Welches Gas sollten Schweißer zum manuellen Plasmaschneiden verwenden?

Um optimale Ergebnisse beim manuellen Plasmaschneiden zu erzielen, verwenden Hersteller verschiedene Gase zum Schneiden verschiedener Metallarten. Bilder: Hypertherm

Luft. Wenn man darüber nachdenkt, welches Gas man für eine manuelle Plasmaschneidmaschine verwenden soll, kommt einem als Erstes eines in den Sinn, oder?

Es ist im Allgemeinen das günstigste, ermöglicht eine einfachere Einrichtung und ist weit verbreitet. Es ist die erste Wahl für die meisten manuellen Plasmaschneidarbeiten, sei es zum Schneiden von Baustahl, Edelstahl oder Aluminium.

Druckluft ist das Gas, für das sich viele Metallbauer letztendlich entscheiden, aber es ist nicht die einzige verfügbare Option. Manchmal haben diejenigen, die Sauerstoff, Stickstoff oder andere Plasmagasmischungen verwenden, ihre Gründe, die beliebtere Option zu umgehen – Gründe, die in manchen Fällen berücksichtigt werden sollten.

Bei traditionellen handgeführten Plasmaschneidanwendungen schneiden die meisten Menschen unlegierten Stahl. Harry Mellott, Projektmanager bei Hypertherm Associates, sagte, das häufigste Plasmagas zum Schneiden von Baustahl sei Druckluft.

„Kosten und Verfügbarkeit stehen im Hinblick auf Luft im Vordergrund“, sagte Soumya Mitra, technische Teamleiterin des Hypertherm-Designteams.

„Es ist kostengünstig und leicht verfügbar. Dadurch ist Luft für viele Kunden das Gas der Wahl“, sagte er.

Die chemische Zusammensetzung der Luft enthält bereits 21 % Sauerstoff. Die Beteiligung des Elements an der Oxidationsreaktion fügt dem Schneidprozess Wärme hinzu. Mehr Wärme wirkt sich letztendlich auf die Schnittqualität aus, sagte Mitra.

„Das bedeutet, dass man mit Luft schneller vorankommt als mit Stickstoff. Wenn jemand Luft verwendet, kann er etwas schneller fahren“, sagte er.

„Luft ist in den meisten Geschäften leicht verfügbar – ob es saubere, trockene Luft ist, ist oft die Frage“, fügte Mellott hinzu.

Obwohl Luft überall vorhanden und nutzbar ist, ist sie nicht unbedingt kostenlos. Mellott sagte, dass damit Kosten verbunden seien. Die für den Plasmabetrieb benötigte trockene Luft erfordert eine Wartung der Gasleitungen, um beispielsweise die Bildung von Kondensation zu verhindern und sicherzustellen, dass das System den richtigen Druck und Durchfluss beibehält. Es wird empfohlen, dass ein Luftplasmasystem über einen eigenen Kompressor verfügt. Es erfordert die ordnungsgemäße Wartung und den Austausch der Filter.

Dargestellt ist der Schnitt von Weichstahl mit Luft (oben) und der Schnitt von Weichstahl mit Sauerstoff (unten). Sauerstoff sorgt für eine zusätzliche Oxidationsreaktion, die zu einer schnelleren Schnittgeschwindigkeit bei Weichstahlmaterial führt.

„Eines der Dinge, die die Leute immer sagen, ist ‚Nun, ich habe tolle saubere Luft‘, obwohl das in Wirklichkeit vielleicht nicht der Fall ist“, sagte Mellott. „Sie verstehen im Allgemeinen nicht, wie wichtig saubere, trockene Luft für die Schnittqualität und die Lebensdauer der Verbrauchsmaterialien ist.“

Druckluft ist möglicherweise das am häufigsten verwendete Plasmagas beim Schneiden von Weichstahl, gilt jedoch nicht als das beste für diese Anwendung. Viele Ratgeber und Artikel weisen darauf hin, dass Sauerstoff die bessere Option ist.

Sauerstoff sorgt für eine zusätzliche Oxidationsreaktion auf Weichstahlmaterial, die im Vergleich zu Stickstoff und anderen Gasen zu schnelleren Schnittgeschwindigkeiten führt, sagte Mitra.

