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Metall schneiden, so gehts mit dem richtigen Verfahren!

Um Metalle zu bearbeiten und zu schneiden, stehen eine Vielzahl von Trennverfahren zur Verfügung. Metallische Werkstoffe besitzen Eigenschaften, die sie für einige Schneidverfahren disqualifizieren, für andere dagegen prädestinieren. Viele der Verfahren werden hauptsächlich industriell bzw. gewerblich eingesetzt und haben unterschiedliche Vor- und Nachteile, die sich auch auf die Tauglichkeit zum Schneiden bestimmter Metalle wie Kupfer und Edelstahl auswirken.

 

Metalle schneiden

Worauf kommt es Dir beim Schneiden von Metallen an?

Solltest Du vor der Aufgabe stehen, ein Kupferrohr kürzen zu müssen, ein Blech zurechtschneiden zu müssen oder einen größeren Edelstahlblock in drei gleich große Teile zerlegen zu müssen, dann hast Du häufig die Wahl zwischen mehreren Vorgehensweisen. Dabei sind oft ganz verschiedene Aspekte unterschiedlich wichtig:

  • Meist sollen beim Metall Schneiden keine Grate und scharfen Kanten zurückbleiben, weil dies Verletzungsgefahr bedeutet oder weil die Anschlussarbeiten (z.B. Löten) dadurch erschwert werden.
  • Oft gibt es sehr hohe Präzisionsanforderungen, die verschiedene Metallschneidverfahren unterschiedlich gut erfüllen.
  • Diverse Verfahren, Metalle zu schneiden, sind auf bestimmte Dicken limitiert. Die Materialstärke muss also gesondert betrachtet werden.
  • Die Art des Metalls spielt bei Schneiden eine Rolle.
  • Sowohl im industriellen als auch im Heimwerkerbereich sind natürlich die Anschaffungs- und Unterhaltskosten der benötigten Gerätschaften wichtig. Zur Nutzungseffizienz zählen auch Standzeiten.

 

Autogenes Brennschneiden

Autogenes Brennschneiden ist ein thermisches Verfahren, um Metalle zu schneiden. Ein wichtiger Faktor zum Gelingen dieses Verfahrens ist die Tatsache, dass die Schmelztemperatur der Oxid-Schlacke, die sich mittels der Sauerstoff-Brenngas-Flamme in der Trennfuge bildet, und die Zündtemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Werkstück-Materials liegen. Diese Voraussetzung ist nicht für alle Werkstoffe erfüllt, d.h. dass autogenes Brennschneiden besonders für Materialien wie Titan, niedriglegierte Stähle, Stahlguss und Baustähle geeignet ist. Diese Materialien besitzen zudem eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und bilden eine dünnflüssige Schlacke aus, die gut aus der Trennfuge ausgeblasen werden kann.  Diese Eigenschaften ermöglichen tiefe Fugen, so dass mit diesem thermischen Trennverfahren auch extrem dicke Werkstücke getrennt werden können. Die Kerncharakteristika des autogenen Brennschneidens sind:

  • Bis zu 1 Meter dicke Werkstücke aus Metall lassen sich schneiden. Standard sind zwar 30 bis 100 Millimeter, aber grundsätzlich ist autogenes Brennschneiden das Verfahren, dass die dicksten Stücke schneiden kann.
  • Die Investitionskosten sind relativ gering, die Schneiddüsen sind relativ langlebig. Das Verfahren ist sehr wirtschaftlich, auch weil viele Schneidbrenner kombiniert in größeren Arrangements eingesetzt werden können.
  • Es ist relativ flexibel einsetzbar, z.B. auch auf Baustellen und eignet sich besonders gut zum Fasenschneiden.
  • Die Materialauswahl ist eingeschränkt, hauptsächlich geht es um niedriglegierte Stähle, wie sie im Schiffsbau und Baugewerbe (Grobbleche, Baustahl) zum Einsatz kommen.
  • Die stark oxidierten Oberflächen nach dem Schneidprozess erfordern häufig Nacharbeit.

 

Plasmaschneiden

Plasmaschneiden ist ein Verfahren, welches auf das Schneiden von Metallen beschränkt ist. Andere Werkstoffe lassen sich nicht trennen, weil das Material als Elektrode fungiert und leitfähig sein muss. Plasmaschneidgeräte sind sowohl im industriellen wie auch im privaten Bereich einsetzbar, obwohl natürlich immer entsprechende Sicherheitsvorkehrungen (Schutzkleidung) getroffen werden müssen. Zu den wichtigsten Eigenschaften des Plasmaschneidens gehören:

