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Autogenverfahren

Schneiden bzw. Trennen wird zur Formgebung von Materialien genutzt. Es haben sich zahlreiche Verfahren entwickelt, die je nach Anwendung auszuwählen sind. In der Metallverarbeitung überwiegt das thermische Trennen, wie z.B. das Brennschneiden.

Gasschweißen

Das Gasschweißen, auch Autogenschweißen genannt, wird als ältestes aller Schmelzschweißverfahren unverändert häufig in vielen Betrieben eingesetzt. Es dient hauptsächlich als Fügeverfahren zum Verbindungsschweißen von Rohren (Rohrabmessungen bis ca. Ø 160 x 6,5 mm). Mit der Acetylen-Sauerstoff-Flamme werden sowohl Stahl als auch Kupfer und Aluminium schmelzflüssig miteinander verbunden.

Beim Gasschweißen sind im Hinblick auf die Ausführung der Verbindung zwei Arbeitsweisen möglich:

  • Nach-Links-Schweißen: I-Naht, bis 3 mm Werkstückdicke
  • Nach-Rechts-Schweißen: V-Naht, über 3 mm Werkstückdicke

Der geschulte und geprüfte Rohrschweißer beherrscht das Gasschweißverfahren auch unter extremen Baustellenbedingungen. Geringe Investitionskosten, minimaler Geräteaufwand und komfortable Bereitstellung der Energie in Form von Acetylen und Sauerstoff garantieren die universelle Einsetzbarkeit und hohe Wirtschaftlichkeit des Gasschweißens.

Der Acetylenverbrauch beim Gasschweißen läßt sich nach folgender Formel berechnen:

2+4:2 x 100 l/h = 300 l/h

Fehler beim Gasschweißen von Stumpfnähten (s. rechts).

Flammlöten

Flammlöten ist ebenfalls ein thermisches Verfahren. Es dient dem Verbinden artgleicher, bedingt auch artfremder Werkstoffe. Das Anwendungsspektrum reicht vom Installationshandwerk bis hin zur Raumfahrttechnik.

Zum Löten wird der Grundwerkstoff bis dicht oberhalb der Arbeitstemperatur des Lotes erwärmt. Der Grundwerkstoff bleibt fest, während das Lot schmilzt. Die flächige Erwärmung mit der Acetylen-Sauerstoff-Flamme oder der Propan-Sauerstoff-Flamme sorgt für schnelles Erreichen der Löttemperatur. Je nach Temperatur wird unterschieden in:

  • Weichlöten (bis 450 °C)
  • Hartlöten (über 450 °C)

Beim Weichlöten wird Blei-Zinn-Lot verwendet, das sich wegen der geringen Kräfte, die übertragen werden können, vorwiegend zum Dichtlöten eignet. Feste Lötverbindungen werden dagegen beim Hartlöten erreicht, wenn das Lot entsprechend dem jeweiligen Werkstoff ausgewählt wird. Zusammensetzung und Anwendung von Hartloten sind in der DIN 8513 beschrieben. Bezogen auf die Spaltbreite der Lotverbindung spricht man von

  • Spaltlöten (0,05 mm bis 0,5 mm)
  • Fugenlöten (über 0,5 mm)

Autogenes Brennschneiden

Ob Schneiden von Hand oder maschinell – das autogene Brennschneiden ist eines der wirtschaftlichsten Trennverfahren. Die Brenngas-Sauerstoff-Flamme gewährleistet hohe Schnittgeschwindigkeit, schnelles Anstechen, sicheres Lochstechen und leichtes Ausschneiden. Bei richtiger Auswahl der Düsen, Drücke und Schnittgeschwindigkeiten werden Fertigmaße ohne Nacharbeit erreicht.

Das Prinzip des Brennschneidens beruht darauf, dass der zu trennende Werkstoff in einer Acetylen-Sauerstoff-Flamme auf Zündtemperatur gebracht und dann mit Schneidsauerstoff verbrannt wird. Die Schnittfuge bildet sich, indem die entstehenden Oxide, zusammen mit der Schmelze, vom Schneidsauerstoffstrahl ausgetrieben werden.

Dazu müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein:

  • Brennbarkeit der Metalle
  • Leichtflüssigkeit der Oxide
  • Geringe Wärmeleitfähigkeit des Schneidgutes
  • Zündtemperatur im Sauerstoff unter der Schmelztemperatur
  • Schmelztemperatur der Oxide niedriger als Schmelztemperatur des Metalls

Problemlos lassen sich Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,3 Prozent brennschneiden. Liegt der Kohlenstoffgehalt zwischen 0,3 und 2 Prozent, ist Vorwärmen erforderlich. Werkstoffe, die sich zum Brennschneiden nicht eignen, können durch Pulver- und Plasmaschmelzen oder mit Lasern getrennt werden.

