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Autogenes Brennschneiden

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Was bedeutet Autogenschneiden?

Auf welchen Grundlagen beruht das Autogenschneiden und warum ist dieses Verfahren gerade beim Trennen von Baustahl die wirtschaftlichste Fertigungslösung? Hier finden Sie technische Erläuterungen mit leicht verständlichem Fachwissen zur Funktionsweise, Anwendungen und Vorteile dieses thermischen Trennverfahrens.

Thermische Schneidverfahren in der Übersicht

Die thermischen Schneidverfahren werden in die drei Verfahrensprinzipien autogenes Brennschneiden, Plasmaschneiden und Laserschneiden untergliedert. Die Wahl des richtigen Verfahrens ist dabei vom zu schneidenden Werkstoff, Materialstärke und der erforderlichen Qualität der Schnittkante abhängig. So kommt Autogenschneiden meist für un- und niedriglegierte Metalle im Dickenbereich von 40 – 200 mm und der Plasmastrahl bei mittleren Materialstärken bis 40 mm zum Einsatz. Dagegen besticht der Laser gerade im Dünnblechbereich und garantiert die höchste Schnittqualität.

Eine Gemeinsamkeit aller thermischen Trennverfahren ist die punktgenaue Energieeinbringung und ein leistungsstarker Schneidgasstrahl.

Autogenschneiden - Definition

Autogenschneiden ist ein über 100 Jahre altes Trennverfahren für Stahl im großen Materialstärkenbereich und zählt auch heute noch zu den wichtigsten Schneidverfahren in der Metallverarbeitung. Gerade in vielen Bereichen der Schwerindustrie gibt es zum autogenen Brennschneiden keine Alternative, da der Laser- oder Plasmastrahl ab 40 mm Materialstärke aus wirtschaftlichen Aspekten nicht geeignet ist. Beim Schneidprozess wird die Trennstelle auf Zündtemperatur erwärmt und anschließend von einem Gasstrahl getrennt. Dabei verbrennt der Werkstoff, weshalb dieses Verfahren auch als Brennschneiden bezeichnet wird. Durch modernste Schneidbrenner und einem hohen Automatisierungsgrad festigt die Autogenschneidtechnik auch in der heutigen Zeit seine Marktstellung und wird auch in Zukunft eine Basistechnologie der Metallverarbeitungsindustrie sein.

Aufnahme eines Schneidprozesses beim autogenen Brennschneiden

Auf welchen Grundlagen beruht die Funktionsweise?

Unlegierte Stähle verbrennen in reinem Sauerstoff beim Überschreiten ihrer Entzündungstemperatur, welche mit ca. 1.200 °C unterhalb der Schmelztemperatur liegt. Dieser Prozess ist die Grundlage der Funktionsweise der Autogenschneidtechnik. Beim Schneidprozess wird die Anschnittstelle mit einer Sauerstoff-Brenngas-Flamme bis auf die Entzündungstemperatur erwärmt und im Anschluss der Sauerstoff zum Schneiden zugeführt. Dabei verbrennt der Sauerstoff am glühend heißen Schnittpunkt und das entstehende Eisenoxid sowie die geschmolzenen Schneidrückstände werden mit dem Sauerstoffstrahl aus der Schnittfuge geblasen. Durch die Hitzebildung ist dabei ein gleichbleibender Verbrennungsprozess in Tiefe und Vorschubrichtung gewährleistet und der Schneidvorgang entlang der Schnittkontur beginnt.

Dabei ist zu beachten: Bei einer optimalen Schnittgeschwindigkeit entstehen Schnittfugen mit senkrecht verlaufenden Schnittmarkierungen.

Bildliche Darstellung des autogenen Schneidprozesses

Welche Verfahrensparameter beeinflussen die Schnittqualität?

Die Oberflächengüte und Form der Schnittfuge ist beim Autogenschneiden von zahlreichen Fertigungsfaktoren abhängig. Dabei dient der Rillenverlauf an den Schnittfugen als Qualitätsmerkmal, da bei einer optimalen Schnittgeschwindigkeit senkrecht verlaufende Schnittmarkierungen entstehen. Die Oberflächenbeschaffenheit wird dabei vom Düsenabstand, der Vorschubgeschwindigkeit, Größe der Schneiddüse, den Betriebsgasen und der Werkstoffdicke und Zusammensetzung bestimmt. Doch ist eine falsche Schnittgeschwindigkeit meist der häufigste Fehler, welcher die Oberflächenqualität beim autogenen Brennschneiden beeinflusst.

Die Schnittqualität ist beim Autogenschneiden abhängig von

  • Betriebsgase
  • Schnittgeschwindigkeit
  • Größe der Schneiddüse
  • Düsenabstand zur Schnittkante
  • Materialstärke und Zusammensetzung

Fertigungsbeispiele zum Autogenschneiden

Welche Betriebsgase kommen zur Anwendung?

Beim Bearbeitungsprozess werden als Brenngase meist Acetylen oder Propan verwendet. Wichtige Anforderungsmerkmale sind dabei die Flammtemperatur, Entzündungsgeschwindigkeit und Primärflammenleistung, welche alle im oberen Bereich liegen sollten. Für den Brennvorgang sollte Sauerstoff mit einem hohen Reinheitsgehalt von mindestens 99,5 % verwendet werden, da die Schnittgeschwindigkeit bei einer Reinheit von 98,5 % bereits um 15 % reduziert wird.

Sicherheit beim Autogenschneiden nach GefStoffV

Schutzmaßnahmen bei der Nutzung von Brennschneidanlagen oder handgeführten Autogen-Brennern sind für Unternehmen in der Gefahrstoffverordnung (GefstoffV) festgelegt. Ein heller Lichtbogen, glühende Materialspritzer, ein hoher Lärmpegel oder giftige Gase (Ozon, Stickoxide) sind beim Autogenschneiden unerwünschte Begleiterscheinungen, welche die Gesundheit von Mitarbeitern gefährden können.

Doch gilt grundsätzlich: Alle schweißtechnischen Arbeiten sollten nur mit speziellen Absaugvorrichtungen zum Schutz der Atemwege und mit einem passenden Augenschutz ausgeführt werden.

Wo kommt Autogenschneiden zum Einsatz?

In allen Bereichen, wo Metalle mit großen Materialstärken wirtschaftlich getrennt oder zum Schweißen vorbereitet werden müssen, kommt die Autogenschneiden zum Einsatz. Gerade im Schiffsbau, Maschinenbau oder als mobile Schneidbrenner auf Baustellen und Schrottplätzen findet das autogene Brennschneiden vielfältige Anwendungen. So können Brennteile als Bauelemente und metallische Konstruktionen aus un- und niedriglegierten Stahlsorten wirtschaftlich hergestellt werden.

Notwendige Arbeitsschutzmaßnahmen
  • Technische Maßnahmen: Verwendung von Absauganlagen zum Schutz vor Gasen, Rauch, Dampf oder heißen Materialspritzern.
  • Substitutionen: Ein hohes Fertigungswissen ermöglicht oft den Einsatz von Verfahren oder Werkstoffen mit einem geringeren Gesundheitsrisiko.
  • Schutzbekleidung (PSA): Tragen von personenbezogener Schutzkleidung wie Brillen, Lärmschutz oder feuerfester Arbeitskleidung.
  • Organisatorische Schutzmaßnahmen: Regelmäßige Unterweißungen des Arbeitsschutzbeauftragten der Mitarbeiter.
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