Was ist Autogenschneiden? Verfahren und Vorteile erklärt

Bei Yonglihao Machinery sind wir ein Prototyping-Dienstleister. Laserschneiden ist zwar unser Hauptverfahren für die Bearbeitung von Blechen und Platten, aber es gibt bestimmte Aufträge, bei denen wir nach wie vor das Autogenschneiden einsetzen. Diese auch als Brennschneiden oder Schweißen mit dem Brenner bekannte Methode ist weiterhin ein wichtiger Bestandteil unseres Arbeitsablaufs.

Wir setzen beim Schweißen von dickem Kohlenstoffstahl auf das Autogenschweißen. Diese Methode ist besonders effektiv, wenn Teile für das Schweißen vorbereitet werden müssen. Die Mobilität ist ein weiterer entscheidender Vorteil, weshalb wir das Autogenschweißen für Arbeiten im Außeneinsatz bevorzugen. Die Einhaltung von Lieferzeiten für dicke Bleche wird durch dieses Verfahren erleichtert. Bei dünneren Metallen, wo Präzision entscheidend ist, Laserschneiden bleibt unsere erste Wahl.

In diesem Artikel finden Sie eine verständliche Erklärung des Autogenschweißverfahrens. Sie erfahren mehr über seine praktischen Anwendungen, seine Grenzen und wie Sie feststellen können, wann es die richtige Wahl für Ihr Projekt ist.

Was ist Autogenschneiden?

Das Autogenschneiden ist ein thermisches Verfahren, bei dem Stahl mit einer Sauerstoffflamme vorgewärmt wird. Nach Erreichen der erforderlichen Temperatur oxidiert ein Strahl reinen Sauerstoffs das Metall und schleudert es als Schlacke aus dem Schnitt. Diese Kombination aus Erhitzen und Oxidieren bildet die Grundlage des Autogenschneidens.

Dieses Verfahren eignet sich am besten für Baustahl und viele niedriglegierte Stähle, da sich deren Oxide bilden und rückstandsfrei entfernt werden können. Es ist für ein breites Dickenspektrum von 0,5 mm bis 250 mm anwendbar. Mit speziellen Systemen lassen sich sogar deutlich dickere Metalle bearbeiten.

Wir empfehlen häufig das Autogenschneiden für Stahl, der für Laser zu dick ist. Auch beim Herstellen von Fasen für Schweißarbeiten ist dieses Verfahren hervorragend geeignet. Darüber hinaus ist das Autogenschneiden eine sinnvolle Wahl, wenn die Schnittkante später nachbearbeitet werden soll.

Wie funktioniert das Autogenschneiden?

Das Autogenschneiden ist eine Form der kontrollierten, schnellen Oxidation. Zunächst wird der Stahl auf seine Zündtemperatur erhitzt. Diese liegt typischerweise zwischen 700 und 900 °C, einer hellroten Glut unterhalb des Schmelzpunktes.

Anschließend setzt ein Sauerstoffstrahl eine chemische Reaktion in Gang. Diese Reaktion erzeugt Wärme, bildet Eisenoxid und verdrängt es aus dem Schnitt. Der Sauerstoffstrahl schmilzt also nicht einfach eine Nut, sondern fördert die Oxidation und treibt das geschmolzene Oxid weg.

Ein sauberer Haarschnitt beruht auf vier Schlüsselprinzipien.

• Zunächst muss die Zündtemperatur des Materials unter seinem Schmelzpunkt liegen. Andernfalls würde es einfach schmelzen und fließen, anstatt sauber geschnitten zu werden.
• Zweitens muss der Schmelzpunkt des Oxids niedriger sein als der des Grundmetalls. Dadurch kann es als flüssige Schlacke ausgeblasen werden.
• Drittens muss bei der Reaktion genügend Wärme freigesetzt werden, um die Schnittfront auf Zündtemperatur zu halten.
• Viertens sollte die Reaktion nur wenige Gase erzeugen. Gase würden den Schneidsauerstoff verdünnen.

Deshalb eignet sich das Autogenschweißen gut für unlegierten und niedriglegierten Stahl. Bei Metallen, die hartnäckige Oxide bilden, ist es weniger effektiv. Edelstahl, Gusseisen und Nichteisenmetalle bilden Oxide, die sich nicht leicht entfernen lassen. Spezielle Verfahren wie das Pulverschneiden können hier Abhilfe schaffen, betrachten wir aber als Ausnahmen.