  • Alle Arten von Metallen wie Stahl, Edelstahl, Messing, Aluminium, Grauguss oder Kupfer lassen sich schneiden.
  • Es lassen sich gute Dicken bearbeiten. Es können bis zu 4 cm dicke Werkstücke bearbeitet werden.
  • Die Schneidgeschwindigkeit ist höher als beim Brennschneiden.
  • Es lassen sich auch Metalle mit verrosteten Oberflächen oder Primer-Beschichtungen schneiden.
  • Präzision und Effizienz dieses Verfahrens zum Metalle Schneiden sind gut, reichen aber nicht an die Top-Qualität von Laserprozessen heran. Die Schnittfuge ist relativ breit und die Kanten der Fuge sind nicht parallel.
  • Um Lärmbelästigung und Schadstoffemission zu vermeiden, sollte das Verfahren unter Wasserabdeckung des Werkstücks angewendet werden, was sich aber nur im industriellen Bereich lohnt.

 

Laserschneiden

Laserschneiden lässt sich auf sehr viele Werkstoffe anwenden, so lassen sich auch Metalle mit Lasertechnologie schneiden. Im Bereich der Metalle werden hauptsächlich Stahl, Edelstahl, Buntblech oder Aluminium geschnitten. Die hochvolumigen Prozesse bedienen meist Dünnblechstärken unter 2 cm, was aber nicht das Limit darstellt. Die wichtigsten Vor- und Nachteile des Laserschneidens sind:

  • Laserschneiden ist mit Toleranzen um die 0,01 mm extrem genau und gratarm, stellt die Best-in-Class-Technologie dar. Meist ist keine Nacharbeit notwendig.
  • Die Schneidgeschwindigkeiten von bis zu 40 Metern pro Minute sind extrem hoch.
  • Über Softwaresteuerung sind die Systeme extrem flexibel.
  • Beim Schneiden von Metallen können Materialstärken von ca. 2,5 cm (Aluminium), 4 cm (Stahl) bzw. 5 cm (Edelstahl) getrennt werden.
  • Enorm hohe Investitions- und Wartungskosten sind fällig, so dass nur große Industriebetriebe auf diese Technologie zurückgreifen. Aus diesem Grund haben sich viele Lohnbetriebe entwickelt, die im Kundenauftrag Schneidaufträge durchführen.

 

Wasserstrahlschneiden

Wasserstrahlschneiden schneidet neben vielen anderen Werkstoffen auch Metalle, darunter legierte und unlegierte Stähle. Die wichtigsten Merkmale dieser Technologie sind:

  • Wasserstrahlschneiden ist präzise. Die Toleranz liegt im Sub-Millimeter-Bereich (+/- 0,13 mm), dadurch lässt sich auch eine sehr enge Trennfuge zwischen 0,2 und 1,2 mm erreichen.
  • Auch Hinterschneidungen sind möglich.
  • Die Schnittqualität ist hoch. Die Kanten sind senkrecht und die Oberfläche ist glatt. Durch den geringen Temperatureintrag kommt es nicht zu Oxidationen, was Nacharbeiten überflüssig macht.
  • Die Umweltbelastung ist gering, da Wasser das Hauptmedium ist.
  • Materialstärken > 5 cm lassen sich mit dieser Technologie trennen.
  • Die Investitionskosten sind relativ hoch.
  • Die Schnittgeschwindigkeiten halten mit Laser- und Plasmaschneidern nicht mit.

 

Metalle schneiden

Sägen

Metalle schneiden funktioniert auch mit speziell dafür ausgelegten Sägen. So gibt es beispielsweise ein breites Angebot an Eisensägen, die sich gegenüber Holzsägen durch eine feinere Zahnung auszeichnen. Solche Eisensägen sind auch geeignet, weichere Metalle wie Aluminium oder Kupfer zu zersägen. Als wichtige Eigenschaften des Sägens lassen sich festhalten:

  • Eine Metallsäge steht für günstige Anschaffungskosten, die sich auch ein Heimwerker leisten kann.
  • Mit einer Säge lassen sich auch komplexere Formen wie Rohre relativ einfach bearbeiten.
  • Das spanende Schneidverfahren macht es häufig erforderlich, dass Schnittkanten und und Grate nachgearbeitet bzw. geschliffen werden müssen.

