Plasmaschneiden – ein kleiner Überblick zum Thema
Du bist ein begeisterter Heimwerker und hast das Plasmaschneiden für Dich entdeckt? Herzlich willkommen auf der Seite von plasmaschneider-abc.de, wo wir alle Informationen rund um das Plasmaschneiden zusammengetragen haben und auch weiter zusammentragen werden. Wir haben die Erfahrungen anderer leidenschaftlicher Hobby-Heimwerker eingesammelt und möchten Dir hier Anleitungen, Tipps, Tricks, Produktempfehlungen und technische Hintergrundinformationen liefern. Lass uns starten mit einem großen informativen Überblick zum Plasmaschneiden.
Was bedeutet eigentlich Plasma?
Inhaltsverzeichnis
Plasma ist ein Begriff aus der Chemie und Physik und wird auch gern als der vierte Aggregatzustand neben fest, flüssig und gasförmig bezeichnet. Ein Plasma kann durch Energiezufuhr (Erhitzen, elektrische Felder, etc.) aus dem gasförmigen Zustand erzeugt werden. Dabei werden die Gasmoleküle ionisiert, das heißt, sie werden in positiv geladene Ionen und negativ geladene Elektronen aufgespalten. Damit wird die wichtigste Eigenschaft des Plasmas erzeugt, denn es lässt sich als ein elektrisch leitfähiges Gas verstehen.
Was ist Plasmaschneiden?
Plasmaschneiden gehört zu den sogenannten thermischen Trennverfahren. Im Gegensatz zu mechanischen Trennverfahren wie Sägen oder Trennschleifen setzen die thermischen Verfahren auf den Einsatz von Hitze und Energie. An anderer Stelle vergleichen wir das Plasmaschneiden detailliert mit thermischen Verfahren wie dem Laserschneiden oder dem autogenen Brennschneiden. Das Plasmaschneiden ist ein sogenanntes Schmelzschneidverfahren, bei dem das zu trennende Material mit einem Plasma-Gasstrahl in der Trennfuge aufgeschmolzen und ausgeblasen wird. Eine Besonderheit des Plasmaschneidens ist, dass das zu bearbeitende Werkstück ein elementarer Bestandteil des Funktionsprinzips ist. Es fungiert nämlich als Gegenelektrode. Daher können mit Plasmaschneiden nur elektrisch leitfähige Werkstücke geschnitten werden, also im Wesentlichen Metalle wie Stahl, Edelstahl, Messing, Aluminium oder Kupfer. Um Kunststoffe zu schneiden, oder auch Keramiken und andere Materialien, bieten sich andere Verfahren an. Ein besonderer Pluspunkt des Plasmaschneidens im Vergleich zu anderen thermischen Trennverfahren ist, dass es auch für Hobby-Handwerker erschwinglich ist.
Wie funktioniert Plasmaschneiden?
Die wichtigen Vorgänge beim Plasmaschneiden spielen sich im Brennerkopf ab. Sauerstoff oder auch ein Inertgas wie Argon strömt mit hoher Geschwindigkeit durch eine gekühlte Düse zum Werkstück, welches mit einer Erdungsklemme verbunden ist. Um einen geschlossenen Stromkreis zu bekommen, wird zwischen dem Werkstück und der hinter der Düse sitzenden Elektrode ein Lichtbogen gezündet, der einen Teil des Gases ionisiert. Der entstehende Plasmakanal kann dabei auf Temperaturen von circa 30.000 °C kommen. Diese Temperaturen reichen, um das Metall in der Trennfuge aufzuschmelzen. Je nach Material und eingesetztem Verfahren (Stromstärke, Gase, etc.) können Trennstärken zwischen einem Millimeter und mehreren Zentimetern erreicht werden. Je dünner das Metall, desto präziser ist üblicherweise der Schnitt. Qualitätskriterien beim Schnitt sind beispielsweise die Oberflächenrauheit der Schnittkante, die Gratfreiheit oder die Vertikalität.
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Plasmaerzeugung und Zündung beim Plasmaschneiden
Der Energieeintrag zur Erzeugung des Lichtbogens und zur Anregung des Plasmas erfolgt bei gängigen Plasmaschneidbrennern über elektromagnetische Wechselfelder. Lediglich bei Geräten mit einer reinen Kontaktzündung (Elektrode und Werkstück berühren sich bei der Zündung) wird Gleichstrom eingesetzt. Des Weiteren gibt es als gängigste Variante die HF-Zündung (HF: Hochfrequenz). Daneben existieren noch die LF-Zündung (wie Kontaktzündung, nur mit niederfrequentem Wechselfeld) und die Lift Arc-Zündung, bei der auch ein Anfangskontakt eine Rolle spielt. Noch relativ weit verbreitet ist die Pilot-Zündung, eine Art indirekte HF-Zündung. Hier wird mittels HF zunächst ein kleiner Pilot-Lichtbogen erzeugt, der genutzt wird, um den deutlich energiereicheren Hauptlichtbogen zu zünden.