Wichtige Komponenten und ihre jeweilige Funktion

Obwohl ein Autogenschneidsystem auf den ersten Blick einfach erscheinen mag, erfüllt jede Komponente eine spezifische und wichtige Funktion. Die einzelnen Teile arbeiten zusammen und bestimmen Schnittgeschwindigkeit, Schnittqualität und Gesamtstabilität. Daher ist es unerlässlich, die Fehlersuche mit der Überprüfung dieser Schlüsselbereiche zu beginnen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

• Sauerstoffzufuhr (Sauerstoffabschaltung):Schnittgeschwindigkeit und Schnittqualität hängen maßgeblich von der Sauerstoffreinheit ab. Für optimale Ergebnisse sollte der verwendete Schneidsauerstoff mindestens 99,51 % rein sein. Schon ein geringfügiger Abfall der Reinheit kann erhebliche Auswirkungen haben: Er schwächt die Reaktionsintensität und beeinträchtigt die Schlackenabfuhr. Beispielsweise kann eine Verringerung der Sauerstoffreinheit um nur 11 % die Schnittgeschwindigkeit um etwa 15 % reduzieren und den Gasverbrauch um etwa 25 % erhöhen.
• Brenngaszufuhr (Vorwärmung): Brenngas liefert die Hitze, die Stahl zum Zünden benötigt. Es hält die Schnittfront außerdem heiß. Unterschiedliche Brenngase beeinflussen, wie schnell ein Schnitt beginnt und wie sich die Wärme ausbreitet. Eine heißere, fokussierte Flamme dringt tendenziell schneller ein und erzeugt eine kleinere Wärmeeinflusszone.
• Brenner und Düse/Spitze:Der Brenner mischt Brennstoff und Sauerstoff für die Vorwärmflammen und erzeugt durch die Düse den zentralen Schneid-Sauerstoff-Strahl. Die Düsenkonstruktion ist besonders wichtig, da sie den Sauerstoffstrahl vor der Vermischung mit Luft schützt, was die Schnittqualität beeinträchtigt. Auch der Zustand der Düse ist oft die Ursache für Probleme – Verschleiß, Spritzer oder Verstopfungen können einen guten Schneidprozess schnell ruinieren.
• Regler, Schläuche und Sicherheitsausrüstung: Sie spielen eine entscheidende Rolle für einen sicheren und gleichmäßigen Betrieb. Regler steuern Druck und Durchfluss zum Brenner und helfen so, Probleme wie Schlacke, unsaubere Fasen oder Flammeninstabilität zu vermeiden. Schläuche, Rückschlagventile und Flammenrückschlagsicherungen sind ebenfalls unerlässlich für zuverlässige Leistung. Da beim Autogenschneiden brennbare Gase und hochenergetische Flammen zum Einsatz kommen, ist eine sorgfältige Überprüfung dieser Teile stets notwendig. Bei ungleichmäßigen Schnitten prüfen wir zunächst die Drücke und untersuchen die zugehörigen Bauteile genau.
• Brennstoffart:Bei der Verbrennung eines Brenngases entstehen zwei Wärmezonen: ein innerer Kegel (Primärverbrennung) und eine äußere Flamme (Sekundärverbrennung mit Luft). Daher sollten beim Vergleich von Brenngasen neben der Flammentemperatur auch das Brennstoffverhältnis und die Wärmeverteilung berücksichtigt werden.

Acetylen durchdringt Gase tendenziell am schnellsten. Es erzeugt eine sehr heiße und intensive Primärflamme. Propan und Erdgas durchdringen Gase langsamer, sind aber oft günstiger. Mit den richtigen Düsen verbrennen sie sauber. MAPP und Propylen stellen eine gute Alternative dar. Die Wahl des Brennstoffs hängt von der Verfügbarkeit und dem Wärmebedarf ab.

Hauptarten des Autogenschneidens

Manuelles Brennschneiden

Das manuelle Brennschneiden ist ein handgeführtes Verfahren. Es verwendet Gasflaschen, Regler und einen Brenner ohne Bewegungssteuerung. Es eignet sich am besten für Arbeiten, die Mobilität erfordern, wie z. B. Außeneinsätze, Reparaturen und Abbrucharbeiten. Es funktioniert gut an Orten ohne zuverlässige Stromversorgung. Für hohe Genauigkeit, sich wiederholende Teile oder präzise Bohrungen ist es weniger geeignet.

