Was ist Autogenschneiden? - Verfahren, Vor- und Nachteile

Was ist Autogenschneiden?

Autogenschweißen und Autogenschneiden sind Prozesse, bei denen Brenngase (oder flüssige Brennstoffe wie Benzin oder Benzin) und Sauerstoff zum Schweißen oder Schneiden von Metallen verwendet werden. Die französischen Ingenieure Edmond Fouche und Charles Picard entwickelten 1903 als erste das Sauerstoff-Acetylen-Schweißen.

Anstelle von Luft wird reiner Sauerstoff verwendet, um die Flammentemperatur zu erhöhen, um ein lokalisiertes Schmelzen des Werkstückmaterials (z. B. Stahl) in einer Raumumgebung zu ermöglichen.

Eine gewöhnliche Propan / Luft-Flamme brennt bei etwa 2.250 K (1.980 ° C; 3.590 ° F), eine Propan / Sauerstoff-Flamme brennt bei etwa 2.526 K (2.253 ° C; 4.087 ° F), eine Knallgasflamme brennt bei 3.073 K (2.800 °C; 5.072 °F) und eine Acetylen/Sauerstoff-Flamme brennt bei etwa 3.773 K (3.500 °C; 6.332 °F).

Vor dem Schneiden muss der Schneidbrenner den Stahl am Startpunkt auf Zündtemperatur vorwärmen. Bei dieser Temperatur von ca. 960°C (je nach Legierungstyp) hat der Stahl seine Schutzeigenschaften gegen Sauerstoff verloren und ist noch fest.

Reiner Sauerstoff wird dann durch die Düse auf den erhitzten Bereich geleitet. Dieser feine Sauerstoffstrahl mit hohem Druck verwandelt vorgewärmten und ungeschützten Stahl durch eine exotherme Reaktion in oxidierten flüssigen Stahl.

Diese Schlacke hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als Stahl, sodass der Sauerstoffstrom die flüssige Schlacke aus dem Hohlraum blasen kann, ohne den nicht oxidierten festen Stahl zu beeinträchtigen. Diese exotherme Reaktion ist ein kontinuierlicher Prozess und erzeugt einen Schnitt, wenn sich der Brenner bewegt. Um die exotherme Reaktion am Laufen zu halten, hält der Schneidbrenner den Stahl während des Schneidens erhitzt.

Mit diesem Verfahren können nur Metalle geschnitten werden, deren Oxide einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Grundmetall selbst haben. Andernfalls beendet das Metall, sobald es oxidiert, die Oxidation durch Bildung einer schützenden Kruste. Nur Weichstahl und einige niedrig legierte Stähle erfüllen die oben genannten Bedingungen und können effektiv mit dem Autogenverfahren geschnitten werden.

Wie funktioniert das Autogen-Schneidverfahren?

Autogenschneiden ist eine chemische Reaktion zwischen reinem Sauerstoff und Stahl zur Bildung von Eisenoxid. Es kann als schnelles, kontrolliertes Rosten beschrieben werden. Vorheizflammen werden verwendet, um die Oberfläche oder Kante des Stahls auf etwa 1800 °F (hellrote Farbe) zu erhitzen.

Reiner Sauerstoff wird dann in einem feinen Hochdruckstrom auf den erhitzten Bereich geleitet. Während der Stahl oxidiert und weggeblasen wird, um einen Hohlraum zu bilden, werden der Vorwärm- und Sauerstoffstrom mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, um einen kontinuierlichen Schnitt zu bilden.

Mit diesem Verfahren können nur Metalle geschnitten werden, deren Oxide einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Grundmetall selbst haben. Andernfalls beendet das Metall, sobald es oxidiert, die Oxidation durch Bildung einer schützenden Kruste. Nur kohlenstoffarmer Stahl und einige Legierungen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt erfüllen die oben genannte Bedingung und können effektiv mit dem Autogenverfahren geschnitten werden.

Hier sind die Grundlagen, wie alles funktioniert:

Schritt 1:Vorheizen

Bevor Sie mit dem Schneiden des Stahls beginnen können, muss er auf seine Zündtemperatur von etwa 1800 ° F erhitzt werden. Bei dieser Temperatur reagiert der Stahl leicht mit Sauerstoff. Die Wärme wird durch die Vorheizflammen eines Autogenbrenners bereitgestellt. Im Inneren des Brenners wird das Brenngas mit Sauerstoff vermischt, um ein hochentzündliches Gemisch zu erzeugen.

Eine Düse hat mehrere Löcher, die in einem kreisförmigen Muster angeordnet sind, um das brennbare Gasgemisch in mehrere kleine Strahlen zu fokussieren. Das Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch wird außerhalb der Düse gezündet, und die Vorwärmflammen bilden sich unmittelbar außerhalb der Düsenspitze.

Häufig verwendete Brenngase sind Acetylen, Propan, Erdgas und einige andere Mischgase. Durch Einstellen des Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnisses wird die Flamme so eingestellt, dass sie die höchstmögliche Temperatur in der kleinstmöglichen Flamme erzeugt. Dadurch wird die Wärme in einem kleinen Bereich auf der Oberfläche der Stahlplatte konzentriert.

