Kern des Plasmaschneidens: Der Maschinenbrenner

Der Maschinenbrenner ist das Herzstück des Schneidkopfes einer jeden Plasmaschneidanlage. Mit ihm wird der Lichtbogen erzeugt, der mittels eines Trägergases den Werkstoff unterhalb des Schneidkopfes zertrennt. Der Maschinenbrenner ist ein sehr komplexes Bauteil eines Plasmaschneiders, da an ihn große Anforderungen gestellt werden und er eine hohe Belastbarkeit aufweisen muss. Deshalb möchten wir von Eckert Cutting Ihnen gerne einen Einblick geben, wie diese moderne Technologie genau funktioniert.

• Zentrale Kathode im Maschinenbrenner benötigt Gleichstrom und Hochspannung
• Leitfähiger Werkstoff bildet die Anode
• Plasma ist ein ionisiertes Gas(-gemisch)
• Pilotzündung im Maschinenbrenner entzündet Plasma
• Mehrere Gase eignet sich zur Zündung innerhalb des Maschinenbrenners
• Maschinenbrenner muss Temperaturen von bis zu 30.000 °C standhalten

Pilotzündung mit zentraler Kathode

Das Kernelement eines jeden Maschinenbrenners ist die Kathode, über die unter Hochspannung gesetzter Gleichstrom mittels einer Pilotzündung das Plasma im Inneren erhitzt. Das Werkstück nimmt die Rolle einer Anode ein und zieht das extrem heiße Plasma durch einen Lichtbogen an sich heran. Der Lichtbogen schneidet einen leitfähigen Werkstoff sehr präzise, sein Plasma kann je nach zugeführtem Trägergas eine Temperatur von bis zu 30.000 °C betragen. Der Lichtbogen bringt den Werkstoff zum schmelzen und drückt ihn aus dem Schnittspalt heraus.

Gase als Plasmaträger im Maschinenbrenner

Als Träger für das Plasma eignen sich neben herkömmlicher Luft auch Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Argon oder eine Mischung der Gase. Da dem Maschinenbrenner das Gas zugeführt wird, das durch die zentrale Kathode stark erhitzt wird, muss der Maschinenbrenner sehr hohen Temperaturen widerstehen können. Die Kupferdüse, welche die Außenseite des Maschinenbrenners bildet, hält dem temperierten Plasma im Inneren stand.  An ihrem Ende schnürt sie das Plasma ein, damit der Lichtbogen punktgenau auf den Werkstoff geleitet werden kann. 

Der Maschinenbrenner hält über 30.000 °C stand

Damit die Kupferdüse bei 30.000 °C nicht selbst schmilzt (Schmelzpunkt: 1.085 °C), wird sie in einem Zwischenraum in der Regel mit Wasser gekühlt. Setzt der Maschinenbrenner auf einem Werkstoff auf, kann ein geringes Maß an Elektrizität zurückfließen. Auch dieser zusätzlichen Belastung muss der Maschinenbrenner standhalten. Bei dem Verfahren des Wolfram-Inertgas-Schweißens (WIG) wird der Energierückfluss sogar gezielt eingesetzt.

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