„Wenn jemand dickes Material manuell schneidet, ist Sauerstoff von Vorteil, da man normalerweise etwas dicker schneiden kann. Das Kantenfinish ist mit Sauerstoff besser als mit Luft“, fügte er hinzu.

Allerdings bringt die Verwendung von Sauerstoff als Plasmagas auch Nachteile mit sich. Plasmaschneidsysteme, die Sauerstoff verwenden können, sind tendenziell teurer.

„Die Gase werden dosiert, man hat unterschiedlich aussehende Verbrauchsmaterialien, es entsteht viel Wärme, man braucht also zusätzliche Kühlung. Typischerweise handelt es sich nicht um Eingas-Systeme, sondern um Doppelgas und Kühlmittel, um diese zusätzliche Wärme zu bewältigen“, sagte Mitra.

„Sie nähern sich einer teuren Lösung.“

Stickstoff kann als Plasmagas verwendet werden, und Mellott und Mitra sagten, dass seine Vorteile beim Schneiden von Edelstahl oder Aluminium besonders hervorstechen.

„Einer der Vorteile von Stickstoff, typischerweise bei Edelstahl und Aluminium, besteht darin, dass er die auftretende Oxidation reduziert. Man bekommt nicht den verkohlten, schwarzen, dunklen Rand. Im Vergleich zum Schneiden mit Luft erhält man eine viel glattere Kante“, sagte Mitra.

„Ihre Oberflächenqualität verbessert sich wirklich“, fügte er mit Stickstoff hinzu.

Edelstahlschnitt mit Luft (links) und mit F5-Gas. Die Gasmischung aus 95 % Stickstoff und 5 % Wasserstoff verleiht den Schnitten eine silberfarbene Kante, einen guten Winkel und eine scharfe Kante. Die Mischung wird nur für Edelstahl empfohlen.

Stickstoff ist im Vergleich zu anderen Brenngasen ein kostengünstiges und leicht verfügbares Inertgas. Normalerweise werden manuelle Plasmasysteme mit Blick auf Stickstoff als potenzielle Plasmagasoption konzipiert.

Spezialgasmischungen für beste Kantenqualität

Benutzer manueller Plasmaschneider können sich für Gasmischungen entscheiden, insbesondere beim Schneiden von Edelstahl oder Aluminium.

Eine solche Mischung ist H35, eine Mischung aus 35 % Wasserstoff und 65 % Argon. Hersteller verwenden H35 in sehr spezifischen Anwendungen, bei denen die Schnitte kein oxidierendes Gas vertragen. Typischerweise wird es in bestimmten Prozessindustrien zum Entfernen von Edelstahlschweißnähten (Fugenhobeln) verwendet.

Mitra sagte jedoch, dass mechanisierte Plasmaschneidsysteme mit Multigasfähigkeiten besser für Schnitte mit einer H35-Mischung geeignet seien.

Eine weitere zu berücksichtigende Mischung ist F5, die zu 95 % aus Stickstoff und zu 5 % aus Wasserstoff besteht. Benutzer entscheiden sich normalerweise für eine F5-Mischung, um Material zu schneiden, das dünner als 3/8 Zoll ist.

„Es gibt einen silberfarbenen Rand. Es ergibt einen wirklich guten Winkel und eine scharfe Kante“, fügte er hinzu.

Zu den Einschränkungen zählen jedoch Kosten, Verfügbarkeit in bestimmten Regionen und Dickenbeschränkungen. Außerdem wird es nur für Edelstahl empfohlen.

„Es gibt nicht viele Vorteile [der Stickstoff-Wasserstoff-Mischung], wenn man dicker wird“, sagte er. „Und einer der Nachteile ist, dass es teuer ist.“

Mitra sagte, er habe gesehen, dass sich mehr Edelstahlhersteller für diese Mischung entschieden hätten, weil sie dazu tendierten, der Schnittqualität Vorrang zu geben.

„Leute, denen das Aussehen der Kanten wirklich am Herzen liegt, entscheiden sich für F5“, sagte er.