Gase beim Plasmaschneiden
Um ein Plasma zu erzeugen, werden Gase benötigt. Beim Plasmaschneiden kommen verschiedene Gase zum Einsatz, die jeweils unterschiedliche Funktionen übernehmen können. Es wird zwischen Primär- und Sekundärgasen unterschieden. Primärgase lassen sich noch in Zünd- und Schneidgase unterteilen. Ein Zündgas soll den Zündvorgang starten beziehungsweise erleichtern. Das Schneidgas ist entscheidend, wenn es um das Schneidergebnis geht. Beim Schneidgas besteht jeweils der größte Anpassungsbedarf auf das zu bearbeitende Werkstück. Das Sekundärgas dient zur Verengung des Plasmastrahls sowie zur Düsenkühlung und hat in dieser Funktion auch einen wesentlichen Einfluss auf die Schnittqualität. Typische Gase, die in Reinform oder bevorzugt in abgestimmten Mischverhältnissen beim Plasmaschneiden zum Einsatz kommen, sind:
- Sauerstoff
- Argon
- Stickstoff
- Wasserstoff
- Luft
Die Hardware
Plasmaschneider gibt es in unterschiedlichen Größen und Ausführungen. Wenn Du in ein Produkthandbuch schaust, dann wirst Du zunächst einmal erschlagen sein von den vielen Informationen, die Du dort lesen kannst. Um Dich schneller zu orientieren, gibt es hier die wichtigsten Key Facts in Kürze.
Die wichtigsten Kaufkriterien
Wenn Du einen neuen Plasmaschneider kaufen willst, dann kannst Du Dich beispielsweise an einem ausführlichen Plasmaschneider Test orientieren. Die wichtigsten Porduktmerkmale, die dabei auf den Prüfstand gestellt werden, sind:
- Trennstärke: Wie dick kann welches Material geschnitten werden? Stahl lässt sich üblicherweise dicker schneiden als Aluminium und Kupfer.
- Abgabeleistung: Sie wird in Ampere angegeben und drückt aus, wie kräftig beziehungsweise leistungsfähig der Plasmaschneider ist. Als Faustregel gilt: Je höher die Abgabeleistung, desto dicker kannst Du schneiden.
- Elektrischer Anschluss: 400 V Starkstromanschluss oder Standard 230 V Netzanschluss? Wenn Starkstrom, dann stellt sich die nächste Frage. Hast Du die entsprechende Steckdose in Deinem Werkraum oder brauchst Du einen 400 V Stromgenerator?
- Technologie: Welche Zündung liegt vor? Lässt sich der Schneidstrom in einem weiten Bereich einstellen? Läuft der Plasmaschneider mit Inverter und/oder IGBT-Technologie, was ihn letztendlich effizienter macht?
- Abmessungen und Gewicht: Die Frage ist hier, wie viel Platz Du zur Verfügung hast und ob Du das Gerät nach jedem Gebrauch wegpacken musst. Es gibt auch leichte und kompakte Plasmaschneider.
- Sicherheitsfeatures: Wie sieht es mit Überhitzungsschutz und ein Überstromschutz aus?
Lieferumfang: Was gehört zum Plasmaschneider dazu?
Grundsätzlich gibt es fünf Basiskomponenten, aus denen ein Plasmaschneider zusammengesetzt ist:
- Schneidbrenner/Brennerkopf: Der Brenner ist das Herzstück des Plasmaschneiders. Mit ihm wird der eigentliche Trennvorgang durchgeführt.
- Plasmaschneidegerät: Das Gerät liefert die elektrische Versorgung und steuert die Zündung.
- Schlauchpaket: Das Schlauchpaket stellt die Verbindung zwischen Brenner und Gerät her und inkludiert auch die Gasversorgungsschläuche. Wichtig ist, dass Kabel- und Schlauchlängen Dir genügend Bewegungsfreiheit sichern.
- Massekabel mit Klemme: Mit dem Kabel wird das Werkstück geerdet.
- Wasserabscheider mit Verbindungsschlauch und Schnellkupplungen
Plasmaschneider Sets mit Zubehör
Ein vollständiger Schneidbrenner wird üblicherweise vormontiert ausgeliefert. Im Schneidbrennerkopf sind Verschleißteile verbaut, die von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden müssen. Zu diesen Verschleißteilen gehören die Düse am Austritt, die Elektrode und die Keramikkappe, die eine Schutzfunktion ausübt. Je nach Zündungsart kann auch ein Gaswirbelring zu diesem Verschleißteilen gehören. Einige Brenner können auch mit einem auswechselbaren Führungsring bzw. Abstandshalter zur besseren Kontrolle der Distanz zwischen Elektrode und Werkstück ausgerüstet werden. Es gibt viele Hersteller die solche Plasmaschneider Sets als Zubehör anbieten.