Die Qualität eines Brennschnittes ist abhängig vom Brenngas und wird bestimmt durch:

  • Schnittgeschwindigkeit
  • Sauerstoffdruck
  • Düsenabstand
  • Düsenbeschaffenheit

Für die Wirtschaftlichkeit des Brennschnittes ist das Brenngas entscheidend. Hohe Flammentemperaturen garantieren schnelles und sicheres Erreichen der Zündtemperatur. Sie sind ausschlaggebend für die optimale Schnittgeschwindigkeit. Die Acetylen-Sauerstoff-Flamme erreicht mit 3160 °C die höchste Flammentemperatur von allen Brenngasen. Sie erfüllt damit die Forderung nach maximaler Schnittgeschwindigkeit und größtmöglicher Wirtschaftlichkeit. Generell sinken mit zunehmender Flammentemperatur die Brennschneidkosten. Leistungsfähige Handschneidbrenner, Schneidmotoren sowie stationäre Brennschneidmaschinen gewährleisten hohe Qualität und günstige Rentabilität des Schnittes.

Gase zum autogenen Brennschneiden von unlegierten Stählen:

  • Sauerstoff 2.5
  • Acetylen 2.0
  • Wegaleen®

Gase zum autogenen Schweißen von unlegierten Stählen:

  • Sauerstoff 2.5
  • Acetylen 2.0 

Acetylen 2.0, gasförmig, in Aceton gelöst

Acetylen 2.0

gasförmig, in Aceton gelöst
Reinheit 99 Vol.-%
Bezeichnung Acetylen 2.0
Lieferformen In Stahlflaschen und Bündeln mit 6 oder 16 Flaschen
Flaschen-/Behältervolumen 10 l 20 l 40 l 50 l 6 x 60 l 16 x 54 l
Inhalt (kg) 1,6 4 6,3 10 60 160

Eigenschaften beim Erwärmen mit/ohne Luft explosionsfähig , hochentzündlich
Ventilanschluss DIN 477 Nr. 3 | Spannbügelanschluss
Schulterfarbe kastanienbraun (RAL 3009)
 

Sauerstoff 2.5, gasförmig, verdichtet

Sauerstoff 2.5

gasförmig, verdichtet
Reinheit 99,5 Vol.-%
Bezeichnung Sauerstoff 2.5
Lieferformen In Stahlflaschen und Bündeln mit 12 Flaschen
Flaschen-/Behältervolumen 5 l 10 l 20 l 50 l 12 x 50 l
Inhalt (m3) 1 2,1 4,2 10,6 127,2
Fülldruck (bar) 200 200 200 200 200

Falls nicht anders vermerkt, bezieht sich der Fülldruck auf 288,15 K (15°C) und der Inhalt auf 288,15 K (15°C) und 1,013 bar.

Eigenschaften brandfördernd
Ventilanschluss DIN 477 Nr. 9 | (G3/4)
Schulterfarbe weiß (RAL 9010)
 

Wegaleen®, unter Druck verflüssigt

Wegaleen®

unter Druck verflüssigt
Reinheit
Bezeichnung Wegaleen®
Bestandteile
Propen 99,5 Vol.-%

Nebenbestandteile

Kohlenwasserstoffe 0,5 Vol.-%
Lieferformen In Stahlflaschen
Flaschen-/Behältervolumen 79 l
Inhalt (kg) 33
Dampfdruck (bar) 9

Falls nicht anders vermerkt, bezieht sich der Dampfdruck auf 288,15 K (15°C) und der Inhalt auf 288,15 K (15°C) und 1,013 bar.

Eigenschaften hochentzündlich
Ventilanschluss DIN 477 Nr. 1 | (W 21,80 x 1/14 LH)
Schulterfarbe rot (RAL 3000)
 

Fugenhobeln

Das Fugenhobeln nennt man auch Brennfugen. Dieses Verfahren ist den Vorgängen beim Brennschneiden ähnlich. Die Brennschneiddüse hat lediglich eine größere Bohrung für O2. Durch die Größe der Bohrung kann der Strahl des Sauerstoffs besser gelenkt werden und ist weicher.

Für das Fugenhobeln eignen sich die gleichen Werkstoffe wie fürs Brennschneiden.

Flammstrahlen

Flammstrahlen spielt eine bedeutende Rolle bei der Beton- und Stahlsanierung sowie beim Ingenieurbau. In wachsender Zahl müssen Gebäude, Fahrbahnen, Hallenböden oder Stahlkonstruktionen aus Gründen der Werterhaltung und im Hinblick auf die statische Unbedenklichkeit instandgesetzt werden. Dazu leistet die energiereiche Acetylen-Sauerstoff-Flamme einen unverzichtbaren Beitrag, denn sie arbeitet materialschonend, umweltfreundlich und technisch einwandfrei.

