Brennschneiden

Beim Brennschneiden wird der Werkstoff durch eine Brenngas-Sauerstoff-Flamme örtlich auf Zündtemperatur gebracht und im Sauerstoffstrahl so verbrannt, dass eine Schnittfuge entsteht. Voraussetzung ist, dass das auf Entzündungstemperatur vorgewärmte Metall im Sauerstoffstrom verbrennt.

Die Voraussetzung für die Brennbarkeit ist im Wesentlichen gegeben bei unlegierten und niedrig legierten Stählen. Neben unlegierten bzw. niedriglegierten Stahl kannst Du aber auch ein Sonderverfahren des Brennschneidens bei Cr-Ni-Stählen oder Aluminium anwenden. Meistens werden beim Brennschneiden Bleche mit einer stärke von 1cm bis 30cm geschnitten.

In diesem Artikel findest Du Informationen zu folgenden Themen:

Beschreibung des Verfahrens
Brennschneidgeräte – Brennschneiden von Hand
Brennschneidgeräte – Maschinelles Brennschneiden
Bedienung der Geräte
Arbeitstechnik
Vorteile des Brennschneidens
Benötigtes Equipment / Gase

Beschreibung des Verfahrens

Beim Brennschneiden wird der Werkstoff durch eine Brenngas-Sauerstoff-Flamme lokal auf Zündtemperatur erhitzt und im Sauerstoffstrahl so verbrannt, dass eine Schnittfuge entsteht. Voraussetzung für das Verfahren ist, dass das auf Entzündungstemperatur vorgewärmte Metall im Sauerstoffstrom verbrennt.

Diese Voraussetzung ist im Wesentlichen bei unlegierten und niedrig legierten Stählen gegeben. Unter der Entzündungstemperatur versteht man diejenige Temperatur, bei der die freiwerdende Reaktionswärme größer ist als die in gleicher Zeit abgeführte Wärme. Sie liegt bei Stahl bei ca. 1.150 °C.

Durch den Druck des Schneidsauerstoffstrahls werden Eisenoxid und Metallschmelze nach unten in Richtung der Schnittfuge abgedrängt und ausgeblasen. Damit eine Schnittfuge entsteht, muss die Schmelztemperatur der Oxide unter der Schmelztemperatur des Werkstoffs liegen.

Gegenüber anderen Brenngasen bietet die Acetylen-Sauerstoff-Flamme aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften wirtschaftliche Vorteile. Moderne Brennschneidmaschinen sind heute meist als automatisierte Systeme ausgeführt.

Durch die Anordnung mehrerer Brenner auf einem Führungsschlitten lässt sich die Schneidleistung weiter steigern. Beim lohnintensiven Brennschneiden, bei dem der Lohnkostenanteil bis zu 80–90 % der Gesamtkosten pro Schnittmeter ausmacht, zahlt sich der Einsatz von Acetylen besonders aus. Der Schneidbereich reicht von 1,5 bis 3.000 mm.

Die überwiegende Mehrheit aller Brennschnitte wird maschinell ausgeführt. Unabhängig von der Schnittform lassen sich die Schnittqualitäten den jeweiligen Anforderungen bis zur höchsten Güteklasse anpassen.

Eine schematische Darstellung vom Brennschneiden. Schneidschauerstoff und ein Heizflammgemisch werden in den Brennerkopf geleitet. Im Brennerkopf verlaufen Brenngas und Sauerstoff außen und der Schneidsauerstoff kommt mittig aus der Düse. Dadurch entsteht am Werkstück ein Querschnitt von geschmolzenem Material das von dem Schneidsauerstoffstrahl auseinandergedrückt wird und eine Eisenoxidschicht bildet. Auf der anderen Seite des Werkstücks tritt Schlacke aus.

Brennschneidgeräte – Brennschneiden von Hand

Die Brenner der Brennschneidegeräte sind als Saugbrenner mit einer Druckdüse ausgestattet. Für Dünnbleche werden Stufendüsen als Schneiddüsen verwendet, während bei dickeren Querschnitten Ring-, Schlitz- oder Blockdüsen zum Einsatz kommen.

Bei Handschneidbrennern raten wir Dir jedoch dringend von einer Druckdüse ab, da diese nicht rückschlagsicher ist. Ist eine Düse beim Brennschneiden nicht rückschlagsicher, kann gefährlicher Druck entstehen und die Arbeitssicherheit wird erheblich beeinträchtigt.