Kompressor
Üblicherweise werden Plasmaschneider ohne Kompressor ausgeliefert. Du brauchst allerdings einen solchen, um Plasmaschneiden betreiben zu können. Falls Du schon einen hast, musst Du auf Kompatibilität der Anschlüsse achten.
Die Praxis des Plasmaschneidens
Plasmaschneiden erfordert zunächst ein wenig Einarbeitung in die Materie. In den entsprechenden Produkthandbüchern findest Du häufig sogenannte Schneidtabellen und Informationen zu den bevorzugten Gasmischungen. Je nachdem, welchen Anwendungszweck Du primär verfolgst, solltest Du Dich an diesen Angaben orientieren. Dabei wird es aber nicht ausbleiben, dass Du zunächst ein wenig herumprobieren und an den vielen Einstellparametern spielen wirst, bis Du zufriedenstellende Schneiderergebnisse erzielst. Als Neueinsteiger solltest Du jedenfalls nicht davon ausgehen, dass alles sofort klappt, sondern Dir ein wenig Übungsmaterial bereitlegen.
Hilfsmittel beim Plasmaschneiden
Beim Plasmaschneiden wird der Brenner in der Regel frei mit der Hand geführt. Wenn Deine Hand allerdings nicht so ruhig ist wie gewünscht, dann gibt es Hilfsmittel, teilweise zum Selberbauen, teilweise zum Nachkaufen. Der Abstandshalter wurde als Zubehör- und Verschleißteil schon genannt. Aber um gerade Linien zu schneiden oder weite Konturen sauber nachzufahren, kannst Du auch mit Führungsschienen arbeiten und diese an Deiner Werkbank installieren. Für Fortgeschrittene und Vielnutzer bietet es sich sogar an, den Brenner über CNC zu steuern. Wenn Du diese Variante an Deiner Werkbank realisieren willst, brauchst Du jedoch schon ein wenig Vorwissen in Sachen Elektronik und Software. Auch nicht ganz ohne Vorkenntnisse lässt sich die Nutzung eines WIG-Schweißgeräts zum Plasmaschneiden realisieren. WIG ist eine Fügetechnik, aber als lichtbogenbasierte Technologie funktioniert sie unter gewissen Umständen auch als Trennverfahren.
Ein Wort zur Sicherheit beim Plasmaschneiden
Plasmaschneiden birgt durchaus einige Gefahren, speziell wegen der hohen Temperaturen und der Blendwirkung des Lichtbogens. Deshalb solltest Du beim Plasmaschneiden Schutzhandschuhe, einen Gehörschutz und Schutzbrille oder einen entsprechenden Helm tragen. Auch das Tragen von feuerfester oder zumindest schwer entzündlicher Kleidung wird wärmstens empfohlen, genauso wie Sicherheitsabstände zu leicht entzündlichen Gegenständen. Zusätzlich sollte ein passender Feuerlöscher immer in greifbarer Nähe sein.
Welche Marken und Hersteller von Plasmaschneidern gibt es?
Der Markt bei Plasmaschneidern ist umkämpft, was sich an der Vielzahl der Anbieter ablesen lässt. Folgende Marken und Hersteller findest Du fast in jedem Vergleichstest wieder, wobei die Liste keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt:
- Stahlwerk: Sitz in Bornheim im Rhein-Sieg-Kreis
- Weldinger: Marke der Dinger Germany GmbH mit Sitz in Oranienburg
- Yeswelder: Marke der US-Firma Weldmart mit Sitz in Charleston, South Carolina
- Scheppach: Sitz in Ichenhausen, Landkreis Günzburg
- Vector Welding: Sitz in Köln-Gremberghoven
- Güde: Sitz in Wolpertshausen im Landkreis Schwäbisch-Hall
- Susemse: Chinesische Marke
- Parkside: Marke des Discounters Lidl
- Telwin: Tochterunternehmen des italienischen Valenia-Konzerns
- Ipotools: Marke der IPO Technik-Handels GmbH in Friedrichshafen
- Mophorn: Chinesischer Hersteller
Plasmaschneiden: Eine faszinierende Technik
Plasmaschneider sind im Gegensatz zu Laserschneidern oder Wasserstrahlschneidern mit äußerst geringen Investitionskosten verbunden und erfreuen sich daher im privaten Hobbywerkerbereich steigender Beliebtheit. Die Technik des Plasmaschneidens ist mittlerweile sehr ausgereift, hat aber in Sachen Präzision und Schnittqualität noch nicht ihr volles Potenzial ausgeschöpft. Es wird spannend sein zu sehen, welche Verbesserungen noch auf uns warten und wie zukünftige Produkte ausgeführt sein werden. Nutze gern die informativen Seiten auf plasmaschneider-abc.de, um tiefer in die faszinierende Technik des Plasmaschneidens einzutauchen.