Schritt 2:Piercing

Sobald die Oberfläche oder der Rand der Platte Anzündtemperatur erreicht hat, wird ein Strahl aus reinem Sauerstoff eingeschaltet, um mit dem Durchdringen der Platte zu beginnen. Dies wird als „Schneidsauerstoff“ bezeichnet und der Strahl wird durch eine einzelne Bohrung in der Mitte der Düse gebildet.

Wenn der Schneidsauerstoffstrom auf den vorgewärmten Stahl trifft, beginnt der schnelle Oxidationsprozess. Hier beginnt der eigentliche Spaß. Der Oxidationsprozess wird als exotherme Reaktion bezeichnet – er gibt mehr Wärme ab, als zum Starten benötigt wird.

Der oxidierte Stahl nimmt die Form von geschmolzener Schlacke an, und die geschmolzene Schlacke muss aus dem Weg geräumt werden, damit der Sauerstoffstrom die Platte vollständig „durchdringen“ kann. Je nach Dicke der Platte kann dies von einem Bruchteil einer Sekunde bis zu mehreren Sekunden dauern.

Während dieser Zeit dringt der Schneidsauerstoffstrom immer tiefer in die Platte ein und die geschmolzene Schlacke wird aus dem Lochloch geblasen. Dies kann zu einem massiven Geysir aus geschmolzenem Stahl führen oder, wenn es richtig gemacht wird, zu einer kleinen Pfütze aus Schlacke auf der Platte.

Schritt 3:Schneiden

Sobald der Schneidsauerstoffstrom seinen ganzen Weg durch die Platte gebahnt hat, kann der Brenner beginnen, sich mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen und einen kontinuierlichen Schnitt zu bilden. Die während dieser Phase gebildete geschmolzene Schlacke wird am Boden der Platte ausgeblasen.

Die durch die chemische Reaktion zwischen dem Sauerstoff und dem Stahl abgegebene Wärme wärmt die Platte direkt vor dem Schnitt vor, aber nicht zuverlässig genug, um ohne die Vorwärmflammen zu schneiden. Die Vorheizflammen bleiben also während des gesamten Schnitts eingeschaltet und fügen der Platte Wärme hinzu, wenn sich der Brenner bewegt.

Das sind die Grundlagen. Aber es gibt viele andere Faktoren, die die Qualität der Schnittkante beeinflussen, einschließlich Geschwindigkeit, Schnittsauerstoffdruck, Einstellung der Vorwärmflamme, Schnitthöhe, Plattentemperatur usw.

Eigenschaften von Oxy-Fuel im Vergleich zu Plasma

• Material. Autogenschneiden wird zum Schneiden von Baustahl verwendet. Mit diesem Verfahren können nur Metalle geschnitten werden, deren Oxide einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Grundmetall selbst haben. Andernfalls beendet das Metall, sobald es oxidiert, die Oxidation durch Bildung einer schützenden Kruste. Nur Weichstahl und einige niedrig legierte Stähle erfüllen die oben genannten Bedingungen.
• Wandstärke. Autogen ermöglicht das Schneiden von dickwandigerem Material als Plasma. Plasma kann aufgrund der enormen Energiemengen, die erforderlich sind, um ähnliche Dicken zu erreichen, keine dickeren Wände schneiden.
• Schnittwinkel. Autogen ermöglicht das Schneiden von steileren Winkeln bis zu 70° (im Vergleich zu 45° mit Plasma) aufgrund der Konzentration des Sauerstoffstrahls.
• Gerade Schnitte. Der Plasmastrahl hat die Tendenz abzulenken, wenn der Winkel zu steil ist. Diese Auslenkung könnte jedoch durch Automatisierung kompensiert werden.
• Kosten. Autogen ist eine wirtschaftlichere Lösung als Plasmaschneiden. Anschaffungskosten, Verbrauchsmaterialien und Betriebskosten sind alle niedriger als beim Plasmaschneiden. Unterhalb eines Wandstärkenbereichs von 20 mm sind die Verarbeitungsgeschwindigkeiten jedoch typischerweise geringer (unter Berücksichtigung der 3D-Profilierung in der Schwerstahlindustrie)

Vorteile und Nachteile des Autogenschneidens

Bei Autogenschneidanwendungen werden Brenngas und Sauerstoff zur Erzeugung der Schneidflamme verwendet. Messer Cutting Systems liefert Gase wie Acetylen, MAPP, Propan und Erdgas sowie Informationen zu Ihren Anforderungen.

Vorteile:

• Geradlinige Qualität und hohe Genauigkeit.
• Schrägstreifenschneiden.
• Durchbohren Sie unlegierten Stahl mit einer Dicke von bis zu 4 Zoll (101 Millimeter) bis 5 Zoll (127 Millimeter).
• Randanfang und Schneiden von Stahl mit einer Dicke von 10 Zoll (254 mm) bis 12 Zoll (304 mm).
• Produzieren Sie mit mehreren Brennern mehrere Teile, wodurch Zeit und Arbeit reduziert werden.

Nachteile:

• Edelstahl kann unter normalen Umständen nicht geschnitten werden.
• Langsamere Schnittgeschwindigkeiten im Vergleich zum Plasmaschneiden.
• Dünne Materialzuschnitte können sich verziehen.
• Es ist schwierig, Löcher herzustellen, die kleiner als die zweifache Stahldicke sind.