Plasmaschneiden: Technologie und Funktionsprinzip

Beim Plasmaschneiden wird ein eingeschnürter Lichtbogen verwendet, der Metall durch Schmelzen entlang der Schnittlinie problemlos schneiden kann. Das durch die Lichtbogenentladung strömende Gas ist stark ionisierend und erzeugt einen Plasmastrahl, der geschmolzenes Metall aus dem Schnitt entfernt.

Das Plasmaschneiden von Metall erfolgt durch Zünden eines Lichtbogens zwischen dem Metallwerkstück und einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode im Schneidkopf. Gasentladungs-Lichtbogenplasma hat eine sehr hohe Temperatur von 5.000 bis 200.000 °C. Die verwendeten Gase erzeugen das Plasma und schützen die Wolframelektrode vor Oxidation. Stickstoff, Argon, Argon-Stickstoff-Gemische, Luft und Wasserstoff werden erfolgreich für diesen Zweck eingesetzt. Die Elektrode besteht aus lanthaniertem Wolfram der Güteklasse VL-15 und befindet sich in der Düse des Plasmabrenners. Der entstehende Plasmastrahl hat eine hohe Durchflussrate, eine längliche Kegelform und sein Austritt entspricht dem Düsenquerschnitt.

Das Plasmaschneiden erfolgt mit einer Gleichstromquelle, wobei der Minuspol mit der Wolframelektrode und der Pluspol mit der wassergekühlten Düse verbunden ist. Der Lichtbogen selbst brennt zwischen Elektrode und Düse. Durch die Zufuhr eines Gasgemisches aus dem Hohlraum der Düse entsteht ein Plasmastrahl, der das Metall schneidet.

Plasmaschneiden wird für dünne Metalle verwendet. Die Geschwindigkeit hängt von den mechanischen und chemischen Eigenschaften des Metalls sowie den Schneidparametern ab. Diese Art des Schneidens kann nicht nur mechanisch, sondern auch manuell durchgeführt werden. Plasmaschneiden eignet sich, wenn andere Schneidmethoden schwierig oder sogar unmöglich sind. Dies gilt für das Schneiden von korrosionsbeständigen legierten Stählen, Magnesium, Aluminium, Kupfer, Titan und Gusseisen. Während des Schneidvorgangs ist das Metall nicht in den Stromkreis des Lichtbogens einbezogen; der Lichtbogen brennt selbstständig. Eine Besonderheit beim Schneiden von Aluminium und seinen Legierungen mit einer Dicke von 5 bis 20 mm besteht darin, dass dieser Prozess in Stickstoff und bei Dicken von 20 bis 150 mm in Stickstoff-Wasserstoff-Gemischen erfolgt. Die Verwendung eines Argon-Wasserstoff-Gemisches mit 35-50% Wasserstoff verbessert die Qualität der Schnittfläche. Beim Schneiden von rostfreiem Stahl bis zu einer Dicke von 20 mm wird reiner Stickstoff verwendet, und bei Dicken zwischen 20 und 50 mm wird ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff (jeweils 50%) verwendet. Zum Schneiden von Baustahl bis 50 mm Dicke wird Druckluft als Arbeitsgas verwendet.

Plasmaschneidanlagen ermöglichen präzises und hochwertiges Metallschneiden. Die Maschine KHARKOV-P schneidet Bleche mit einer Länge von bis zu 1550 mm und einer Breite von 3000 mm, wobei die Blechdicke je nach Metallart und -beschaffenheit zwischen 3 und 32 mm liegt. Die Brennergeschwindigkeit liegt zwischen 100 und 20.000 mm/min, die Leistungsaufnahme des Plasmagenerators beträgt 16 kW. Die Maschine NiPrintRJ-180E verfügt über automatisches Schneiden, Luftplasmaschneiden und kann verschiedene Blechdicken schneiden.

CNC-Plasmaschneidanlagen mit Haypertherm ermöglichen die schnelle und qualitativ hochwertige Herstellung hochkomplexer Produkte bei maximaler Wiederholgenauigkeit. Die Bedienung des Geräts ist leicht zu erlernen, grundlegende Computerkenntnisse reichen aus.