Der Sauerstoffdruckbereich liegt in der Regel bei maximal 6 bar. Um den korrekten Arbeitsdruck zu bestimmen, kannst Du entweder die Einprägung auf der Düse oder eine Schneidetabelle verwenden. Nur bei Druckabfall ist es sinnvoll, einen höheren Druck als angegeben einzustellen.

Brennschneidgeräte – Maschinelles Brennschneiden

Schneidbrenner für Brennschneidemaschinen gibt es als Saugbrenner mit einer Druckdüse, bei der Acetylen und Heizsauerstoff in einem Mischrohr gemischt und der Schneiddüse zugeführt werden, oder als Brenner mit gasmischenden Düsen.

Schneiddüsen lassen sich unterscheiden in:

Standarddüsen
Schnellschneiddüsen
Hochleistungsdüsen

Standarddüsen arbeiten mit einem Schneidsauerstoffdruck von etwa 6 bar. Bei Schnellschneiddüsen sind es ca. 8 bar, und Hochleistungsdüsen erreichen sogar ca. 12 bar Schneidsauerstoffdruck.

Bei Brennschneidgeräten musst Du stets auf die Pflege der Schneiddüsen achten. Für die Reinigung sind die Herstellerangaben zu beachten – Draht oder Bohrer dürfen keinesfalls verwendet werden.

Wichtig ist außerdem, dass der Schneiddüse für die gewählte Schneiddicke die benötigten Gasmengen an Acetylen, Heiz- und Schneidsauerstoff korrekt zugeführt werden. Die in den Schneidtabellen angegebenen Gasdrücke müssen am Brenneingang anliegen – Du solltest sie mit einem Kontrollmanometer überprüfen.

Mögliche Ursachen für Druckverlust sind:

zu enge oder zu lange Schläuche
zu klein dimensionierte Druckminderer und Absperrorgane
zu klein ausgelegte oder unnötige Sicherungen
eine ungepflegte Laufbahn der Schneidmaschine
fehlerhafte Laufgeschwindigkeit bei Längs- und Querbewegung

In unserem Onlineshop findest Du übrigens ein großes Sortiment an Handschneidbrennern und Brennschneiddüsen. Viel Spaß beim Stöbern!

Anleitung & Bedienung der Geräte

Hier haben wir für Dich eine Anleitung zum Brennschneiden zusammengefasst, damit dir die Einstellung des Brennschneiders einfacher fällt und somit Fehler vermieden werden können.

Um optimal Brennschneiden zu können werden die Einstellwerte für die gewählte Schneiddüse gebraucht. Diese kannst Du der Schneidtabelle entnehmen.
Dann sind die Gasdrücke bei geöffneten Ventilen einzustellen und in ein Kontrollmanometer einzusetzen.
Nun kannst Du die Heizflamme einstellen. Zuerst öffnest Du das Sauerstoffventil am Brenner voll und das Acetylenventil leicht.
Das Gemisch aus Sauerstoff und Acetylen wird nun gezündet und anschließend wird der Acetylenüberschuss eingestellt.

Nun wird das Brenngas gedrosselt, bis eine neutrale Flamme entsteht.
Zum Schluss wird das Ventil des Schneidsauerstoffs geöffnet und Du regelst ggf. die Flamme bis zur Neutralität nach.
Der Strahl des Schneidsauerstoffs muss zylindrisch und gerade aus der Düse strömen und darf nicht flattern.
Dabei sollte die Heizflamme den Sauerstoffstrahl nun umschließen.

Die richtige Schneidegeschwindigkeit ist abhängig von der Art des Schnittes, also ob Du einen Senkrecht- oder Schrägschnitt bzw. einen Geraden- oder einen Kurvenschnitt erzeugen möchtest.
Bei Kurvenschnitten mit Radien- und bei Schrägschnitten ist die Geschwindigkeit herabgesetzt, und zwar für:

Schrägschnitt (30°) rund 25%
Schrägschnitt (45°) rund 45%
Kurvenschnitt rund 10%

Desweiterem ist die Schneidgeschwindigkeit abhängig von

Der Anforderung an die Schnittfläche (Konstruktionsschnitt oder Trennschnitt)
Der Werkstoffzusammensetzung
Der Werkstoffoberflächenbeschaffenheit (z.B. sandgestrahlt, verzundert, verrostet oder geprimert)
Der Beschaffenheit (Laufruhe) der Maschine
Und der Wahl der Schneiddüse

Für den Praktiker bedeutet dies:

Düsengröße entsprechend der Blechdicke wählen
Sauerstoffdruck nach Tabelle einstellen
Heizflamme bei geöffnetem Schneidsauerstoffventil einstellen

Ein Schweißer steht an einer Werkbank und schneidet eine dicke Metallplatte mit einem Schneidbrenner. Eine Flammenstrahl kommt aus der Düse. Es fliegen viele Funken durch die Luft.

