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Tuesday, September 15, 2015, Saal Kiew 11:45 AM Schneidtechnik |
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Plasmaschneiden nichtrostender Stähle - Möglichkeiten und Grenzen zur Optimierung der Schnittqualität |
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Uwe Wolski* / Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle GmbH, D Steffen Keitel / SLV Halle GmbH, Deutschland Volker Krink/ Kjellberg Finsterwalde Plasma und Maschinen GmbH, Deutschland Jörg Müglitz/ ZIS Industrietechnik GmbH, Deutschland |
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Im Wettbewerb mit den thermischen Schneidverfahren autogenes Brennschneiden und Laserstrahlschneiden sowie dem kalten Wasserstrahlschneiden stehend ist es den Herstellern von Plasmaschneidanlagen in den letzten Jahren durch den Einsatz spezieller Gerätetechnik an un- und niedriglegierten Stählen gelungen, Außenkonturen deutlich schneller und wirtschaftlicher zu schneiden sowie kleine Innenkonturen - in der praktischen Anwendung sind das zumeist Löcher - in guter Qualität herzustellen. Für einen großen Dickenbereich stehen hier dem Anwender unterschiedliche Parameter zur Auswahl, wodurch er sein Optimum aus Schneidgeschwindigkeit und Schnittqualität gut festlegen kann. Bei den nichtrostenden Stählen fehlt die Wahlmöglichkeit, da zumeist nur für die austenitischen Stähle X5CrNi18-10 und X6CrNiMoTi17-12-2 ein Datensatz je Materialdicke zur Verfügung steht. Auch fällt die Schnittqualität deutlich schlechter aus - vor allem an schon erwähnten kleinen Innenkonturen. In einem öffentlich geförderten Forschungsprojekt wurde daher das Ziel verfolgt, mit marktüblicher Technik zum Trockenplasmaschneiden Schneidparameter für Senkrecht- und Fasenschnitte für unterschiedliche Qualitätsanforderungen in Abhängigkeit von der Konturgröße zu optimieren. Die Untersuchungen erstreckten sich dabei neben den genannten austenitischen auch auf ferritische und Duplexstähle im Dickenbereich von 6 bis 20 mm. Neben Schneidgeschwindigkeit und Schneidstrom wurde der Einfluss der Plasma- und Sekundärgase auf die Schnittqualität untersucht. Ein Schwerpunkt bestand in der Nutzung des Fasenaggregates darin, es - neben der üblichen Kompensation von prozessbedingten Winkelabweichungen senkrecht zur Schneidbahn auch zur Minimierung der durch den Lichtbogennachlauf verursachten geometrischen Unregelmäßigkeiten beim Schneiden von Außen- und Innenkonturen zu nutzen. Neben den üblichen V-Fugen erstreckten sich die Arbeiten auch auf das Mehrfasenschneiden. Hierbei lag der Schwerpunkt bei der Herstellung von Y-Fugen. Beim Fasenschneiden spielte auch die Ermittlung von praxistauglichen Kompensationswerten eine zentrale Rolle. Wie alle thermischen Schneidverfahren verändert auch das Plasmaschneiden das Werkstoffgefüge in unmittelbarer Nähe der geschnittenen Kanten. Die Höhe der Temperaturen und die Dauer der Wärmewirkung bestimmen entscheidend die Ausbildung der Wärmeeinflusszone und die ablaufenden Gefügeumwandlungsvorgänge. Um diesen Einfluss auf die metallurgischen Eigenschaften von nichtrostenden Stählen und die Auswirkungen auf die unterschiedlichen Gefügeausbildungen zu klären, wurden verschiedene Werkstoffanalysen an den plasmageschnittenen Kanten ausgeführt. Weiterhin wurde der Aufwand für die schweißtechnische Verarbeitung von Blechen mit plasmageschnittenen Kanten mit für diesen Dickenbereich typischen Fugenformen ermittelt und Blechen mit laser- und wasserstrahlgeschnittenen Kanten gegenübergestellt. |