Der Erfolg hängt von der Geschicklichkeit des Bedieners ab. Brennerwinkel, Abstand und Vorschubgeschwindigkeit müssen konstant sein. Dadurch bleibt der Sauerstoffstrahl auf die Schnittlinie ausgerichtet. Für Prototypen nutzen wir manuelles Schneiden als schnelles Hilfsmittel, nicht für Präzisionsarbeiten.

Mechanisiertes Geradschneiden

Beim maschinellen Schneiden kommt ein Schlitten oder eine CNC-Maschine zum Einsatz. Diese steuert Höhe, Bahn und Geschwindigkeit des Brenners. Dadurch werden stabile und gleichmäßige Schnitte an Blechen erzielt. Das Verfahren eignet sich gut für die Serienfertigung, wo es auf reproduzierbare Ergebnisse ankommt. Dies gilt insbesondere für dickere Bleche. Für dünnere Bleche ist es weniger geeignet, da Laserschneiden hier schneller und präziser ist.

Mechanisierte Systeme erleichtern zudem die Festlegung von Standardparametern. Dies ist wichtig, da die Oxyfuel-Schweißung empfindlich auf Geschwindigkeit und Sauerstoffqualität reagiert. Die Mechanisierung reduziert Fehler aufgrund von Bedienungsunterschieden.

Fasenschneiden mit Autogen

Fasenschnitte erzeugen abgewinkelte Kanten zum Schweißen. Dazu gehören V-, Y-, X- und K-Fasen. Sie eignen sich hervorragend für dicke Werkstücke, die für die Schweißung vorbereitet werden müssen. Für Arbeiten mit geringem Wärmeeintrag sind sie weniger geeignet. Auch für kosmetische Kanten oder endgültig dimensionierte Bauteile sind sie nicht optimal.

Das Fasenschneiden bringt zusätzliche Steuerungsvariablen mit sich. Dazu gehören Fasenwinkel, Schnittgeometrie und Kantenrechtwinkligkeit. Aus diesen Gründen sind mechanisierte Vorrichtungen und die sorgfältige Pflege der Schneidspitze hilfreich. Beim Prototypenbau spart das Fasenschneiden oft Zeit bei der nachfolgenden Schweißnahtvorbereitung.

Mehrbrenner-Autogenschneiden

Beim Mehrbrennerschneiden werden mehrere Brenner gleichzeitig eingesetzt. Dies erhöht die Produktivität bei der Bearbeitung von sich wiederholenden Teilen auf einer einzigen Platte. Das Verfahren ist vorteilhaft, wenn sich die Teilegeometrie wiederholt und die Platte dick ist. Bei Aufträgen mit einer hohen Vielfalt an unterschiedlichen Teilen ist es weniger flexibel, da die Rüstzeiten hier die Kosten erhöhen können.

Diese Anordnungen erfordern zudem eine sehr stabile Gaszufuhr. Ein ungleichmäßiger Gasfluss kann zu ungleichmäßiger Schnittqualität an den Brennern führen. Falls ein Brenner schlecht funktioniert, überprüfen Sie zuerst die Düse, die Ausrichtung und den Sauerstoffstrahl.

Wie entscheiden wir zwischen Autogenschneiden und Laserschneiden?

Die Wahl zwischen Autogenschneiden und Laserschneiden erfolgt anhand von vier Faktoren: Materialstärke, Geometrie, Schnittkantenqualität und nachfolgende Bearbeitungsschritte.

Laserschneiden ist in der Regel unsere erste Wahl. Es eignet sich hervorragend für enge Toleranzen und komplexe Formen bei dünnerem Material. Autogenschneiden ist bei zunehmender Materialstärke die bessere Option. Es wird auch bevorzugt, wenn Fasen zum Schweißen benötigt werden. Wir verwenden es außerdem, wenn die Schnittkante geschliffen oder bearbeitet werden soll.

Hier ist unsere Vorgehensweise bei Prototypenfertigungen: Bei dickem Baustahl oder niedriglegiertem Stahl ist das Autogenschneiden schnell und kostengünstig. In der Branche gilt es als optimal für Stahl mit einer Dicke von über 50 mm (2 Zoll). Es ist eine gute Wahl, wenn die Qualität des Plasmaschneidens nicht ausreicht. Für detaillierte Innenformen oder saubere, kleine Bohrungen ist Laserschneiden die bessere Option.