 

Trennschleifen (Flexen)

Trennschleifen schneidet nicht nur Metalle, sondern auch viele andere, besonders harte Werkstoffe. Für das Schneiden von Metallen werden bevorzugt Trennscheiben aus Edelkorund, Halbedelkorund, Zirkonkorund oder keramischem Schleifkorn eingesetzt. Um Edelstahl bzw. rostfreie Stähle zu bearbeiten, müssen die Trennscheiben frei von Eisen, Schwefel und Chlor sein, damit die Rostfreiheit erhalten bleibt. Die Trennscheiben werden durch Kunstharzbindungen elastisch gehalten, damit sie bei den hohen Rotations- und Schneidgeschwindigkeiten im Falle leichter Verkantung nicht bersten. Wichtige Eigenschaften des Trennschleifens sind:

  • Hohe Schneidgeschwindigkeiten von mehr als 80 m/s.
  • Geometrisch völlig gleichmäßig als dreieckige Schleifplättchen geformte Keramikschleifkörner für Edelstahl und Baustahl ermöglichen Präzisionsschnitte mit definierten Schneidkanten. Dadurch ist Trennschleifen im Vergleich zum Sägen nacharbeitsarm.
  • Kühler Schliff durch moderne Trennscheibentechnologie verhindert Materialverzug.
  • Die Anschaffungskosten sind erschwinglich.
  • Die Trennfuge ist relativ breit.

 

Stanzen

Ähnlich dem hier nicht näher beschriebenen Scherschneiden mit Blechscheren funktioniert das Stanzen. Im Handwerk häufig dafür verwendete Werkzeuge sind die sogenannten Knabber oder Nibbler, handliche Elektrowerkzeuge, die mittels eines Stempels eine relativ breite Trennspur im Material hinterlassen. Schneidbare Metalle sind weiche Materialien wie Aluminium und Kupfer, aber auch Edelstahl.

  • Die Werkzeuge sind kurvengängig und trennen auch gekrümmte Oberflächen wie beispielsweise Wellblech problemlos.
  • Die Geräte lassen sich auch zu stationären Maschinen umbauen.
  • Es entstehen kaum Grate.
  • Die Materialstärken der Metalle, die geschnitten werden können, liegen im Bereich weniger Millimeter.
  • Die Trennfuge ist sehr breit, mehrere Millimeter.
  • Die Schneidgeschwindigkeit liegt bei etwa 2,5 m/min.

 

Kupfer schneiden

Kupfer ist ein relativ weiches Metall, welches eine hohe Wärme- und elektrische Leitfähigkeit aufweist. Diese Eigenschaften machen es empfindlich gegenüber thermischem Verzug, so dass die Möglichkeiten, dieses Metall sauber zu schneiden, sich auf relativ wenige Verfahren beschränken. Dazu gehören die einfachen mechanischen Verfahren, nach denen in der Regel ein Entgraten notwendig ist. Rohre müssen meist kalibriert werden, bevor sie weiterverarbeitet werden können.

  • Kupfer als Blech oder in Plattenform lässt sich mit Haushaltsscheren oder speziellen Blechscheren schneiden. Auch Knabber oder Nibbler können zum Einsatz kommen.
  • Um Kupferrohre zu schneiden, gibt es am Markt Rohrschneider, in die das Rohr eingeklemmt wird und dann mit einer Edelstahlklinge geschnitten wird.
  • Wenn Kupfer gesägt werden soll, empfiehlt sich aufgrund der Weichheit des Metalls eine sehr feinzahnige Metallsäge zum Schneiden.
  • Eine Kreissäge taugt nur begrenzt zum Schneiden dieses Metalls. Lediglich, wenn Kühlmittel eingesetzt wird, kann dieses Verfahren in Betracht gezogen werden.
  • Trennschleifen mit den passenden Trennscheiben (kühler Schliff) ist dagegen eher geeignet.
  • Von den technologisch höherwertigen Verfahren eignet sich praktisch nur das Plasmaschneiden zum Schneiden von Kupfer, weil die Leitfähigkeit des Metalls hier eine grundlegende Voraussetzung ist.

 

Edelstahl schneiden

Edelstahl ist ein rostfreier Stahl, den es in unterschiedlichen Legierungen gibt. Je nach Dicke und Formgebung des Werkstücks sowie Anforderungen an die Schnittqualität lässt sich dieses Metall mit fast allen verfügbaren Trennverfahren für Metalle schneiden. Es gibt praktisch nur wenige Einschränkungen:

  • Autogenes Brennschneiden eignet sich nicht, weil Schmelztemperatur des Metalls und der Schlacke nicht zueinander passen.
  • Beim Trennschleifen ist auf die Wahl der Trennscheibe besonderes Augenmerk zu legen. Sie sollte frei von Eisen, Schwefel und Chlor sein, um die Rostfreiheit des Metalls beim und nach dem Schneiden zu erhalten.

 

Die Auswahl an Verfahren zum Schneiden von Metallen ist riesig

Wenn Du ein Werkstück aus Metall schneiden möchtest, stehen Dir fast unendlich viele Möglichkeiten zur Verfügung. Je nach Material, Form, Dicke und Anforderung an den Schnitt lässt sich aber immer ein geeignetes Verfahren finden. Dabei ist die Auswahl für weiche Materialien wie Kupfer deutlich geringer als beispielsweise für Edelstahl.


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