Wie funktioniert das Plasmaschneiden?

Erklärung des Schaubilds "Systemaufbau eines Plasmastromkreises"

Schaubild 2 Stromkreislauf eines Plasmaschneiders. Beim Plasmaschneiden spielen mehrere Komponenten zusammen, wenn man der Einfachheit vom "Plasmaschneiden" spricht, so umfasst der Begriff doch eine Vielzahl an erforderlichen Komponenten:

1. Die Plasmastromquelle
2. Die Gase-Mischkonsole
3. Das Schlauchpaket
4. Den Plasmabrenner samt seinen Verschleißteilen
5. Und nicht zu vergessen: Der CNC-Schneidanlage, die für die korrekte Ansteuerung und die geometrische Bahnbewegung verantwortlich ist.
6. Sowie das zu schneidende Material, das elektrisch leitfähig sein muss.

Wir werden im Folgenden über alle Punkte ausführlich berichten.

Plasmaschneiden basiert auf einem geschlossenen Stromkreis. Die Plasmastromquelle liefert zwei Anschlüsse, die Masse, mit der der Brennschneidtisch verbunden wird, auf dem über elektrische leitende Metallstreben das Metall aufliegt und den Pluspol, der über das Schlauchpaket zum Plasmaschneidkopf geführt wird.

Störungen beim Plasmaschneiden treten mitunter häufig dadurch auf, dass eine der Leitungswege unterbrochen ist oder Übergangswiderstände oder lose Schraub- oder Klemmverbindungen den Stromfluss behindern.

Was genau im Inneren des Brenners passiert, hängt ein Stück weit vom Modell des Brenners ab. Ausgehend von den weit verbreiteten Maschinenbrennern wird die erste Zündung, der Pilotlichtbogen, zwischen Elektrode und Düse gezündet. War die Zündung erfolgreich wird der Lichtbogen auf das Werkstück übertragen indem das Gas einströmt. Die Gasemischkonsole spielt ebenso wie die Regelung des Stromflusses eine große Rolle beim wirtschaftlichen Plasmaschneiden.

Der übertragende Lichtbogen erzeugt beim Plasmaschneiden in der Blechtafel das Einstechloch, man spricht vom piercing. Das Lochstechen mit dem Plasmabrenner erfolgt in kürzester Zeit, in der Regel auch in größeren Materialdicken von z.B. 40 mm in rund einer bis zwei Sekunden. Nach erfolgtem Einstechen schaltet die Stromquelle den Hauptstrom ein und erteilt ein Freigabesignal an die CNC-Steuerung des Portalschneidsystems - der Ausschnitt kann nun beginnen.

So weit die vereinfachte Darstellung des Schneidverfahrens beim Plasmaschneiden.

Für einen wirtschaftlichen Plasmaschnitt sind neben der Schnittqualität und der Schnittgeschwindigkeit auch die Lebensdauer der Verschleißteile ein wichtiges Kriterium. Sprunghafte Anstiege vom Strom-und Gasdurchfluss sind zu vermeiden. Moderne Qualitätsplasmastromquellen sorgen für geregeltes Ein- und Absenken der Energien und erreichen durch optimierte Verschleißteile lange Standzeiten und sehr hohe Schnittqualitäten.

Da Plasmaschneiden auf einem Stromfluss basiert liegt die Vermutung nahe, dass Plasmastromquellen und die Plasmaschneidmaschine samt dem Plasmabrenntisch sehr gut geerdet sein müssen. Die Plasmahersteller geben hier unterschiedliche Richtlinien vor, an die man sich tunlichst halten sollte. Denn die Ströme und Spannungen sind hoch genug, um Personen zu gefährden. Daher ist eine sorgfältige Erdung der Anlage zwingend erforderlich.

In einem besonderen Fall sollte eine Plasmaschneidanlage bei einem Kunden im Rheingebiet aufgebaut werden. Da das Grundwasser im Gebiet des Rheinufers für die Trinkversorgung der Gegend verwendet wird, liegt der Grundwasserspiegel sehr tief. Der Hersteller des Plasmaschneiders gab nun vor, dass der Erdungswiederstand kleiner 3 Ohm einzuhalten sei, was nur durch einen eigenen Erder zu erreichen war. Dieser Erder sollte aber auch im Sommer immer mit dem Grundwasser in Kontakt stehen. Damit diese Vorgaben erfüllt werden konnte, musste ein 18 m tiefer Erder in den Boden eingeschlagen werden. Sicherheit geht vor. Planen Sie solche Unwägbarkeiten lieber im voraus mit ein, wenn Sie sich dafür entscheiden, ein Plasmaschneidsystem zu installieren.

An anderer Stelle im Schneidforum sprechen wir auch über Fundamente, Logistik, Krananlagen und weiteren Tools, die mit dem wirtschaftlichen Plasmaschneiden zusammen hängen.