DE10148168A1 - Verfahren zum autogenen Brennschneiden mit turbulentem Schneidgas - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum autogenen Brennschneiden mit einem Schneidgas. Durch die erfindungsgemäße turbulente Zufuhr des Schneidgasstroms wird die Schneidgeschwindigkeit deutlich erhöht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum autogenen Brennschneiden mit einem Schneidgas.
• Das autogene Brennschneiden wird seit etwa achtzig Jahren untersucht und beschrieben. Dabei wurde immer wieder versucht, den langsamsten Schritt bei Ablauf der einzelnen Verfahrensteilvorgänge eindeutig festzulegen um dann gezielt durch Beschleunigung dieses langsamen Schrittes den Gesamtvorgang schneller und damit das Verfahren kostengünstiger zu machen. Die Schneidgeschwindigkeit beim autogenen Brennschneiden ist weitgehend unabhängig von der Blechdicke und liegt unterhalb von 1 m/min. Schneidgeschwindigkeiten in dieser Größenordnung werden heutzutage beim Laserstrahlbrennschneiden auch für dicke Bleche erreicht. Mit abnehmender Blechdicke steigt die Schneidgeschwindigkeit beim Laserstahlbrennschneiden stark an. So erreicht man beispielsweise bei Blechdicken von 5 mm mit dem Laserstrahlbrennschneiden Schneidgeschwindigkeiten, die um das vier- bis fünffache über der Schneidgeschwindigkeit des autogenen Brennschneidens liegen.
• Beim autogenen Brennschneiden bestimmt der langsamste Teilschritt die Schnittgeschwindigkeit. Durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und chemische Vergleichsreaktionen wurde nachgewiesen, dass dies nicht, wie bisher angenommen, die Bewegung des Sauerstoffs durch die Schlackeschicht ist, sondern der Übergang des gasförmigen Sauerstoffes in die flüssige Schmelze. Wenn der Sauerstoff in die Schnittfuge strömt und mit dem flüssigen Eisen reagiert, entsteht ein wegen der Inertgasbestandteile im Sauerstoff ein Inertgas-Gaspolster, das sich aus Gasen zusammensetzt, die nicht mit dem Eisen schnell reagieren können, wie zum Beispiel Argon und Stickstoff, und welches den Übergang des gasförmigen Sauerstoffes in die flüssige Schmelze behindert. Dieses Gaspolster verhindert den schnellen Zugang des Sauerstoffes zum Eisen und verlangsamt dadurch die Reaktion des Sauerstoffes mit dem Eisen. Dieser Effekt setzt die Schnittgeschwindigkeit herab. Durch den Einsatz von möglichst reinem Sauerstoff bleibt das Gaspolster kleiner und die Schneidgeschwindigkeit ist folglich größer, aber noch immer unter 1 m/min.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum autogenen Brennschneiden mit einem Schneidgas aufzuzeigen, welches eine Schneidgeschwindigkeit über 1 m/min ermöglicht ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Schneidgas in der Schnittfuge turbulent strömt. Da sich die Gaspolster in der Schnittfuge verstärkt bei laminarer Strömung ausbilden, entstehen diese bei turbulenter Schneidgasströmung nur im geringen Ausmaß. Weil nun die Ausbildung des Gaspolsters unterbunden wird, dringt der Sauerstoff zügig in die Schmelze ein und die Reaktion des Sauerstoffes mit dem Eisen beschleunigt sich. Darüber hinaus löst die turbulente Schneidgasströmung kleine Gaspolster, die sich eventuell trotz der turbulenten Strömung bilden, von der Schnittfläche ab und bläst sie aus der Schnittfuge. Der langsamste Schnitt beim autogenen Brennschneiden läuft folglich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich schneller ab. Deshalb kann die Schneidgeschwindigkeit deutlich erhöht werden.
• In Ausgestaltung der Erfindung wird die turbulente Schneidgasströmung durch Pulsen des Schneidgasdrucks erreicht. Vorteilhafterweise wird dabei der Schneidgasdruck mechanisch, beispielsweise über ein Ventil, und/oder durch einen weiteren diskontinuierlichen Gasstrom gepulst.
• In einer anderen Ausgestaltung wird der Schneidgasstrom dadurch verwirbelt, dass Stromleitelemente entweder in der Schneidgasleitung oder Schneidgasdüse angebracht sind. Vorteilhafterweise werden als Stromleitelemente verwundene Rillen oder verwundene Flügel verwendet.
• Alternativ wird die Schneidgasströmung durch einen Gasstrom, der in Gegenrichtung strömt, verwirbelt.
• Die erfindungsgemäße turbulente Schneidgasströmung kann auch mittels einer Kombination aus den vorgenannten Ausgestaltungen, Pulsen, Stromleitelemente zur Verwirbelung oder Gasströmung in Gegenrichtung, erreicht werden. Dazu werden zwei oder mehr Ausgestaltungsmöglichkeiten kombiniert verwendet.
• Mit besonderem Vorteil wird als Schneidgas Sauerstoff verwendet.
• Ein Vergleich der Schneidgeschwindigkeiten bei laminarer und erfindungsgemäßer turbulenter Schneidgasströmung mittels gepulsten Schneidgasdruck zeigt an 8 mm Blechen eine Geschwindigkeitserhöhung um den Faktor 1,5.
• Mit vorliegender Erfindung wird eine deutliche Geschwindigkeitssteigerung beim autogenen Brennschneiden erzielt, wodurch ein sehr wirtschaftliches Schneidverfahren erreicht wird.

Claims (7)

1. Verfahren zum autogenen Brennschneiden mit einem Schneidgas dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidgas in der Schnittfuge turbulent strömt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidgasströmung durch Pulsen des Schneidgasdrucks turbulent wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schneidgasdruck mechanisch und/oder durch einen weiteren diskontinuierlichen Gasstrom gepulst wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidgas durch Stromleitelemente in der Schneidgasleitung und/oder Schneidgasdüse verwirbelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Stromleitelemente verwundene Rillen oder verwundene Flügel verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidgasströmung durch einen Gasstrom in Gegenrichtung verwirbelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Schneidgas Sauerstoff verwendet wird.