Thermisches Trennen

Thermisches Trennen, thermisches Schneiden: Durch- oder Abtrennen metallischer Werkstoffe mittels örtlicher Verbrennung oder Durchschmelzung. Man unterscheidet Brennschneiden (autogenes Trennen) und Schmelzschneiden (Plasmaschneiden). Beim Brennschneiden wird mit einer Brenngas- (Azetylen, Wasserstoff, Propan, Erd- oder Stadtgas) Sauerstoff-Flamme und einem Sauerstoffstrahl der Werkstoff, dessen Zündtemperatur unter seiner Schmelztemperatur liegt und dessen Oxide (Schlacke) ebenfalls bei niedrigerer Temperatur schmelzen, durchgebrannt. Das Werkstück wird durch eine an der Vorwärmdüse eines Schneidbrenners gebildete Flamme auf die Zündtemperatur (bei Stahl zum Beispiel etwa 1150°C) erhitzt und der Werkstoff durch aus der Schneiddüse des Brenners geblasenen Sauerstoff verbrannt und als flüssige Schlacke aus der entstehenden Trennfuge geschleudert. Geschnitten wird bei kleinen Stückzahlen mit Handbrenner oder einer auf dem Werkstück mittels Elektromotorantriebs laufenden Handschneidemaschine (Schneidmotor). In der Serienfertigung arbeitet man mit ortsfesten Brennschneidmaschinen, über deren Auflagetisch sich ein Wagen mit einem Arm bewegt, an dem ein oder mehrere Brenner, zwangläufig mit der Steuereinrichtung verbunden, verschiebbar angebracht sind. Die Steuerung erfolgt entweder nach Anriss oder Zeichnung des Werkstückes mittels Lichtkreuzprojektion oder selbsttätig nach einer Schablone, die zum Beispiel von einer Magnetrolle abgetastet wird. Moderne Maschinen arbeiten mit einer Fotozelle, die eine Werkstückzeichnung abtastet und die Bewegung auf den Brenner überträgt (optisches Brennschneiden), beziehungsweise elektronisch mit Loch- oder Magnetband. Beim Unterwasserbrennschneiden wird durch eine Ringdüse zusätzlich um die Schneidstelle eine Druckzone (Luft oder Sauerstoff) ausgebildet, die das Wasser fernhält. Beim Sauerstoffhobeln oder Brennputzen zum Säubern und Glätten von Guss-, Schmiede- und Walzteilen sowie beim Fugenhobeln zum Ausarbeiten von Schweißnahtwurzeln und Heraustrennen fehlerhafter Nahtabschnitte werden Spezialbrenner schräggestellt und der Werkstoff nur aus der Oberfläche herausgelöst. Beim Flammen (zum Glätten von Walzoberflächen) werden gleichzeitig mehrere nebeneinanderliegende Fugen mit einem Mehrdüsenbrenner gehobelt. Mit den Starkschneidbrennern können bis zu 3 m dicke Teile geschnitten werden. Für das autogene Trennen von Werkstoffen, deren Schmelzpunkt unter ihrem Zündpunkt liegt (zum Beispiel Gusseisen mit Lamellengraphit, Beton, Keramik), wendet man das Pulverbrennschneiden an, bei dem Eisen- oder Aluminiumpulver dem Brenner zugeführt wird, im Sauerstoffstrahl verbrennt und die Reaktionswärme an die Schnittfuge abgibt. Beim früher angewendeten elektrischen Trennen wurde der Werkstoff im Lichtbogen, der zwischen einer unverzehrbaren Wolfram- oder einer abschmelzenden Stahlelektrode und dem Werkstück brannte, durchgeschmolzen. Beim Oxy-arc-Verfahren (elektrisches Sauerstofftrennen) verwendet man eine umhüllte Hohlelektrode, durch die Sauerstoff geblasen wird; geschnitten werden Aluminium, Kupfer, Gusseisen mit Lamellengraphit. Beim Plasmaschneiden wird ein Plasmabrenner verwendet, mit dem ein übertragener Lichtbogen erzeugt wird, der zwischen einer Hafnium Öder Wolframelektrode und dem Werkstück brennt. Ein Gasstrom, der von einer wassergekühlten Düse eingeengt wird, umspült diesen und wird damit zum Plasma mit Temperaturen bis 30000°C. Als Schneidgase werden Argon, Stickstoff, Wasserstoff, Argon-Wasserstoff und andere Gemische verwendet; geschnitten werden Aluminium, Kupfer, Nickel sowie hochlegierte Chrom- und Chrom-Nickel-Stähle. Durch Verwendung von Druckluft (Druckluftplasmaschneiden) an Stelle der teuren anderen Gase kann das Verfahren wirtschaftlich zum Trennen von Baustählen bis 30 mm Dicke eingesetzt werden. Das Schneiden der Werkstoffe erfolgt auf Plasmaschneidanlagen, die nach dem gleichen Prinzip wie die Brennschneidmaschinen arbeiten.