Plasmaschneiden: optimale Schnitte, Kosten, Einstellungen, Gase, Vorteile des Plasmaschneiders

Optimale Schnitte mit dem Plasmacutter

• Ein optimaler Plasmazuschnitt ist immer dann erreicht, wenn der Anwender und der Lohnbetrieb zufrieden mit dem Plasmateil sind. Hierzu muss der Plasmacutter ebenso optimal eingestellt sein.
• Natürlich kann nicht jeder Plasmacutter jede Schneidaufgabe gleich gut lösen: Das unten im Bild 3 abgebildete Werkstück in Form eines Schlüssels wurde mit einem Feinstrahlplasmabrenner mit nur 50 A und einer geringen Vorschubgeschwindigkeit von ca. 1.100 mm/min geschnitten. Als Plasmagas wurde Sauerstoff eingesetzt, als Sekundärgas Druckluft. Geschnitten wurde der Schlüssel auf einer Plasmaschneidanlage mit Kugelumlaufspindel. Eine Kugelumlaufspindel überträgt physikalisch bedingt die erforderlichen Beschleunigungskräfte wesentlich konturtreuer als eine Zahnstangen/Ritzel-Antriebseinheit dies zu leisten vermag. Die Verwendung von Kugelumlaufspindeln in Plasmaschneidmaschinen stellt jedoch eine Ausnahme dar - daher versucht erst gar nicht, diesen Schlüssel nachzuschneiden - das könnte zur Enttäuschung werden! Sollte es dennoch gelingen, Gratulation, dann lasst uns dies wissen und schickt Fotos davon. Plasmacutter, die von Hand geführt werden, besitzen andere Eigenschaften, andere Aufgabenstellungen, als Maschinenbrenner. Über Handplasmageräte berichten wir an anderer Stelle ausführlich.
• Ein optimaler Plasmazuschnitt sollte gratarm sein: Der Zuschnitt sollte nur wenig Grat enthalten, so dass das Entgraten mit wenig bis keinem Aufwand zu bewerkstelligen ist.
• Der Plasmazuschnitt sollte glatte Schnittkanten mit einer geringen Rauheit besitzen, siehe Bild 3.
• Die Neigung der Schnittkanten sollte so gering wie möglich sein: Beim Maschinenplasmabrenner wie oben im Bild 2 gezeigt, beträgt der Neigungswinkel < 2° bei Normalplasma und bei Handplasmabrennern ist der Winkel naturgemäß größer, er sollte wenn möglich unter 8° liegen.
• Die Schnittgenauigkeit ist abhängig vom Maschinensystem, sie liegt in der Regel bei ± wenigen Zehntelmillimetern, je nach Materialdicke. Zum Thema Schittgenauigkeit gibt es ein eigenes Kapitel und die dazu passende Norm findet Ihr im Artikel über die DIN EN ISO9013.
• Die Kanten sollten für den Nachfolgeprozess metallurgisch optimal vorbereitet sein. Soll das Plasmateil im Anschluß verschweißt werden, so sollte der Plasmacutter mit Sauerstoff als Plasmagas den kohlenstoffhaltigen Stahl wie S235 oder S355 schneiden. Soll das Teil im Anschluss pulverbeschichtet oder naß lackiert werden müssen gegebenenfalls andere Plasmaschneidgase eingesetzt werden.
• Ein optimaler Plasmazuschnitt muss auch wirtschaftlich sein, das bedeutet seine Verschleißteile sollen möglichst lange Standzeiten besitzen.
• Der optimale Plasmacutter gefährdet auch nicht den Maschinenbediener oder sein Umfeld. Sicherheitsmaßnahmen werden berücksichtigt, wie beispielsweise die Erdung, Absaugung der emittierten Gase, der Stromanschluss, der Sichtschutz vor UV-Strahlung, der Lärmschutz, denn je nach Plasmabrenner, Plasmaleistung kann die Lärmbelastung auch über 120 dBA hinaus gehen.

