groß. Oftmals bietet ein Blick aus das Schnittbild dem Experten bereits einige Hinweise auf potentielle Fehlerquellen. Das Fachwissen zu den Fehlerquellen und deren Behebung haben wir umfangreich erklärt. Die physikalischen Eigenschaften des Plasmalichtbogens bestimmen auch seine Eigenheiten und Schwachstellen. Versteht man diese, beherrscht man den Schneidprozess wesentlich besser.
Welche Materialien kann man Plasmaschneiden?
Je nach eingesetzter Plasmabrennerart kann man grob skizziert folgende Aussagen zu den Materialien treffen, die sich Plasmaschneiden lassen:
Metalle:
- Stahl, alle Arten, bis max. ca. 160 mm Materialdicke
- Werkzeugstahl
- Baustahl
- Hitzebeständiger Stahl
- Hochfeste Stähle
- Kupfer und Bronze, dann jedoch mit stark reduziertem Blechdickenbereich
- Edelstähle, je nach Legierung mit anderen Schnittergebnissen, was Grat und Schnittparameter betrifft bis ca. 160 mm Materialdicke mit Einschränkungen, z.B. Anstechen nur vom Rand.
- Aluminium eignet sich gut zum Plasmaschneiden bis ca. 160 mm Materialdicke mit Einschränkungen
Nicht-Metalle:
Bei Nicht-Metallen kommt in der Regel das Plasmaschneidverfahren mit dem Nichtübertragenden Lichtbogen zum Einsatz.
- Kunststoffe, die elektrisch leitfähig sind
- Beton, wenn nur ein Trennschnitt mit stehendem Lichtbogen erforderlich ist
- Gitterroste lassen sich über einen stehenden Lichtbogen oder über ein Opferblech oder eine Opferelektrode schneiden
Hinweis: Hierzu bedarf es bestimmter Plasmaschneider, da nicht jedes Modell für dieses Verfahren geeignet ist.
Wie dick kann man mit Plasma schneiden?
Mit Plasma können viele Metalle von 0,5 bis 160 mm Dicke geschnitten werden!
Was es beim Plasmaschneiden von Edelstahl, Aluminium und Grauguss noch zu beachten gibt ...
Wo setzt man das Plasmaschneiden ein?
- Das Plasmaschneiden kann überall dort eingesetzt werden, wo das zu schneidende Material elektrisch leitfähig ist
- Plasmaschneiden erreicht nicht die extrem hohe Schnittqualität eines Lasers und sollte daher auch nicht mit den Lasereigenschaften verwechselt werden
- Mit Plasma lassen sich auch Löcher mit geringem Durchmesser schneiden, aber nicht in der Genauigkeit eines Lasers. Es ist nicht sinnvoll, mit Plasma kleine oder besonders schwierige Konturen zu schneiden.
- Die Plasmatechnik mit eingeschnürtem Plasmastrahl eignet sich gut für die Bearbeitung von Fasen.
- Liegt die Fokussierung auf der Wahl eines Plasmas mit hoher thermischer Energie und erhöhter Einschnürwirkung kann auch Plasmaschneiden von Fasen mit einer CNC-gesteuerten Schneidanlage umgesetzt werden.
- Die gute Schnittqualität eines einfachen Plasmaschneiders eignet sich für senkrechte Schnitte.
- Die Schnittgenauigkeit beim Plasma liegt in einer niedrigeren Genauigkeitsklasse - siehe Erklärung aus der Norm EN ISO9013 dazu. Dennoch ist die Genauigkeit für viele Branchen in Industrie und Handwerk völlig ausreichend.
- Die Schnittrauheit beim Plasmaschneiden von Baustahl ist die große Stärke von Plasma, an die kaum eine andere Schneidtechnologie heranreicht mit Ausnahme des Brennschneidens.
Einsatzbereiche des Plasmaschneiders mit übertragenden Lichtbogen
- Metallbau, Schlosserei
- Behälterbau
- Heizungs-, Klima-, Lüftungsindustrie HKL
- Maschinenbau
- Fahrzeugbau
- Baustellenfahrzeuge
- Anlagenbau
- Kessel-, Behälter-, Ofenbau
- Apparatebau
- Chemische Industrie
- Landwirtschaftliche Maschinen
- Fassadenbau
- Treppenbau
- Stahlhandel, Service-Center, Jobshops, Lohnschneider
Einsatzbereiche des Plasmaschneiders mit nicht übertragendem Lichtbogen
- Mobiler Einsatz auf Baustellen z. B. Lichtschächte, Gitterroste etc.
