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Beste Methode zum Stahlblech-Schneiden

Welche Methode ist die Beste für Stahlblechschneiden?

Es gibt viele Möglichkeiten zum Schneiden von Stahlblech, von denen einige für die Automatisierung geeignet sind, andere nicht. Einige eignen sich für dünneres Blech, andere für dickeres. Manche sind schnell, manche sind langsam. Manche sind kostengünstig, manche teuer. Und manche sind genau, manche nicht. Dieser Artikel wirft einen kurzen Blick auf die vier wichtigsten Verfahren, die auf CNC-Formschneidemaschinen eingesetzt werden, vergleicht die Stärken und Schwächen der einzelnen Verfahren und gibt dann einige Kriterien an, anhand derer Sie entscheiden können, welches Verfahren für Ihre Anwendung am besten geeignet ist.

  • Autogen
  • Plasma
  • Laser
  • Wasserstrahl
Stahlblechlaserschneiden

Autogenschneiden – Brennschneiden

Autogenes Brennschneiden ist das bei weitem älteste Schneidverfahren, das bei Stahl angewendet werden kann. Es wird allgemein als einfaches Verfahren angesehen, und die Ausrüstung und die Verbrauchsmaterialien sind relativ kostengünstig. Ein Autogenbrenner kann sehr dicke Bleche durchtrennen, was in erster Linie durch die Sauerstoffmenge begrenzt wird, die zugeführt werden kann. Es ist nicht ungewöhnlich, dass man mit einem Autogenbrenner durch 20 cm Stahl schneiden kann. Beim Formschneiden von Stahlblech werden jedoch überwiegend dünnere Bleche bearbeitet.

Bei richtiger Einstellung liefert ein Autogenbrenner eine glatte, quadratische Schnittfläche. An der Unterkante befindet sich nur wenig Schlacke, und die Oberkante ist durch die Vorwärmflammen nur leicht gerundet. Diese Oberfläche ist für viele Anwendungen ohne weitere Behandlung ideal geeignet.

Autogenes Schneiden ist ideal für Bleche mit einer Dicke von mehr als 2 bis 3 cm, kann aber mit einigen Schwierigkeiten auch bis zu einer Blechdicke von etwa einem halben cm eingesetzt werden. Es handelt sich um einen relativ langsamen Prozess, der bei 3 cm dickem Material bei etwa 40 cm pro Minute endet. Ein weiterer Vorteil des Autogenschneidens besteht darin, dass Sie problemlos mit mehreren Brennern gleichzeitig schneiden können, wodurch sich Ihre Produktivität vervielfacht.

Plasmaschneiden

Das Plasmaschneiden ist ein großartiges Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen, das wesentlich höhere Geschwindigkeiten als das autogene Schneiden bietet, aber Abstriche bei der Kantenqualität macht. Das ist der Punkt, an dem das Plasmaschneiden knifflig ist. Die Kantenqualität hat einen Sweet Spot, der je nach Schneidstrom im Allgemeinen zwischen 0,5 cm und 4 cm liegt. Die Rechtwinkligkeit der Kante leidet, wenn die Platte sehr dünn oder sehr dick wird (außerhalb des eben genannten Bereichs), auch wenn die Kantenglätte und die Krätzeleistung noch recht gut sein können.

Plasmageräte können im Vergleich zu Autogenbrennern teuer sein, da ein komplettes System eine Stromversorgung, einen Wasserkühler (bei Systemen über 100 Ampere), eine Gassteuerung, Brennerleitungen, Verbindungsschläuche und -kabel sowie den Brenner selbst erfordert. Aber die höhere Produktivität von Plasma im Vergleich zu Autogen macht die Kosten für das System in kürzester Zeit wett.

Sie können mit mehreren Brennern gleichzeitig plasmaschneiden, aber der zusätzliche Kostenfaktor beschränkt dies normalerweise auf zwei Brenner. Einige Kunden entscheiden sich jedoch für bis zu drei oder vier Plasmasysteme auf einer Maschine, aber das sind in der Regel High-End-Hersteller, die eine große Menge derselben Teile schneiden, um eine Produktionslinie zu unterstützen.

Laserschneiden

Das Laserschneiden eignet sich zum Schneiden von Stahl mit einer Dicke von bis zu etwa 3 cm. Jenseits der 2,5-cm-Grenze muss alles stimmen, damit es zuverlässig funktioniert, einschließlich des Materials (Laserstahl), der Gasreinheit, der Düsenbeschaffenheit und der Strahlqualität.

Das Laser ist kein sehr schnelles Verfahren, da es sich bei Stahl im Grunde nur um ein Brennverfahren handelt, bei dem die extreme Hitze eines fokussierten Laserstrahls anstelle einer Vorwärmflamme genutzt wird. Die Geschwindigkeit wird daher durch die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion zwischen Eisen und Sauerstoff begrenzt. Der Laser ist jedoch ein sehr präzises Verfahren. Es erzeugt eine sehr schmale Schnittfuge und kann daher sehr präzise Konturen und genaue kleine Löcher schneiden. Die Kantenqualität ist in der Regel sehr, sehr gut, mit extrem kleinen Zacken und Verzögerungslinien, sehr eckigen Kanten und wenig bis gar keiner Krätze.

Ein weiterer Pluspunkt des Laserverfahrens ist seine Zuverlässigkeit. Die Lebensdauer der Verbrauchsmaterialien ist sehr lang, und die Maschinenautomatisierung ist sehr gut, so dass viele Laserschneidarbeiten durchgeführt werden können.

Aufgrund der Komplexität der Strahlführung eignen sich CO2-Laser nicht für das Schneiden mit mehreren Köpfen auf derselben Maschine. Bei Faserlasern hingegen ist das Schneiden mit mehreren Köpfen möglich.