Kosten und Wirtschaftlichkeit

• Aufgrund seiner hohen Schneidgeschwindigkeit, der geringen Nachbearbeitung der erzeugten Plasmateile, der hohen Schachteldichte von Teilen auf einem Blech, sowie der Robustheit des Plasmaschneider zählt das Plasmaschneiden zu den besonders wirtschaftlichen Trennverfahren mit vergleichsweise geringen Schnittkosten.
• Natürlich müssen wir auch hier wieder unterscheiden, ob es sich um einen Handplasmabrenner oder eine Schneidanlage mit CNC-Steuerung und Automatisierung handelt.
• Beim Handplasmacutter sprechen wir von geringen Investitionskosten von einigen Hundert Euro bis wenigen Tausend Euro. Handplasmabrenner sind bei Lidl, Aldi, ebay oder Amazon schon für kleine Summen erhältlich. Ein aufwendiges Equipment ist nicht erforderlich, Gehör- und Augenschutz, Hand- und Sicherheitsschuhe, Sicherheitskleidung werden einfach mal vorausgesetzt. Die Schnittgeschwindigkeiten sind manuell von Hand kaum einhaltbar, noch weniger exakt kalkulierbar. Daher eignet sich eher die Verbrauchsrechnung: Eingesetzte Energiekosten, Standzeit der Verschleißteile: Hier liegen viele Anlagen bei Schneidkosten pro Stunde von 10,- bis 15,- Euro, netto, zzgl. Personal.
• Ganz anders verhalten sich die Kosten bei Maschinenplasmabrennern. Es beginnt schon bei den Plasmaschneidmaschinen selber. Handelt es sich um einfache Kompaktanlagen, Tischgeräte mit kleinen Abmessungen von z.B: 1,5 m x 3 m und für das Plasmaschneiden geringe Materialdicken unter 30 mm, dann sind solche Anlagen bereits für Kosten um 50.000,- Euro erhältlich, zzgl. Fundamente, Absaugung, Energieanschluß etc. Die Betriebskosten eines einfachen Plasmabrenners, der nicht besonders dick schneiden muss, liegen im Bereich von 20,- bis 35 ,- Euro. Zzgl. Abschreibung, Miete, Personal. Wir befinden uns im B2B-Bereich, daher sind alle Angaben immer als Netto-Werte zu verstehen.
• Handelt es sich jedoch um Großanlagen von 25 m bis 100 m Schneidlänge, meistens mit zusätzlicher Bestückung mit Autogenbrennern oder multifunktionalen Werkzeugspindeln mit Werkzeugwechseler, Fasenkopf und auto. selbstreinigenden Schneidtischen, Markiereinheiten, zweiter Portalbrücke etc. dann sprechen wir hier schnell von Investitionskosten von über 0,5 Mio. Euro. Daher ist es unmöglich, nein es ist unseriös von einem Stundensatz zu reden, was leider oft im Internet zu finden ist. Die Betriebskosten der Plasmabrenner, die bei solchen Großanlagen auch im dickeren Blechbereich betrieben werden, liegen dann schnell im Bereich 30,- bis 60,- pro Stunde, zzgl. Abschreibung, Miete, Personal, Rüstzeiten etc.
• Die Wirtschaftlichkeit der Plasmacuttter ist sehr hoch. Ihr elektrischer Wirkungsgrad liegt bei über 60%. Der Austrag ist aufgrund der hohen Schnittgeschindigkeiten beeindruckend. So kann ein Plasmaschneider in nur einer Schneidstunde schnell mal 200 Plasmateile erzeugen oder mehr, je nach Schnittlänge und Dicke.
• Die Auslastung solcher Anlagen, natürlich abhängig von den Rüstzeiten und damit von der internen Logistik, liegt, wenn alles optimal läuft bei über 70%.
• Die Verfügbarkeit der Plasmaschneider liegt bei über 90%, was sie ihrer Robustheit verdanken. Plasmaschneider kommen mit harten Umweltbedingungen gut zurecht, sie sind baustellentauglich. Sie stellen auch keine hohen Anforderungen an das zu schneidende Blech, egal ob es drinnen gelagert wird oder kalt von außen geholt wird, egal ob es ölig ist oder rostig - Plasmaschneider kennen da kein Pardon, alles was Strom leitet, wird geschnitten. Das macht diese Systeme auch so beliebt.
• Natürlich gibt es mittlerweile Plasmaschneider die wesentlich leiser sind. Es gibt Plasmaschneider mit sehr hohen Schneidströmen oder sehr moderaten. Es gibt Plasmaschneider für verschiedenste Gase, die sich wiederum für verschiedene Schneidaufgaben bestens eignen. Auch dieser Umstand sorgt für eine hohe Wirtschaftlichkeit, wenn ein System genau zur Aufgabe passt.

Auf den folgenden Seiten findet Ihr viele Tipps und Erfahrungsberichte aus unserer Beratungspraxis. Das Thema Plasmaschneiden ist zu umfangreich, als dass man es in Gänze auf einer Seite darstellen könnte. Darum viel Spaß beim Einlesen - so werdet Ihr zu Experten auf dem Gebiet.