- Spezielle Anforderungen, wenn nicht Strom leitende Stoffe geschnitten werden sollen
- Plasmareinigen, Plasmabeschichten
Was kostet Plasmaschneiden?
Wie setzen sich die Schneidkosten zusammen?
Die Schneidkosten eines Plasmaschneiders setzen sich aus folgenden einzelnen Positionen zusammen:
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Investitionskosten, Abschreibung
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Maschinenbediener
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Hallenmiete für die Stellfläche
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Verschleißteile für den Plasmabrenner: Düsen, Elektroden, Wirbelringe, Shield
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Ersatzteile wie das Schlauchpaket, Brennkopf
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Wartungskosten pro Jahr
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Energiekosten (auch für das Equipment wie Filter, Kühlung etc.)
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Gasverbrauch
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gegebenenfalls Kosten für den erforderlichen Filterbetrieb der entstehenden Gase
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Zu den Betriebskosten kommen noch die Bediener-, die Abschreibungs- und die Mietkosten für die Stellfläche hinzu, sodass die realen Kosten in der Industrie weitaus höher liegen und von Betrieb zu Betrieb verschieden sind. Darüber hinaus dürfen auch die Kosten für den Betrieb der Filteranlage sowie die Materialauflagen im Schneidtisch, die als Verschleißteile gelten, nicht vergessen werden.
Die Betriebskosten eines Plasmabrenners schwanken je nach Modell sehr stark. Generell kann man davon ausgehen, dass die:
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Betriebskosten bei Handplasmabrennern zwischen 10,- Euro bis 20 ,- Euro pro Schneidstunde liegen.
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Während die Betriebskosten eines Maschinenbrenners eher bei 25,- Euro bis 60,- Euro und darüber liegen, je nachdem in welchen Materialdicken man sich bewegt.
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Je dicker man schneidet, desto höher der Energiebedarf und desto kurzlebiger die Verschleißteile.
Wie lange hält eine Plasmadüse?
Dies hängt vom Brennertyp, dem Schneidstrom, dem Abstand vom Brenner zum Schneidmaterial und der Kühlung ab. Generelle Aussagen sind daher gar nicht möglich. Meistens spiegelt sich die Lebensdauer der Düse und der Elektrode im Betriebsstundensatz wider.
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Eine Elektrode hält zwei Düsen aus.
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Eine Düse kann zwei bis vier Stunden halten. Bei Handbrennern auch darüber hinaus. Beim Schneiden von dicken Materialien kann auch jede Stunde eine Düse fällig werden.
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Neben Düsen und Elektroden sind auch Wirbelringe, Shield-Kappen, Schraubkappen, der Brennerkörper und das Brennerschlauchpaket Verschleißteile, die nur eine bestimmte Lebensdauer besitzen.
In einem speziellen Kapitel über Verschleißteile erfahren Sie mehr Details und wie man die Lebensdauer optimieren kann.
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Welche Zukunftsaussichten hat Plasmaschneiden?
Der Faserlaser wird mit immer höheren Leistungen, Schnittgeschwindigkeiten und höherer Genauigkeit weiter entwickelt und dringt verstärkt in das Gebiet des Plasmas ein. Diese Entwicklung ist unaufhaltsam. Dennoch wird das Plasmaschneiden seinen festen Platz in Industrie und Handwerk behaupten. Im Artikel Quo vadis Plasma erfahren Sie unsere Meinung hierzu.
Aktuelle Entwicklungen erfahren Sie in "Aktuelle Entwicklungen und Trends bei Plasmaschneidern".
Die Video-Sammlung stellt Ihnen Maschinen und Plasmabrenner sowie die Technologie vor.
Warum ist Plasmaschneiden in der Industrie und im Handwerk so beliebt und weit verbreitet?
Beim Plasmaschneiden habe ich das Problem, dass auf einer kurzen Strecke der Schnitt auf einmal wieder mit Plasma zufließt. Geschnitten wird eine Stahlplatte 15 mm dick. Bei größeren Schnittlängen ab 60 cm funktioniert es bestens, nur auf einer Strecke von 10 cm wurde der Schnitt wieder mit Plasma verschlossen. Am Luftdruck und an der Luftmenge kann es kaum liegen, da ich einen ausgewachsenen Baukompressor verwende. Woran könnte es sonst noch liegen?
Überprüfen Sie alle Einstellungen und ebenso die korrekten Verschleißteile.
