Plasmateile nachbearbeiten: Lackieren, Pulverbeschichten, Schweißen und die DIN EN 1090

Nasslackierungen von Plasma geschnittenen Teilen sind möglich, wenn die Teile und ihre Schnittkanten vorher ordentlich gereinigt wurden.

Grundsätzlich hat sich gezeigt, dass das Verrunden der Schnittkanten von Vorteil ist. Dabei genügt bereits eine kleiner Verrundungsradius.

Wurde der Stahl mit Sauerstoffplasma geschnitten, was bei Hochleistungsplasmen die Regel ist, dann sorgt der Zunder auf der Schnittkante dafür, dass sich die Teile nicht gut pulverbeschichten lassen. Und auch Lack bricht an diesen Stellen ab, bzw. wird rissig oder haftet gar nicht. Der Korrosionsschutz ist damit nicht mehr sichergestellt, was Probleme mit der EN ISO1090 bedeuten kann. Um dies zu vermeiden, müssen alle Kanten nachträglich ordentlich gesäubert und/oder geschliffen werden - was aber Mehrkosten verursacht bzw. je nach Teilegeometrie auch problematisch sein kann. Hier bietet sich der Einsatz von automatischen Entgratungsanlagen an, die auch die Schnittkanten abrunden oder gar säubern können.

In der Diskussion mit verschiedenen Anwendern erhielten wir unterschiedliche Meinungen zu dem Thema: Pulverbeschichten von Plasmazuschnitten. Manche vertraten die Ansicht, dass es absolut unproblematisch sei, während andere über manche Reklamation berichten konnten. Dabei stellen wir fest, dass ein Problem in den unterschiedlichen Anwendungsfällen der Teile liegen könnte. Beschichtete Teile, die in einer optimalen Umgebung eingesetzt werden, leiden weniger unter Beschichtungsfehlern, als solche, die sich widrigen Umständen und dynamischen Bewegungen aussetzen müssen. Der Anwendungsfall entscheidet - beschichten lassen sich die Teile, doch nicht jede Beschichtung hält bei jeder Beanspruchung an den Ecken und Kanten gleich gut, wenn es um Risse und Rost geht.

Gelegentlich verwendet man, sofern die Plasmaanlage dies technisch erlaubt, den Einsatz von Druckluft anstelle von Sauerstoff als Plasmaschneidgas (vorher Hersteller fragen bzw. Handbuch lesen)! Die Teile, die gepulvert werden sollen, schneidet man in diesem Fall nicht mit Sauerstoff, sondern mit Druckluft. Die Schnittparameter sind entsprechend anzupassen, in der Regel ist der Schnitt ein wenig langsamer. Doch mit Druckluft geschnittene Teile lassen sich einfacher Pulverbeschichten, berichten Anwender. (Achtung bei Gasartenwechsel Hersteller befragen, Schlauchtauglichkeit und Explosionsgefahr absichern!)

Die Teile, die nachher perfekt verschweißt werden müssen, d.h. porenfreie Schweißnähte erhalten sollen, müssen mit Sauerstoff geschnitten werden. Bei druckluftgeschnittenen Teilen ist die Schweißnaht röntgentechnisch nicht in Ordnung, durch den Einsatz der Druckluft kommt es zu einer Porenbildung und ist daher nicht zulässig!

So muss also von Teil zu Teil abgewogen werden, was möglich und sinnvoll ist, der Kunde bzw. der Anwendungsfall und die Normen entscheiden darüber. Auch sind hierbei die Anforderungen der DIN EN 1090 zu berücksichtigen.

Ein weiteres erschwerendes Hemmnis stellen scharfkantige Schnittkanten dar. Um eine gute Pulveranhaftung zu erhalten und einen guten Rostschutz gemäß DIN EN 1090 zu gewähren, müssen scharfe Kanten mit einem Radius abgerundet werden.

Die Aufhärtung und die Gefügeveränderung sind die physikalische Ursache dafür, warum Schweißnähte reißen oder Lacke abplatzen.

Im Rahmen der DIN EN 1090-2 spielt das Thema der Aufhärtung eine bedeutende Rolle. Je kritischer die Bauteilklasse, desto weniger Aufhärtung der Schneidflanken darf ein Teil besitzen. Jedes thermische Schneidverfahren bringt jedoch eine spezifische Aufhärtung mit sich. Thermische Schneidverfahren sind in dieser Frage ganz natürlich schlechter gestellt als das Wasserstrahlschneiden, welches die Schnittaufhärtung am geringsten beeinflusst. Der Zuschnittbetrieb muss im Rahmen der DIN EN 1090 nachweisen, dass das von ihm eingesetzte Verfahren, die zulässigen Grenzwerte einhält. 

Thermische Schneidverfahren bringen eine hohe Energie in das Material ein, so dass die Schnittränder zwangsweise aufhärten und das Materialgefüge in der Randzone verändert wird. Dabei sprechen wir von den beiden Einflüssen, der Aufhärtung und der Gefügeveränderung durch die Wäremeinflusszone.

Um den thermischen Einfluss gering zu halten, wurden Plasmazuschnitte untersucht, die unter Wasser geschnitten wurden. Es wurde ein Stahl der Güte S235 mit 50 mm Dicke mit einer 400 A Plasmaschneidanlage mit Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch unter Wasser getrennt. Durch die anschließende Werkstoffuntersuchung wurde folgendes festgestellt:

• Unterwasserschnitte besitzen härtere Schneidflanken, jedoch kleinere Aufhärtungszonen als Trockenschnitte. Durch die schnelle zusätzliche Wasserkühlung erfolgt eine stärkere Aufhärtung des Materials als beim Trockenschnitt.
• Gefügeveränderung beim Unterwasserschnitt:
  Bei Plasma im Wasserbrenntisch bzw. Unterwasser war die Gefügeveränderung nicht so stark ausgeprägt und auch nicht so weit in das Material hineinstrahlend, wie beim Plasma-Trockenschnitt.

Ob die Aufhärtung beim Trockenschnitt noch zulässig ist, hängt vom individuellen Einsatzfall und der weiteren Verwendung ab.

Werden Innenbohrungen mit Plasma erzeugt, so ist ein Gewindeschneiden je nach Durchmesser zum Teil noch möglich, wobei nicht auszuschließen ist, dass bei manchen Durchmessern und Aufhärtungsstärken ein Abbrechen oder stärkeres Abnutzen des Werkzeugs erfolgt (wir haben von M5 bis M12 gute Erfahrungen gemacht) - mit anderen Worten:

• Aufhärtung kann beim Gewindeschneiden zum Problem werden.

Die Gefügeveränderung im Randzonenbereich kann zum Problem werden, wenn die Teile im Nachgang verschweißt werden sollen. An den betroffenen Stellen besitzt das Material andere Werkstoffeigenschaften, so dass Schweißnähte im Nahbereich der Schneidflanke unerwünschtes Verhalten aufzeigen können. Dies gilt umso mehr für autogen geschnittene Brennteile.

Die Aufhärtung muss auch unter dem Gesichtspunkt des Rostschutzes betrachtet werden, der für Gebäudeteile von hoher Bedeutung ist. Auch dazu gibt die DIN EN 1090 Aufschluss.

Unterwasserschnitte besitzen härtere Schneidflanken, jedoch kleinere Aufhärtungszonen als Trockenschnitte. Aufhärtung kann beim Gewindeschneiden zum Problem werden.
Die Gefügeveränderung im Randzonenbereich kann beim Schweißen zum Problem werden, ist bei Plasmazuschnitten jedoch i.d.R. geringer ausgeprägt als bei Autogenzuschnitten.