Verwenden Sie Sauerstoff-Kraftstoff-Verfahren, wenn:

• Das Material ist Baustahl oder niedriglegierter Stahl.
• Es ist dickwandig und wirtschaftlich günstig.
• Die Kante wird geschweißt, abgeschrägt oder maschinell bearbeitet.
• Tragbarkeit bzw. geringer Einrichtungsaufwand sind wichtig.

Laser verwenden, wenn:

• Zur Geometrie gehören enge Kurven, feine Schlitze oder kleine Löcher.
• Sie benötigen nur eine minimale Nachbearbeitung und eine präzise Maßhaltigkeit.
• Das Material ist dünn bis mittelstark.

Bewährte Verfahren und häufige Probleme beim Schneiden

Gutes Autogenschneiden erfordert die Kontrolle einiger Parameter. Dazu gehören Sauerstoffreinheit, Düsenzustand, Vorwärmbalance, Schnittgeschwindigkeit und Brennerhöhe. Verändert sich einer dieser Parameter, leidet die Schnittqualität. Es können Schlacke, unsaubere Schleifspuren oder Fasenfehler auftreten.

Hier sind die Kontrollpunkte, die wir verwenden, um konsistente Ergebnisse zu erzielen.

Best-Practice-Prüfpunkte

• Beginnen wir mit der Sauerstoffqualität und dem Sauerstoffstrahl: Ist der Sauerstoffstrom schwach oder turbulent, schlägt der Schnitt fehl. Dies äußert sich in starker Schlackenbildung, rauen Schnittflächen oder dem Verlust des Schnitts bei dicken Blechen.
• Passen Sie die Spitzengröße und die Einstellungen an die Dicke an: Düsentabellen haben ihren Sinn. Sie helfen dabei, Vorwärmstrom, Sauerstoffzufuhr und Schnittgeschwindigkeit optimal aufeinander abzustimmen. Die falsche Düsenwahl führt oft zu einem unsauberen, aber funktionierenden Schnitt.
• Vorheizen als kontrollierten Schritt behandeln, nicht als Ratespiel: Vorwärmen sollte die Schnittkante auf Zündtemperatur bringen. Dabei sollte die Oberkante nicht zu stark anschmelzen. Zu wenig Vorwärmen verlangsamt das Durchstechen. Zu viel Vorwärmen rundet die Oberkante ab und verbreitert den Schnitt.
• Halten Sie die Reisegeschwindigkeit konstant: Der Prozess reagiert empfindlich auf die Geschwindigkeit. Die Oxidationsfront muss an der richtigen Stelle bleiben. Ist die Geschwindigkeit zu hoch, verzögert sich der Schnitt und es entsteht Schlacke. Ist sie zu niedrig, überhitzt die Oberkante.
• Achten Sie auf den Zustand der Plattenoberfläche: Walzzunder, Rost oder Beschichtungen können den Prozess stören. Bei Prototypen spart eine schnelle Oberflächenvorbereitung oft Zeit.

Qualitätskriterien

Ein guter Autogenschnitt zeichnet sich durch eine gleichmäßige Schnittbreite und gleichmäßige Schleifspuren aus. Außerdem haftet nur sehr wenig Schlacke daran. Die Schneide sollte für die gewählte Düse rechtwinklig sein.

Schleifstreifen sind die kleinen Streifen auf der Schnittfläche. Sie sollten gleichmäßig und nicht unregelmäßig aussehen. Zu viel Schmelze an der Oberkante deutet auf zu hohe Hitze oder zu langsamen Vorschub hin. Dicke, harte Schlacke an der Unterkante lässt auf eine zu hohe Vorschubgeschwindigkeit oder einen zu schwachen Sauerstoffstrahl schließen.

Beachten Sie auch die metallurgischen Eigenschaften. Beim Autogenschweißen entsteht eine Wärmeeinflusszone (WEZ). Je nach Stahlsorte kann es in der Nähe der Schnittkante zu einer Härtung kommen. Soll das Bauteil geschweißt werden, planen Sie die Schweißnahtvorbereitung und die Kantenbearbeitung ein.