Was uns bereits begegnet ist, waren Komplikationen mit Druckschwankungen am Kompressor. Hintergrund: Wenn nebenan die Lackiererei am sprühen war, konnten wir die Schnittqualität beim Plasma vergessen. Plasma braucht eine ganze Menge Luft und dies konstant. Wenn die Luftmenge durch Druckschwankungen nicht stimmt, kann man so manches Problem bekommen. Eine Störung mit dem Plasmazuschnitt lag auch bei verschmutzen Gasen oder Partikeln in der Gaszuleitung. Hier auch sicherstellen, dass alles stimmt. In einem anderen Fall traten Störungen beim Plasmaschneiden auf, wenn die elektrische Spannung starken Schwankungen ausgesetzt war, was beispielsweise durch eine schwere Presse oder mehrere Schweißgeräte in der Nachbarhalle der Fall war.
Das Shieldgas (nicht nur das Plasmagas) besitzt, neben der Stromstärke, der Schnittgeschwindigkeit und der Schneidhöhe ebenso einen großen Einfluss auf die Schnittqualität. Man verwendet für das Plasmaschneiden von dünnem Stahl gerne Sauerstoff, um den bartfreien Bereich zu vergrößern und einen noch senkrechteren Schnitt zu erzielen. Im Umkehrschluss kann man bei 100% Stickstoff einen etwas kleineren bartfreien Bereich und eine etwas schrägere Schnittkante erwarten. Man muss auch die Lichtbogenspannung erhöhen, um den gleichen Brennerabstand zu erhalten. Die Schnittoberfläche ist etwas dunkler aber die Oxydschicht ist minimiert.
Theoretisch ist die Elektrodenstandzeit verkürzt, da auf der Elektrode bei Stickstoff nur die vor schnellem Abbrand schützenden Nitride gebildet werden und somit erhöhen sich die Verschleißteilkosten. Bei Luft hat man zusätzlich noch Oxyde, die ebenfalls schützen. Bei normalen Schnitten soll hier jedoch keine nennenswerte Standzeit Reduzierung der Verschleißteile stattfinden. Werden viele Löcher geschnitten, muss man mit einer Standzeitreduzierung um ca. 5% rechnen (bei 10 mm Blechdicke).
Ich möchte ein Rechteck aus einer 15 mm dicken Stahlplatte ausschneiden. Dabei habe ich folgendes Problem: Wenn ich das Rechteck ausschneide, dann ist der Schnitt auf den Seiten A und B gerade, also senkrecht, der Schnitt auf den Seiten C und D ist aber leicht schräg. Wie kann ich den schrägen Schnitt vermeiden?
Genau dies ist bei Plasma physikalisch bedingt normal. Wobei wir hier von Normalplasma reden. Beim Normalplasma sind häufig 2 Seiten besonders schhräg. Die Erklärung findest Du im Wirbelring des Brennerns. Das Plasmagas wird im Brenner verwirbelt. Es gibt Wirbelringe die linkserherum verwirbelen oder rechtsherum. Die Verwirbelung hat das Ziel, den Lichtbogen zu stabilisieren, ihn einzuschnüren. Bei Normalplasmabrennern gelingt das in der Regel weniger gut, als bei Feinstrahlplasmabrennern.
Das Problem im einzelnen erklärt: Stelle Dir in der Draufsicht den Gaswirbel vor und zeichne im Kopf einen Vektorpfeil in Drehrichtung des Wirbels. Und nun bringe im Gedanken diesen Wirbel an das Metall und bewege den Wirbel in Schneidrichtung. Dann kannst Du feststellen dass die Vektoren der Bewegungsrichtung der Maschine und der Drehrichtung des Wirbelvektors sich in zwei Achsen aufheben und in den anderen zwei Achsen verstärken. Damit besitzt das System an zwei Achsen nicht mehr die idealen Voraussetzungen und zwei Seiten werden schräg. Diese Physik gilt auch bei Feinstrahlplasmabrennern, doch dort wird durch eine zusätzliche innere Schraubkappe durch die ein zusätzliches Sekundärgas geleitet wird, der Lichtbogen weit aus stärker eingeschnürt und stabilisiert, so dass dort in der Regel drei Seiten gerade sind und eine Seite in wenig schräg verläuft.
Auch die Schnittschräge unterscheidet sich elementar: Während bei Normalplasma Schnittschrägen um 8° vorkommen können, liegen sie bei Feinstrahlplasma in der Regel unter 3°.
Soweit zur Physik der Plasmaschneidsysteme. Es kann aber auch eine andere ganz einfache Ursache haben:
1. Sitzt der Brennerkörper 100% senkrecht auf dem Blech? Das kannst Du mit einem Winkel sehr schnell selber nachprüfen und solche Fehler sind die einfachsten und die häufigsten. Nach einem Crash oder einem Düsenweschel kann sich die Brennerhalterung dejustieren. Also einfach nachstellen.
