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Plasmaschneider

Plasmaschneider

 

Mit einem Plasmaschneider kann man alle leitfähigen Metalle durchtrennen. Hauptsächlich schließt es neben dem Laserschneiden die Lücke der Schneidverfahren für Metalle, die nicht autogen brennschneidbar sind.

Der Plasmaschneider besteht aus Inverter, Handstück, Massekabel, Stromzuleitung und Druckluftzuleitung. Ein Plasmaschneider erzeugt einen Lichtbogen zwischen einer Wolframelektrode und dem Werkstück. Als Plasma wird ein elektrisch leitfähiges Gas mit einer Temperatur von etwa 30.000 °C bezeichnet. Der Lichtbogen wird in der Regel mit einer Hochfrequenzzündung gezündet und am Austritt durch eine isolierte, in der Regel wassergekühlte, Kupferdüse eingeschnürt. Einige Systeme verwenden auch die Lift-Arc-Zündung (engl. für "abgehobener Bogen"), die auch bei WIG-Schweißgeräten eingesetzt wird.

Charakteristisch für Plasmaschneidfugen ist eine Abrundung der Kante an der Eintrittsstelle.

Plasmaschneider werden neben industriellem Einsatz in CNC-Schneidanlagen vielfach als mobile Ausführung von Feuerwehr und THW zur Bergung von Verunglückten eingesetzt.

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Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6d/Plasmaschneider.jpg/320px-Plasmaschneider.jpg

 

Plasmaschneiden

 

Zwischen einer nichtabschmeizenden Elektrode (meist aus Wolfram) und dem Werkstück entsteht durch zugeführte elektrische Energie ein eingeschnürter, übertragener Lichtbogen. Es sind auch Plasma-Anlagen mit nichtübertragenem Lichtbogen im Einsatz.

Im Falle einer "LiftArc"-Ausführung wird der Brenner an der Schnittstelle auf das Werkstück aufgesetzt und es fließt ein geringer Strom, der nicht ausreicht, um den Brenner zu beschädigen. Der Gasstrom drückt den Brenner von der Werkstückoberfläche, der Lichtbogen zündet und die Elektronik der Schweißstromquelle erhöht den Strom auf die für den Schnitt erforderliche Stärke. Durch die hohe Energiedichte des Lichtbogens schmilzt das Metall und wird durch einen Gasstrahl weggeblasen, wodurch die Schnittfuge entsteht.

Als Gas zum Ausblasen wird häufig Druckluft verwendet. Für eine bessere Schnittfuge werden auch Schutzgasgemische eingesetzt, welche eine Oxidation verhindern oder abschwächen. In höheren Leistungsbereichen wird die Druckluft von einatomige Gasen (Argon) oder Gasgemischen (z. B. aus 35 % Argon, 65 % Wasserstoff) abgelöst, die ihrerseits ionisiert werden.

Im Lichtbogenbereich bilden diese Gase einen Plasmastrahl von hoher Temperatur mit großer kinetischer Energie. DerWerkstoff schmilzt, die Strahlenenergie drückt den flüssigen Werkstoff aus der entstehenden Schnittfuge. Bei 18 000 bis 25 000 K wird das Metall rasch aufgeschmolzen. Die Wärmeableitung in die Schnittflanken ist gering, da mit hohen Schneidgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann. Auch der Verzug ist gering.

Beim Wasser-Plasmaschneiden erfolgt - abweichend von der üblichen Plasmaschmelztechnik - zusätzlich radiales Einspritzen von Wasser (ca. 3 L/min) in den Plasmastrahl.

Durch die radiale Wasserbewegung bildet sich ein einseitig intensiver wirkendes Plasma, so daß der Schnitt auf der einen Seite fast senkrecht ausfällt, auf der anderen Seite aber bis zu 10° von dieser Idealform abweicht (Gut-Schlecht-Seite).

Der freigesetzte Sauerstoff des Wassers bewirkt einen besonders hohen Energiegehalt des Plasmastrahls und schlackenfreie Schnittflächen und Schnittunterkanten. Entstehende Metalldämpfe und Schneidstäube werden durch das nicht verdampfte Wasser mitgerissen. Zugleich wird der Lärm um etwa 15 dB (A) verringert. Auch die gesundheitsschädlichen Reizgase Ozon, Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid werden im Wassernebel größtenteils gebunden. Darüberhinaus läßt sich eine erhebliche Umweltentlastung dadurch erreichen, daß 10 cm bis 20 cm über einem Wasserbad geschnitten wird.

Eine starke Geräuschentwicklung entsteht durch die hohe Ausströmgeschwindigkeit der Plasmagase. Darüber hinaus wachsen die Geräusche mit zunehmender Stromstärke an.

Bei Anwendung von Stickstoff als Schneidgas wird mit einer Wolframelektrode gearbeitet. Bei Anwendung von Druckluft ist zur Bildung eines stabileren Brennflecks die Elektrode mit Zirkonium oder Hafnium beschichtet. Von der Druckluft mitgerissene, aus dem Druckluftsystem stammende Wassertröpfchen verursachen Elektrodenverschleiß. Daher müssen Mikrofilter verwendet werden.

 

Anwendung

 

Bei allen schmelzschneidbaren, elektrisch leitenden Metallen. Das Verfahren wird vielfach bei nicht brennschneidgeeigneten Metallen von 1,5 bis etwa 120 mm Dicke eingesetzt. Bei Chrom-Nickelstählen liegt die Anwendbarkeitsgrenze z.Zt. bei 200 mm. Anwendung erfolgt auch bei unlegierten und niedriglegierten Stählen bis 15 mm Dicke. Bei Vernachlässigung der Schnittgüte ist das Plasmaschneiden bis 25 mm Werkstückdicke anderen thermischen Trennverfahren überlegen. Eine Reduzierung der Bildung einer "guten" und einer "schlechten" Seite erfordert eine sog. Gitterfertigung.

 

Siehe auch

http://de.wikipedia.org/wiki/Plasmaschneiden

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/CNC_Plasma_Cutting.ogv


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