Fehlerbehebung

Abschluss

Bei Yonglihao Machinery, unserem Laserschneidservice Das Autogenschweißen ist unser Hauptverfahren für hochpräzise Profile und dünnere Werkstücke. Für dicken Kohlenstoffstahl, Schweißnahtvorbereitung und Zuschnitte vor Ort ist das Autogenschweißen jedoch nach wie vor eine der zuverlässigsten und kostengünstigsten Lösungen. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welches Verfahren für Ihr Werkstück geeignet ist, beraten wir Sie gerne. Wir beginnen üblicherweise mit der Prüfung des Materials, der Dicke, der Anforderungen an die Kantenqualität und eventueller weiterer Schweiß- oder Bearbeitungspläne.

Bei Yonglihao Machinery ist Laserschneiden in unserem Arbeitsablauf die erste Wahl für Präzision und dünnere Materialien.

Aber für dicken Kohlenstoffstahl, Schweißnahtvorbereitungsfasen und das Schneiden vor Ort ist das Autogenschweißen ein sehr zuverlässiges und kostengünstiges Verfahren.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Methode für Ihr Bauteil geeignet ist, helfen wir Ihnen gerne weiter. Wir beginnen üblicherweise mit der Prüfung des Materials, der Dicke, der Anforderungen an die Kantenqualität und etwaiger späterer Schweiß- oder Bearbeitungspläne.

Häufig gestellte Fragen

Welcher typische Dickenbereich wird beim Autogenschneiden angewendet?

Autogenschweißen ist gängig für Stahlstärken von 0,5 mm bis 250 mm. Grobblechschneidanlagen können deutlich dickere Bleche bearbeiten. Manche Anlagen können Stahl bis zu einer Dicke von 900 mm (35 Zoll) schneiden. Die tatsächliche Grenze hängt vom Brenner, der Gaszufuhr und der Düse ab.

Welche Stahlsorten eignen sich am besten für das Autogenschneiden?

Am besten eignen sich kohlenstoffarmer (Bau-)Stahl und viele niedriglegierte Stähle. Sie entzünden sich unterhalb ihres Schmelzpunktes. Ihre Oxide können als Schlacke weggeblasen werden. Kohlenstoffreiche Stähle können empfindlicher gegenüber Härtung und anderen Problemen sein.

Warum ist die Sauerstoffreinheit so wichtig?

Die Reinheit beeinflusst Intensität, Geschwindigkeit und Kantenqualität der Reaktion. Ein Abfall der Sauerstoffreinheit um 1% kann die Reaktionsgeschwindigkeit um 25% verringern und den Gasverbrauch um 25% erhöhen. Auch der Zustand von Düse und Spitzen ist wichtig. Sie verhindern, dass sich der reine Sauerstoffstrom mit Luft vermischt.

Welches Brenngas sollte ich wählen: Acetylen, Propan, MAPP, Propylen oder Erdgas?

Wählen Sie das Gas anhand von Durchstoßgeschwindigkeit, Hitze, Kosten und Ihrer Ausrüstung. Acetylen ist am heißesten (ca. 3160 °C) und durchsticht am schnellsten. Propan (ca. 2828 °C) und Erdgas (ca. 2770 °C) sind langsamer, können aber günstiger sein. Achten Sie stets darauf, dass das Gas zur passenden Düsenform und den richtigen Einstellungen passt.

Wie lässt sich eine raue Schnittkante am schnellsten verbessern?

Überprüfen Sie zunächst den Zustand der Düse und die Sauerstoffreinheit. Kontrollieren Sie anschließend Ihre Schweißgeschwindigkeit und die Vorwärmung. Eine verschlissene oder verstopfte Düse ist eine häufige Ursache für raue Kanten. Überprüfen Sie danach die Ausrichtung des Brenners und den Zustand der Plattenoberfläche.

Ist das Autogenschneiden sicher für Prototypenumgebungen?

Ja, sofern Sie die Sicherheitsregeln strikt einhalten. Verwenden Sie Flammenrückschlagsicherungen, prüfen Sie auf Leckagen und tragen Sie die vorgeschriebene Schutzausrüstung. Bedienen Sie Regler stets sachgemäß. Sollten Sie eine Fehlzündung feststellen oder vermuten, stellen Sie die Arbeit ein. Überprüfen Sie alle Geräte, bevor Sie die Arbeit wieder aufnehmen.