2. Eine weitere Ursache können abgebrannte, abgenutzte Düsen sein, wenn z.B. die Innenbohrung nicht mehr 100% rund ist, bekommst Du auch Probleme dieser Art.
3. Ein weiterer Grund könnte in einer schlechten Masseverbindung/Erdung des Schneidtisches liegen, so dass der Lichtbogen einseitig abgelenkt wird - dies tritt zwar deutlich seltener auf, aber möglich.
Wir möchten mit unserer CNC Plasmaschneidanlage mit Lichtbogenhöhenregelung eine 8 mm starke Stahlplatte mit der Tafelgröße 1,5 m x 3 m sauber trennen, d.h. ohne Einstichloch. Ein Workaround wäre ja, neben der Platte eine kleine Hilfsplatte zu fixieren, wo der Einstich erfolgt und der Trennschnitt startet. Aber gibt es nicht elegantere und einfachere Möglichkeiten per Software oder EInstellungen am Gerät?
Prinzipiell kann man das so machen. Aber es geht schneller und wird in der Regel auch so gemacht, wenn Du den Plasmaschneidkopf an den Rand des Blechs bewegst und den Schnitt von dort aus direkt startest. Du willst doch nur eine Blechplatte abtrennen, d.h. es kommt dabei nicht auf die beste Schnittqualität an. Und deshalb wird häufig die Höhenregelung ausgeschaltet und man fährt mit konstanter, unter Umständen auch falscher Höhe, den Trennschnitt manuell ab. Aufpassen, dass der Brenner nicht aufsetzt, daher lieber etwas zu hoch, als zu nah dran. Und dann geht das ziemlich schnell. Einfach seitlich ran fahren, Libo aus, Starten und losfahren. Der Plasmabrenner zündet sobald er das Blech erreicht. Kleiner Nachteil: Die Elektrode brennt ein wenig schneller ab und Du solltest auf eine mögliche Crashgefahr achten.
Wenn Dir jedoch auch die Schnittqualität wichtig ist, dann gibt es noch eine andere Möglichkeit.
Daher probiere mal folgendes aus: Fahre den Schneidkopf an den Rand des Bleches, aber ein oder zwei (muss man ausprobieren) Millimeter darüber hinaus, so dass der Brenner jetzt nah am Blech aber dennoch in der Luft zündet. Schalte vorher die Libo aus und starte erst dann den Brenner. Der Pilotlichtbogen zündet unter Umständen mehrmals, vielleicht muss man dann noch manuell ein Stück näher dran ans Blech, bis der Pilotlichtbogen den Rand findet. Hat er das Blech erkannt, zündet der Hauptlichtbogen und Du kannst starten. Jetzt kannst Du sogar die Libo wieder einschalten und bekommst eine geregelte Schnitthöhe. Kurz vor dem Ende muss man die Libo aber wieder ausschalten, damit der Brenner nicht abtaucht. Sonst ist der Düsenverschleiß zu hoch. Damit sollte es gelingen einen sauberen Schnitt hinzubekommen.
Trennen durch Programmierung? Was hingegen nicht funktioniert, ist der folgende Plan: Durch das CNC-Programm den Brenner so zu verfahren, dass der Brenner nahe an die Kante der Platte fährt, so dass die THC Steuerung beim Start die Oberfläche antippt und den Abstand messen kann. Dann fährt der Brenner wie gehabt hoch, zündet, fährt 2 cm in die entgegengesetzte Richtung, fährt bis auf den korrekten, zuvor gemessenen Abstand herunter und fährt dann die zu schneidende Linie ab?
Dies funktioniert aus folgendem Grund nicht: Wenn man ein Programm auf der CNC lädt, dann wird der gesamte G-Code in den RAM-Speicher geladen, die Verfahrdatensätze werden berechnet, die Schnittfugenkompensation wird ermittelt und vieles mehr. Normalerweise ist da ein manueller Eingriff nicht mehr möglich. Deshalb werden die Achsen auch vorher verfahren, der Startpunkt wird vorher gesetzt. Wenn Du nun einen zusätzlichen Befehl für das Verfahren der Anlage zum Blechrand von 2 cm einprogrammierst ist das zwar möglich, doch wenn Du diese 2cm danach erneut abfährst, geht Dir sehr wahrscheinlich der Plasmabrenner aus, denn er findet dort kein Material mehr vor. Daher dürfte das auch problematisch werden. Probleme könnte es auch damit geben, dass Du keine geschlossene Kontur hast und die Ermittlung der Schnittfugenkompensation damit nicht möglich ist - die CNC wird wahrscheinlich aussteigen.
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