Wasserstrahlschneiden

Das Wasserstrahlschneiden eignet sich auch sehr gut zum Schneiden von Stahl, wobei ein glatter und äußerst präziser Schnitt erzielt wird. Die Genauigkeit des Wasserstrahlschneidens kann die des Laserschneidens übertreffen, da die Kantenglätte besser sein kann und es keine Wärmeverformung gibt. Außerdem ist das Wasserstrahlschneiden nicht wie das Laser- und Plasmaschneiden in der Dicke begrenzt. Die praktische Grenze des Wasserstrahlschneidens liegt bei etwa 15 bis 20 cm, da das Schneiden dieser Dicke sehr viel Zeit in Anspruch nimmt und der Wasserstrahl dazu neigt, sich zu verziehen.

Der Nachteil des Wasserstrahlschneidens sind die Betriebskosten. Die Anschaffungskosten sind in der Regel etwas höher als beim Plasmaschneiden, was auf die hohen Kosten für eine Verstärkerpumpe zurückzuführen ist, aber nicht so hoch wie beim Laserschneiden. Die Kosten pro Betriebsstunde beim Wasserstrahlschneiden sind jedoch wesentlich höher, was in erster Linie auf die Kosten für das Granatabriebmittel zurückzuführen ist, das für den Schnitt verwendet wird.

Das Wasserstrahlschneiden eignet sich auch für das Schneiden mit mehreren Schneidköpfen, und dies kann sogar mit einer einzigen Verstärkerpumpe durchgeführt werden. Jeder zusätzliche Schneidkopf erfordert jedoch einen zusätzlichen Wasserdurchfluss, der entweder eine größere Pumpe oder eine kleinere Öffnung erfordert.

Autogenschneiden Brennschneiden

Kriterien für die Entscheidung

Wie treffen Sie also die beste Entscheidung für ein bestimmtes Verfahren?

1. Beginnen Sie mit der Dicke.
Überlegen Sie, mit welchen Dicken Sie arbeiten wollen.

2. Berücksichtigen Sie die Anforderungen an Genauigkeit und Kantenqualität:
Können Sie die Kantenqualität des Plasmas akzeptieren? Die meisten Werkstücke aus Stahlblech können mit einem Plasmaschnitt gut geschweißt werden.
Können Sie die Wärmeeinflusszone von Autogen, Plasma oder Laser akzeptieren? Wenn nicht, verwenden Sie Wasserstrahl.

3. Überlegen Sie, was wichtiger ist: Produktivität oder Kosten?
Wenn die Produktionsrate am wichtigsten ist, sollten Sie vom Wasserstrahl Abstand nehmen.
Wenn niedrige Anfangsinvestitionen und niedrige Betriebskosten am wichtigsten sind, sollten Sie sich für Autogen entscheiden.

4. Ausschlaggebend: Toleranz für sekundäre Operationen

Können Sie gelegentliche Krätze auf der Unterseite der Platte tolerieren? Wenn nicht, verwenden Sie Wasserstrahl oder Laser.

Erfordern Sekundärbearbeitungen perfekt runde Löcher? Wenn ja, verwenden Sie Wasserstrahl oder Laser.

5. Verwendung von mehreren Werkzeugen

Eignen sich die Teile für das Schneiden mit 2, 4 oder mehr Brennern? Dann ist Autogenschneiden dem Plasma- oder Laserschneiden überlegen. Das Schneiden mit mehreren Plasmabrennern ist möglich, wird aber teuer, wenn man die Anfangsinvestition für die gesamte Ausrüstung bedenkt. Beim Wasserstrahlschneiden können mehrere Wasserstrahldüsen mit einer einzigen Verstärkerpumpe betrieben werden, wenn Sie eine Pumpe mit einer ausreichend hohen Durchflussrate kaufen, um mehrere Schneidköpfe zu unterstützen. Das Laserschneiden ist traditionell auf einen einzigen Schneidkopf beschränkt, obwohl der Faserlaser die Möglichkeit eröffnet, mit mehreren Schneidköpfen gleichzeitig zu schneiden.

6. Kombinierte Verwendung

Eine weitere Überlegung, die jeder Kalkulation einen Strich durch die Rechnung macht, ist die Idee des Multiprozess-Schneidens – die Anwendung von zwei dieser Schneidverfahren auf ein und dasselbe Teil. Die logischste Kombination von Verfahren sind Wasserstrahl und Plasma oder Wasserstrahl und Autogen. Mit der neuen Faserlasertechnologie ist es nun möglich, Laser und Plasma oder Laser und Autogen zu kombinieren. Der Vorteil des Multiprozess-Schneidens ist die Möglichkeit, für einige Konturen das langsamere, genauere Verfahren zu verwenden und für andere Konturen auf das schnellere und kostengünstigere Verfahren umzuschalten. Das Ergebnis ist die Herstellung von Teilen mit der erforderlichen Genauigkeit, aber zu weitaus geringeren Kosten, als wenn Sie das gesamte Teil mit dem hochpräzisen Verfahren schneiden würden.

Zusammenfassung

Die Überschneidung der Dickenbereiche und Möglichkeiten dieser vier Verfahren macht es schwer, sich für ein bestimmtes Baustahlteil zu entscheiden, welches Verfahren verwendet werden soll. Verarbeiter oder Stahlservicezentren, die ein breites Spektrum an Werkstoffen schneiden müssen, verfügen daher häufig über Maschinen, die mit zwei oder mehr Schneidverfahren ausgestattet sind. Manchmal besteht die einzige Möglichkeit, herauszufinden, welches Verfahren für ein bestimmtes Teil optimal ist, darin, es auf verschiedene Arten auszuprobieren und zu sehen, welches Verfahren am besten funktioniert.

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