Wie der Luftdruck den Schneidbereich beeinflusst

Der Luftdruck ist einer der wichtigsten Parameter, die die Schnittqualität (insbesondere die Qualität der Schnittflächen) beeinflussen. Seine Wirkung lässt sich nicht pauschal als „gut“ oder „schlecht“ beschreiben, sondern als „optimaler Bereich“, der präzise auf Parameter wie Schnittgeschwindigkeit, Leistung/Stromstärke usw. abgestimmt werden muss. Im Allgemeinen gilt:Der Einfluss des Luftdrucks auf den Schneidquerschnitt zeigt sich hauptsächlich in der Situation der hängenden Schlacke, der Schnittrauheit, der Schlitzbreite und der Unterkante.Die folgenden beiden Fälle sollen im Detail erläutert werden:

1. Laserschneiden (beispielsweise sauerstoffunterstütztes Schneiden von Metall)

Beim Laserschneiden besteht die Hauptrolle des Gases (wie Sauerstoff, Stickstoff) darin:

• Hilfsverbrennung (Sauerstoff):Exotherme Reaktion mit Metall, die die Energie erhöht.
• Den Schlacken wegblasen:Das geschmolzene Material im Schlitz wird weggeblasen, um einen sauberen Schnitt zu erzeugen.
• Schützen Sie die Linse und das Waffengehäuse:um zu verhindern, dass Spritzer die optischen Komponenten beschädigen.

Auswirkungen von niedrigem Luftdruck:

• Unebenheiten und stark anhaftende Schlacke sind die gravierendsten Folgen. Unzureichender Luftdruck verhindert, dass das flüssige Metall am Schnittgrund effektiv und rechtzeitig abgeführt wird. Es haftet am Blechboden und bildet eine schwer zu entfernende Schlacke (einen Grat). Gleichzeitig erstarrt das nicht abgeführte flüssige Metall wieder, wodurch die Schnittfläche rau und uneben wird und Streifen entstehen.
• Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit: Um die Schlacke abzublasen, kann es erforderlich sein, die Schnittgeschwindigkeit zu reduzieren, da sonst kein Durchtrennen möglich ist und die Produktionseffizienz beeinträchtigt wird.
• Es kann vorkommen, dass der Schneidvorgang nicht gelingt: Im Extremfall ist der Luftdruck zu niedrig, um die geschmolzene Schicht zu durchdringen, wodurch der Schneidvorgang unterbrochen wird.

Auswirkungen von hohem Luftdruck:

• Der Querschnitt führt zu Wirbelbildung und erhöhter Rauheit: Zu hoher Gasdruck erzeugt im Spalt eine turbulente Strömung anstelle einer stabilen laminaren Strömung. Diese Turbulenz stört den normalen Fluss des geschmolzenen Metalls und die Ausbildung eines regelmäßigen seitlichen Wirbels an der Schnittkante, wodurch der Schnitt zwar ein blütenartiges Aussehen erhält, aber an Glätte verliert.
• Der Schnittspalt verbreitert sich: Das Hochdruckgas bewirkt eine Art „Aufblasen“ des Laserfokus, wodurch der obere und untere Teil des Schnittspalts breiter als normal werden und die Genauigkeit abnimmt.
• Der Boden des Schnitts ist überbrannt oder keilförmig: Das unter hohem Druck stehende Gas bringt zu viel Hitze an den Boden der Platte, was zu einer übermäßigen Verbrennung des Bodenmaterials führt. Dadurch bildet sich eine größere Unterkante (sogar abgerundete Ecken), und der Schnitt weist eine keilförmige Gestalt mit breiter Oberseite und schmaler Unterseite auf, anstatt eines vertikalen Querschnitts.
• Abgase erhöhen die Kosten: Unnötig hoher Druck führt direkt zu höheren Gaskosten.

Optimaler Luftdruck:

• Die Einstellungen müssen umfassend auf das Material, die Dicke, die Schnittgeschwindigkeit und die Lasereffizienz der Platte abgestimmt werden.
• Bei dicken Platten ist in der Regel ein höherer Luftdruck erforderlich, um sicherzustellen, dass genügend Energie vorhanden ist, um die Schlacke am Boden wegzublasen.
• Bei der Zufuhr von Sauerstoff muss bei der Einstellung des Luftdrucks auch die Abstimmung auf die Verbrennungsreaktion berücksichtigt werden.

