Schneidverfahren Teil 2: Autogenes Brennschneiden

Allgemein versteht man unter Brennschneiden oder Schneidbrennen alle Schneidverfahren, bei denen Werkstoff verbrannt wird. In den meisten Fällen werden diese Begriffe stellvertretend für das autogene Brennschneiden oder Autogenschneiden verwendet. Bei diesem Schneidverfahren erhitzt eine Flamme den Werkstoff an der Oberfläche bis zum Erreichen seiner Zündtemperatur. Diese liegt zum Beispiel bei Baustahl zwischen 1150 und 1250 °C. Zusätzlich wird Sauerstoff in die Schnittfuge geblasen. Dadurch verbrennt der Werkstoff an dieser Stelle, der Trennprozess beginnt. Im weiteren Verlauf setzt die Verbrennung weitere Wärme frei. Diese erhitzt wiederum den darunter liegenden Werkstoff bis zur Zündtemperatur. Dadurch kann sich der Prozess selbsttätig (autogen) in die Tiefe fortsetzen. Die Metalloxide werden durch die Hitze dünnflüssig und zusammen mit dem Schneidsauerstoff aus der Schnittfuge ausgeblasen.

Brennschneiden erfordert bestimmte Materialeigenschaften

Damit man das Brennschneiden einsetzen kann, müssen jedoch drei Bedingungen erfüllt sein:

1. Die Zündtemperatur des Werkstoffs muss niedriger sein als seine Schmelztemperatur. Ist das Gegenteil der Fall, muss man auf das Schmelzschneiden ausweichen. In Bezug auf Stahl bedeutet das: Niedrig legierte Stähle und Stähle mit geringem Kohlenstoffgehalt sind gut für das Brennschneiden geeignet. Bis zu einem Kohlenstoffanteil von 0,85 % ist ein reines Brennschneiden möglich. Werkzeugstahl oder Gusseisen, die beide einen hohen Kohlenstoffgehalt aufweisen, können nicht durch Brennschneiden getrennt werden. Auch die meisten Legierungselemente erhöhen die Zündtemperatur.
2. Die Metalloxide, die beim Verbrennen entstehen, müssen eine niedrigere Schmelztemperatur haben als der Werkstoff. Denn nur als flüssige Tröpfchen lassen sie sich beim Schneiden aus der Fuge herausblasen. Diese Voraussetzung ist zum Beispiel bei Aluminium-, Chrom- und Nickeloxiden nicht gegeben. Deshalb lassen sich weder Aluminium noch Cr-Ni-Stähle mittels Brennschneiden bearbeiten. Außerdem sollten die Metalloxide zum Ausblasen möglichst dünnflüssig sein. Dies ist bei Aluminium sowie den Legierungselementen Chrom und Silizium nicht der Fall.
3. Der Werkstoff sollte eine nicht zu hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Andernfalls wird die Wärme beim Ansetzen des Schneidbrenners in den gesamten Materialkörper abgeleitet. Damit erhitzt sich das Werkstück gleichmäßig und nicht hauptsächlich an der Schnittfuge. Dadurch entzündet sich der tiefer liegende Werkstoff nicht mehr. Der Prozess setzt sich nicht autogen fort, sondern kommt zum Stillstand. Dies ist der Grund, warum man Kupfer nicht brennschneiden kann.

Eingesetzt wird das autogene Brennschneiden bei un- und niedriglegierten Stählen mit mittleren bis großen Blechdicken. Beliebt ist es für Blechdicken ab 50 mm; oberhalb von 250 mm gibt es derzeit keine Alternative. Hingegen verziehen sich die Bleche durch das Brennschneiden, wenn sie weniger als 5 mm dick sind. Außerdem lässt sich mit dem Verfahren auch Titan trennen, obwohl die Voraussetzungen theoretisch nicht gegeben sind. Genormt ist das Brennschneiden in der DIN 2310-6.

Brennschneidteile müssen nachbearbeitet werden

Beim Brennschneiden entstehen zudem immer Grate und Schlacke. Das liegt daran, dass in erster Linie dicke Bleche mit diesem Verfahren bearbeitet werden. Je dicker das Blech, desto höher muss auch der Energieeinsatz beim Trennen sein. Dadurch und durch das Ausblasen des verflüssigten Werkstoffs sowie der Oxide entstehen scharfkantige Werkstoffreste, die Grate, sowie Ablagerungen der Oxide, die Schlacke. Mit Entgratmaschinen und Schlackenhämmer kann man beides entfernen. Die Entgratmaschinen müssen jedoch die großen und dicken Grate entfernen können. Das funktioniert mit einer Schleifwalze, aber nicht mit Entgratbürsten.