Vom Flammstrahlen wird gesprochen, wenn Beton- oder Natursteinoberflächen von Gummi-Abrieb, Öl, Benzin, Fett oder Tausalz befreit werden sollen, um beispielsweise die Haftung eines Schutzbelages zu verbessern. Der Wärmeschock der autogenen Flamme führt bereits nach kurzer Vorwärmzeit durch die auftretenden interkristallinen Kräfte zum sogenannten Abspratzen der oberen Schlämmeschicht.

Viele Sanierungsbetriebe lassen ihr Personal nach der DVS-Richtlinie 1147 im Flammstrahlen ausbilden. Die daraufhin ausgestellte Eignungsbescheinigung ist betriebsnotwendige Legitimation und zugleich Bestätigung für den Auftraggeber, dass die Voraussetzungen für eine fachgerechte Ausführung der Flammstrahlarbeiten erfüllt sind.

Flammentrosten

Das Flammentrosten nutzt die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Walzhaut und Stahl. Dabei bewirken die thermische Energie und die reduzierende Wirkung der Acetylen-Sauerstoff-Flamme den Erfolg. Der festhaftende Oberflächenbelag wird so in ein lose aufliegendes Pulver überführt, das leicht
abgebürstet werden kann.

Wärmen, Richten

Flammrichten ist das sinnvollste Verfahren, um Schweißschrumpfungen schnell und werkstoffschonend zu beseitigen. Dazu eignet sich besonders die Acetylen-Sauerstoff-Flamme. Voraussetzung ist, dass Brennergröße und Brennerart optimal auf die Stärke des zu richtenden Bauteils abgestimmt sind.

Hinsichtlich der Schrumpfspannungen wird unterschieden in Querschrumpfung, Winkelschrumpfung und Längsschrumpfung. Schrumpfungen verkürzen die neben der Schweißnaht liegenden Materialzonen. Sie werden bei Kehlnähten durch die Winkelschrumpfung noch verstärkt. Die Verkürzungen direkt neben der Schweißnaht gehen in die langen Zonen im ungeschweißten Werkstoff über. Das führt zu Verwerfungen und Beulen in entfernten Werkstoffbereichen. Die zu langen Zonen müssen gestaucht werden; das Strecken verkürzter Zonen ist meist nicht möglich.

Das Prinzip des Flammrichtens

Das Prinzip des Flammrichtens beruht auf örtlich begrenzter Erwärmung des Materials in Verbindung mit einer Dehnungsbehinderung. Das bewirkt das Stauchen der erwärmten Bereiche und beim Erkalten ein Schrumpfen der zu langen Zonen. Der Schrumpfpunkt sollte nicht unnötig hoch erhitzt werden. Wichtig ist, einen möglichst scharf umgrenzten Werkstoffbereich schnell auf ca. 600 bis 650 °C zu erwärmen. Das ist ausschließlich mit der Acetylen-Sauerstoff-Flamme möglich, die im Vergleich zu anderen Brenngasen im höchsten Temperaturbereich arbeitet. Die erfolgreiche Anwendung setzt die Beachtung grundsätzlicher Regeln voraus. Dabei kommt es darauf an, die Ursache der Oberflächenveränderung zu erkennen. In der Regel sind es die beschriebenen Schrumpfungen.

Sauerstofflanze

Das Prinzip des thermischen Trennens mit der Sauerstoff-Kernlanze beruht darauf, dass das Eisen der Kernlanze in einem unter Druck zugeführten Sauerstoffstrom verbrennt und die für den Trennprozess notwendige Energie liefert. Dabei entstehen Temperaturen von 2 000 bis 2 200 °C. Die Sauerstoff-Kernlanze besteht aus einem Mantelrohr und einer dem Innendurchmesser des Rohres angepassten Anzahl von Kerndrähten. Bei diesem Verfahren wird ohne Brenngas gearbeitet. Die Kernlanze wird in ein spezielles Griffstück eingespannt, an ihrem vorderen Ende mit einer externen Flamme auf Zündtemperatur gebracht und unter dosierter Zugabe von Sauerstoff verbrannt. Um ein Bauteil abzutrennen, ist eine Trennfuge erforderlich.

Spaltlöten

Beim Spaltlöten sind enge, parallelwandige Spalten vorhanden, in denen sich Kapillarkräfte bilden, die, abhängig von Spaltbreite und Spaltform, für die Verteilung des Lotes sorgen. Der Mechanisierungsgrad reicht beim Flammlöten von der Verwendung eines handgeführten Brenners und einer einfachen Spannvorrichtung bis zur maschinellen Flammlötanlage mit Sonderbrennern und angepasstem Flammenbild. Bei Beachtung der verfahrensspezifischen Merkmale entspricht die Festigkeit einer Hartlötverbindung immer der des Grundwerkstoffes oder übersteigt sie sogar. Wichtiges Konstruktionsmerkmal beim Spaltlöten ist die Überlappungslänge. Sie ist abhängig von der Festigkeit der zu verbindenden Werkstücke. Beim Spaltlöten sind zwingend die Vorgaben der technischen Regelwerke einzuhalten (z.B. DVGW, Druckbehälterverordnung).