2. Plasmaschneiden

• Beim Plasmaschneiden ist Gas (und Wasser) das Medium, das den Plasmabogen erzeugt, und es ist auch die Energie, die das geschmolzene Material wegbläst und den Bogen eingrenzt.

Auswirkungen von niedrigem Luftdruck:

• Der Lichtbogen ist instabil und bricht leicht ab: Der Druck reicht nicht aus, um einen stabilen und konzentrierten Plasma-Lichtbogen zu bilden.
• Die Schneidenergie wird reduziert und der Schnitt kann nicht vollständig durchgeführt werden: Die Energie und Geschwindigkeit des Plasmabogens reichen nicht aus, um das Material effektiv zu schmelzen und wegzublasen, insbesondere beim Schneiden dickerer Platten.
• Starke Schlackenbildung: Ähnlich wie beim Laserschneiden lässt sich die Schlacke nicht effektiv entfernen, was zu vermehrtem Schlackenrückstand am Boden führt.
• Der Schnitt ist „bogenförmig“: Der Schnitt nimmt eine V-Form mit breitem oberen und schmalem unteren Ende an, da der Bogen unten nicht genügend Energie besitzt, um vertikal zu schneiden.

Auswirkungen von hohem Luftdruck:

• Der Lichtbogen wird „ausgeblasen“, und die Energie ist nicht konzentriert: Zu hoher Gasdruck führt zu einer zu starken Divergenz des Plasma-Lichtbogens und damit zu einer Verringerung der Energiedichte. Obwohl die Luftströmungsgeschwindigkeit sehr hoch ist, kann die Schneidenergie, insbesondere bei dicken Blechen, abnehmen.
• Erhöhter Elektroden- und Düsenverschleiß: Hoher Druck bedeutet höhere Arbeitsintensität, was die Lebensdauer der Verschleißteile (Elektroden, Düsen) erheblich verkürzt.
• Der obere Teil des Schnitts schmilzt und bildet eine „trichterförmige Öffnung“: Der divergente Lichtbogen schmilzt den oberen Teil des Schnitts übermäßig auf, wodurch ein umgekehrtes V-förmiger Schnitt mit breitem oberen und schmalem unteren Ende entsteht, was ein typisches Merkmal des Plasmaschneidens mit übermäßigem Luftdruck ist.
• Unebenheiten im Schnittbereich: Ein instabiler Bogen führt zu tieferen Rillen und Wellenbildung.

Optimaler Luftdruck:

• Die vom Hersteller des Plasma-Stromversorgungsgeräts empfohlenen Parameter für das jeweilige Gerät, die Düsenöffnung und die Blechart/-dicke müssen unbedingt eingehalten werden. Beim Plasmaschneiden gelten besonders strenge Anforderungen an die Druckanpassung.

Zusammenfassende Vergleichstabelle

Schlussfolgerungen und Empfehlungen

1. Es gibt keinen universellen Wert:Der optimale Druckwert hängt vom jeweiligen Schneidverfahren (Laser/Plasma), der Materialart, der Dicke, der Schnittgeschwindigkeit und anderen Prozessparametern ab.

2. Durch Probeschnitt ermitteln:Die zuverlässigste Methode ist das Ausprobieren des Schneidens. Bei gleichbleibender Leistung und Drehzahl wird der Luftdruck feinjustiert, die Veränderung des Schnittquerschnitts beobachtet und der Luftdruckwert ermittelt, der die geringste Schlackenbildung, den glattesten Schnittquerschnitt und die beste Vertikalität der Schnittfuge ergibt.

3. Achten Sie auf die Gesamtübereinstimmung:Der Luftdruck muss genau auf die Schnittgeschwindigkeit abgestimmt sein. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit erfordert in der Regel eine entsprechende Erhöhung des Luftdrucks, um sicherzustellen, dass die Schlacke rechtzeitig weggeblasen wird.

4. Sicherstellen der Qualität der Gasquelle:Neben dem Druck sind auch die Reinheit und Trockenheit des Gases von großer Bedeutung, insbesondere beim Laserschneiden und Plasmaschneiden von hochreflektierenden Materialien.

Wenn sich die Qualität des Schnittguts als mangelhaft erweist, ist der Luftdruck einer der wichtigsten Parameter, der als erstes überprüft und angepasst werden muss.