Anleitung und Einstellung des Plasmaschneiders

Unterscheidung: Handplasmaschneider zu Maschinenplasmabrenner

Anleitung: Plasmaschneiden mit dem Handbrenner

• Wir starten beim Plasmaschneiden mit dem Handplasmaschneider mit der Betrachtung des zu schneidenden Materials. Im Handbuch entnehmen wir die Einstellungsdaten, insbesondere die Seriennummern für die einzusetzenden Plasmaverschleißteile. Diese bestehen in der Regel aus der Düse und einer zum Schneidstrom passenden Elektrode.
• Das Schneidgut ist mit dem Gegenpol der Plasmastromquelle zu verbinden. Die Anlage ist vorschriftsmäßig zu erden.
• Einstellung und Überprüfung der Energien, Gase und natürlich des Schneidstroms. Einstellung der Werte gemäß Handbuch.
• Anlegen der Sicherheitsausrüstung
• Für gute Absaugung oder Frischluft sorgen
• Test der Schneidtauglichkeit an einer unkritischen Stelle des Materials
• Wenn alles soweit positiv ist, kann der Schnitt erfolgen. Die Düsen der Handbrenner besitzen oftmals einen Kragen bzw. Überstand, der dafür sorgt, dass der Schneidkopf den richtigen Abstand zum Schneidmaterial besitzt. Dieser Abstand zwischen Brenner und Material sowie die richtige Schnittgeschwindigkeit sind ausschlaggebend für die Schnittqualität. Einleuchtend dabei, dass ein Mensch die Schnittgeschwindigkeit mit ein wenig Übung recht gut dosieren kann, doch niemals an die Exaktheit eines CNC-gesteuerten Antriebssystems heran kommt. Daher sind manuell erzeugte Plasmazuschnitte nicht vergleichbar mit denen aus einer Schneidmaschine stammenden.
• Mit ein wenig Übung erhält man auch beim Einsatz des Handplasmschneiders ansehnliche Ergebnisse.

Anleitung: Schneiden mit dem Maschinenplasmabrenner

• Auch hier beginnen wir als erstes mit der Klärung, welches Material als nächstes zu schneiden ist. Danach entnehmen wir die einzubauenden Plasmaverschleißteile aus den Handbuch oder der CNC-Steuerung, falls diese über eine Werkzeugdatenbank verfügt.
• Als Verschleißteile kommen Düse, Elektrode, Wirbelring, Schraubkappen sowie das Shield zum Einsatz. Das Shield schirmt die hochwertigen Verschleißteile wie Düse, Elektrode vor zurück fliegenden Funken und Materialspritzern ab.
• Die erforderlichen Daten, wie Gasdurchflüsse, Schneidstrom, Abstandsregelung des Plasmabrenners zum Material, wird auch LiBO (Lichtbogensteuerung) genannt sowie die Schnittfugenkorrektur sind in die CNC einzutragen. Wobei moderne Plasmaschneidmaschinen dies heute vollautomatisch übernehmen, was natürlich die Bedienung enorm vereinfacht und Fehlerquellen reduziert.
• Auch hier empfiehlt sich vorher ein Testschnitt im Reststück des Materials, um sicher zu gehen, alles richtig gemacht zu haben.
• Die fest installierte Maschinenanlage verfügt in der Regel auch über einen ordnungsgemäß geerdeten Schneidtisch. Auch der Minuspol des Plasmastromkreislaufes ist mit dem Schneidtisch fest verbunden.
• Übliche Schneidspannungen liegen um 100 V bis 160 V, je nach Brenner.
• Übliche Schneidströme, je nach Brennertyp und Anforderung, liegen um die 50 A bis 600 Ampere, abhängig von der verwendeten Stromquelle.
• Übliche Abstände zwischen Brennerdüse und Material liegen zum Einstechen um 0,8 mm bis 1,5 mm, bei besonders dicken Blechen auch bis 4 mm oder darüber, was natürlich abhängig ist vom Plasmaschneider. Die Schneidhöhe hingegen ist weitaus geringer, sie liegt bei 0,3 bis 1, 2 mm, je nach Materialdicke, abhängig von den Angaben im Tabellenhandbuch des Plasmaherstellers. Bei diesen geringen Abständswerten, die auch noch während des Plasmaschnittes konstant gehalten werden müssen, wird deutlich, wie aufwendig und genau die LiBo z-Achsen-Höhensteuerung arbeiten muss - und dies auch noch bei voller und hoher Plasmaschnittgeschwindigkeit.
• Ist man mit der Qualität zufrieden, dann lassen sich viele Plasmazuschnitte erzeugen, bis zum nächsten Verschleißteilewechsel. Hat man etwas falsch gemacht, z.B. falscher Abstand, falsche Verschleißteile, unsaubere Gase, Stromschwankungen in der Zuleitung etc. dann wird der Verschleiß an Düsen, Elektroden zunehmen und die Schnittqualität darunter leiden. Meistens äußert sich dieser Umstand in höheren Nachbearbeitungskosten oder Reklamationen des Endkunden.
• Tipp: Die beste Schnittqualität erhält man häufig, wenn man eine oder zwei Stufen langsamer schneidet als maximal möglich und damit auch einen geringeren Schneidstrom einsetzt. Im Gegenzug werden die Plasmazuschnitte teuer, wenn die Schnittgeschwindigkeit sinkt und damit der Output reduziert wird.