Autogenes Brennschneiden

Praxisnahes Fachwissen über die Funktionsweise, Anwendungen, Vorteile und Schnittkosten des autogenen Brennschneidens.

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Was bedeutet Autogenschneiden?

Auf welchen Grundlagen beruht das autogene Brennschneiden 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

Brennteile aus Baustahl mit geraden und angefasten Schnittkanten
Ansicht der Schnittkante für die Schweißnahtvorbereitung
Brennschneiden von Baustahl für Kunden aus der Schwerindustrie
Brennschneidteile mit anspruchsvollen Formen

Wo kommt Autogenschneiden zur Anwendung?

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. Typische Beispiele für Brennteile sind Bauelemente, Maschinenteile, Treppenwangen, Gegengewichte oder Schwerlastteile aus un- und niedriglegierten Stahlsorten.

Mit welchen Betriebsgasen erfolgt Brennschneiden?

Beim Bearbeitungsprozess werden als Brenngase meist Acetylen oder Propan verwendet. Wichtige Anforderungen 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.

Welche Schutzmaßnahmen gelten beim Autogenschneiden nach GefStoffV?

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

Doch gilt grundsätzlich: Alle Brennschneidarbeiten sollten nur mit speziellen Absaugvorrichtungen zum Schutz der Atemwege und mit einer geeigneten Schutzbekleidung (PSA) ausgeführt werden.

  • 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.
Brennschneiden im tabellarischen Vergleich zu anderen Trennverfahren?

Wasserstrahlschneiden

Der Hochdruckwasserstrahl trennt fast alle Materialien bis 300 mm Stärke mit hohen Genauigkeiten und erfordert nur eine geringe Nacharbeit.

Laserschneiden

Der Laser ist gerade in der Blechbearbeitung aufgrund der hohen Präzision und Wirtschaftlichkeit zu einer unverzichtbaren Technologie geworden.

Plasmaschneiden

Plasmazuschnitte sind für hochlegierte Metalle wie CrNi-Bleche im mittleren Dickenbereich die wirtschaftlichste Fertigungsform.

Brennschneiden

Beim Autogenschneiden ist ein hoher Materialverlust nicht zu vermeiden. Doch ist der Brenner bei dicken Materialstärken die kostengünstigste Lösung.

Fazit

Materialwissen und praxisnahe Kenntnisse zu den verfahrensspezifischen Einflussgrößen bestimmen die Wahl des richtigen Trennverfahrens.

Die wichtigsten Schneidverfahren im Vergleich

Weitere oft gestellte Fragen zum Thema „Brennschneiden“

Was bedeutet autogenes Brennschneiden?

Brennschneiden (Autogenschneiden) ist ein thermisches Trennverfahren für die Bearbeitung von Stahl mit einer Brenngas-Sauerstoff-Flamme, welche das Material punktgenau erhitzt und verbrennt.

Die Schmelztemperatur beim Brennschneiden ist mit ca. 1500 °C um 20 bis 30% höher als die Zündtemperatur, welche vom Kohlenstoffgehalt des zu schneidenden Werkstoffs abhängig ist.

Beim Autogenschneiden wird die Anschnittstelle mit einer Brenngas-Sauerstoff-Flamme auf Zündtemperatur erwärmt und der Werkstoff im Sauerstoffstrahl verbrannt. Die dabei entstehende Reaktionswärme erhitzt auch die unteren Schichten und ermöglicht somit einen fortlaufenden Brennvorgang. Schlacke und andere Brennrückstände werden mit dem Sauerstoff ausgeblasen und eine saubere Schnittfuge entsteht.

Die Werkstoffdicke, Schneidgeomtrie und Schnittgeschwindigkeit beeinflussen die erzielbare Schnittqualität beim Brennschneiden, welche nach der ISO 9013 Norm geregelt ist. Dabei sind senkrecht verlaufende Riefen, eine gleichmäßige Oberfläche und definierte Toleranzen von +/- 0.4 mm / m bis zum Fertigmaß typische Merkmale für toleranzgenaue Brennschnitte im normalen Dickenbereich.

Trotz der Bedeutung anderer Trennverfahren ist Brennschneiden im Dickenbereich von 50 bis 300 mm die ideale Lösung und ermöglicht ein wirtschaftliches Trennen aller Stahlsorten. Gerade die geringe Anwärmzeit und minimale Brenntoleranzen haben die Effektivität dieses thermischen Trennverfahrens deutlich erhöht, weshalb Sie in preislicher und qualitativer Sicht auch voll und ganz profitieren.

Diese fertigungstechnischen Grundlagen sind zum Brennschneiden erforderlich. Der Werkstoff muss im Sauerstoff brennbar sein und über eine geringe Wärmeleitfähigkeit und hohe Verbrennungswärme verfügen. Die Zündtemperatur muss dabei unterhalb der Schmelztemperatur liegen und auch die Schlackenschmelztemperatur sollte geringer als der Schmelzpunkt des Werkstoffes sein.