Arbeitstechnik

Ausschneiden durch Lochstechen

a) Lochstechen von Hand

Vorwärmen
Schneidsauerstoffventil langsam öffnen
Bei dicken Blechen Schneidbrenner geringfügig anheben und langsam vorwärts bewegen
Durchstich

Es wird gezeichnet dargestellt wie das Lochstechen von Hand aussieht. Zuerst wird der Brenner zum Vorwärmen über der Metall gehalten. Noch ist das Werkstück intakt. Punkt 2 beinhaltet das langsame Öffnen des Sauerstoffventils. Es bildet sich eine kleine Kuhle im Metall. Punkt 3 zeigt dass der Brenner bei dicken Blechen geringfügig angehoben und langsam vorwärts bewegt wird. Hier ist die Kuhle bereits größer. In Bild 4 ist das Material vollständig durchtrennt. Es wurde ein Durchstich erzeugt.

b) Lochstechen mit der Maschine – von Hand gesteuert

Den Schneiddüsenabstand zum Blech stellst Du nach Tabelle ein.
Ist die Zündtemperatur erreicht (Hellrotglut, leicht sprühende helle Funken), dann kann der Maschinenvorschub eingeschaltet und das Schneidsauerstoffventil (Dosierventil) langsam geöffnet werden.

c) Lochstechen mit der Lochstechautomatik

Die Einstellwerte kannst Du hierbei der „Lochstechtabelle“ entnehmen und in die Programmsteuerung eingeben.

Die Düse der Lochstechautomatik setzt zunächst unten am Blech an. Dann geht sie etwas nach oben und fährt zur Seite. Im weiteren Verlauf fährt sie weiter zur Seite ohne die Höhe zu verändern. Es entsteht eine seitlich geneigte Kuhle. Abschließend wird die Düse wieder nach unten gefahren während sie weiter zur Seite fährt. Ein Durchstich entsteht.

Schnittführung und Schnittfolge

Mit der richtigen Schnittführung und Schnittfolge kannst Du den durch die Wärmeeinbringung der Heizflamme entstehenden Verzug vermindern.

Zuerst Innenausschnitte schneiden
Schnittführung so wählen, dass der Abfall abwandern kann
Das auszuschneidende Bauteil sollte möglichst lange mit der Grundplatte verbunden bleiben.
Im Rahmen schneiden.

Schnittgüte

Die Qualität von Schnittflächen ist nach DIN EN 9013 genormt, z. B.:

Rechtwinkligkeitstoleranz -Neigungstoleranz U

Anhand von Querschnitten werden Toleranzen veranschaulicht. An einem Quadrat mit einer ungraden Seite werden der tiefste und höchste Punkt der Seite verglichen. Die Differenz ist U und darf die Werte der DIN EN 9013 nicht überschreiten. Ähnlich ist es bei einer Neigung. Die Differenz U der gewünschten Neigung vom einen Ende zum anderen Ende muss innerhalb der DIN liegen. Die Rautiefe Rz bestimmt wie glatt eine Oberfläche ist. Auch hier wird vom höchsten zum tiefsten Punkt des Grundprofils gerechnet.

Vorteile des Verfahrens

Große Wirtschaftlichkeit (z.B. Mehrbrennersystem)
Hohe Geschwindigkeit beim Brennschneiden
Geringe Investitionskosten
Kurze Anwärmzeit
Universelles Verfahren
Hoher Mechanisierungsgrad
Hohe Schnittgüte – geringe Nacharbeit
Schrott-, Schräg- und Mehrfachschnitte möglich
Großer Materialdickenbereich kann manuell oder maschinell geschnitten werden (hohe Materialstärke beim Brennschneiden)
Bei manueller Anwendung unabhängig von externer Stromversorgung
Anwendbar für un- und niedriglegierte Stähle

Benötigtes Equipment / Gase

Beim Brennschneiden ist nicht nur auf die richtigen Gase, die richtigen Düsen und den Gasverbrauch Wert zu legen, sondern auch auf den Arbeitsschutz. Die benötigten Gase und Arbeitsmaterialien sind hier nochmal zusammengefasst: