Baustahl, Edelstahl, Aluminium,… Mit dem CNC-Plasmaschneider lässt sich jedes elektrisch leitfähige Material wie Metalle schneiden. Möglich macht das beim Plasmaschneider die Temperatur des Plasmas von bis zu 30.000 °C. Zum Vergleich: Ein herkömmliches Schweißgerät arbeitet mit etwa 3.000 °C. Selbst die Oberfläche der Sonne (Photosphäre) hat “gerade einmal” rund 5.500 °C.

Wie kann ein Plasmaschneider eine Temperatur wie diese erreichen? Mehr als fünfmal heißer als die Sonnenoberfläche - doch warum schmilzt der Schneidkopf oder die Düse nicht? Stattdessen schneidet er einwandfrei Metalle punktgenau und hat dabei noch richtig Tempo drauf.

Eckert Cutting möchte mit Ihnen diesem Phänomen einmal näher auf den Grund gehen. Erfahren Sie, warum der Plasmaschneider mit Temperaturen in diesem Bereich äußerst hochwertige Ergebnisse ohne eine große Wärmeeinflusszone schneiden kann.

Wie können bis zu 30.000 °C erreicht werden?

Kein thermisches Schneidverfahren wie autogenes Brennschneiden oder das Laserschneiden erreicht Temperaturen wie das Plasmaschneiden. Die Plasma-Technologie nutzt dafür ein ionisiertes Gas, das über einen Lichtbogen die Wärme auf den leitfähigen Werkstoff aufträgt. Meist handelt es sich dabei um Sauerstoff aus der Umluft. Es kann sich aber auch um andere Gase wie etwa Argon oder Stickstoff handeln, die für das Plasma genutzt werden.

Was ist Plasma?

Plasma bezeichnet den vierten Aggregatzustand von Materie: fest <-> flüssig <-> gasförmig <-> Plasma. Um Plasma zu erzeugen, werden Atome stark ionisiert und Elektronen von ihren Kernen getrennt. Plasma kann durch elektrische Leitfähigkeit und Magnetfelder beeinflusst werden. In der Natur kommt Plasma häufig in Form von Blitzen bei Unwettern vor.

Durch die Erzeugung eines Lichtbogens zwischen einer Elektrode und dem elektrisch leitenden Werkstück erhitzt ein Plasmaschneider ein Gas auf etwa 30.000 °C. Das durchfließende Gas wird durch diesen Bogen zu Plasma ionisiert. Die außergewöhnlich hohen Temperaturen, die durch die Energie des elektrischen Bogens erzeugt werden, führen das Gas in den Plasmazustand.

Wie viel Energie wird benötigt, damit der Plasmaschneider die Temperatur erreicht?

Die genaue Energiemenge, die erforderlich ist, um ein Gas beim Plasmaschneiden auf 30.000 °C zu erhitzen, hängt von mehreren Faktoren ab, darunter:

• Die Art des Gases, das verwendet wird (wie Luft, Argon, Stickstoff)

• Gasdruck und -fluss

• Die Eigenschaften des Schnittmaterials

• Das Design des Plasmaschneiders und seine Spezifikationen

Die Energiemenge, die für die Ionisierung eines Atoms oder Moleküls in einem Gas benötigt wird, variiert je nach Gasart. Darüber hinaus benötigt das Plasma, um in diesem Zustand zu bleiben und nicht zu rekombinieren, kontinuierliche Energie.

Was ist Rekombination?

Die Rekombination ist der Prozess, bei dem ein freies Elektron mit einem positiv geladenen Ion zusammenstößt. Dadurch entsteht ein neues neutrales Atom. Die Energie, die bei der Ionisierung aufgenommen wurde, wird durch diesen Prozess in Form von Licht oder Wärme abgegeben.

Es ist notwendig, die spezifische Ionisierungsenergie des Gases mit der Anzahl der zu ionisierenden Atome oder Moleküle zu multiplizieren und zusätzliche Energie hinzuzufügen. Nur so kann das leitfähige Gas mit einer Temperatur von 30.000 °C auf dieser gehalten werden. Allerdings würde dies eine sehr vereinfachte Berechnung sein, die je nach den oben genannten Faktoren variieren könnte.

Lässt sich Energie einsparen?

Für eine präzise Antwort auf die Energiefrage müssen ausführliche Informationen über das spezifische Plasmaschneidsystem und die Betriebsbedingungen bereitgestellt werden. Um eine genaue Einschätzung der benötigten Energie zu erhalten, wäre es auch ratsam, sich an einen Experten wie Eckert Cutting zu wenden. Wir können Sie unterstützen, die richtige Energiemenge zu finden, um beim Plasmaschneider die Temperatur so einzustellen, dass Sie bei Ihrem Projekt so viel Energie wie möglich sparen.

Für die Orientierung ist es wichtig, beim Plasmaschneider die Temperatur an den Werkstoffeigenschaften, der Materialdicke, der Schnittgeschwindigkeit und der gewünschten Schnittqualität festzumachen. Für alle geeigneten Werkstoffe gilt aber, dass der Plasmaschneider eine Temperatur von mindestens 20.000 °C erreichen muss.

Darum wird der Werkstoff nicht beschädigt

Warum wird eigentlich der Werkstoff beim Plasmaschneiden nicht beschädigt, obwohl die Schneidtemperaturen weit über dem Schmelzpunkt der Werkstoffe liegen? Wenngleich der Plasmaschneider mit Temperaturen von über 20.000 °C arbeitet, gibt es mehrere Gründe, warum der Werkstoff normalerweise nicht beschädigt wird:

Konzentrierter Energieeinsatz: Da sich das Plasma auf eine sehr kleine Fläche konzentriert, wird die Energie direkt und präzise auf den Schnittbereich gerichtet. Die Umgebung bleibt vergleichsweise kühl.

Kurze Expositionszeit: Während der Schneidkopf sich bewegt, wird das Material dem Plasma nur für einen sehr kurzen Moment ausgesetzt. Dies reduziert die Zeit, der das Material hohen Temperaturen ausgesetzt ist, und somit auch das Risiko von thermischen Schäden.

Schnelle Wärmeableitung: Metalle leiten Wärme schnell ab. Dies bedeutet, dass die Wärme vom Schnittbereich schnell in das umgebende Material abgeleitet wird. Das verringert die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung.

Schutzgase: Schutzgase werden häufig beim Plasmaschneiden verwendet, um die Wärmeabfuhr zu unterstützen und das zu schneidende Material vor oxidierenden Wirkungen zu schützen.

Blaswirkung des Plasmas: Indem das geschnittene Material aus der Fuge geblasen wird, wird verhindert, dass sich dieses ansammelt und benachbarte Bereiche des Werkstücks beschädigt.

Lassen Sie sich von uns beraten

Trotzdem können beim Plasmaschneiden thermische Verzerrungen oder Veränderungen in der Mikrostruktur in der Nähe des Schnittbereichs auftreten, wenn ungeeignete Einstellungen verwendet werden. Um eine hohe Schnittqualität ohne unerwünschte Schäden am Werkstück zu gewährleisten, ist es entscheidend, die richtigen Parameter und Techniken zu verwenden.

Lassen Sie sich deshalb von unseren Experten beraten. Eckert Cutting steht Ihnen jederzeit zur Unterstützung bereit, die ideale Plasmaschneider-Temperatur und -Technik für Ihre Ansprüche zu finden. Bei Bedarf bieten wir Ihren Mitarbeitern auch Schulungen an, um sie an der Plasmaschneidtechnik auszubilden.

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