Brennschneiden mit Acetylen: Verfahren und Gase

Brennschneiden mit einem Handbrenner

Das Brennschneiden mit Acetylen ist ein Verfahren, bei dem Brenner Metalle auf Zündtemperatur bringen, um sie anschließend gezielt zu verbrennen. Zum Einsatz kommt das thermische Trennverfahren vor allem bei un- und geringlegierten Stählen mit einer Stärke von wenigen Millimetern bis zu 30 Zentimetern. Gasflasche.de erklärt, wie ein Schneidbrenner mit Acetylen und Sauerstoff funktioniert. Außerdem informieren wir über die Eigenschaften des Acetylengases und die Kosten, die anfallen, wenn Anwender eine Acetylenflasche kaufen.

Die Themen im Überblick:

Einfach erklärt: Brennschneiden mit Acetylen und Sauerstoff

Wer starke Werkstoffe aus Stahl trennen möchte, findet im Brennschneiden mit Acetylen ein geeignetes Trennverfahren. Zum Einsatz kommen dabei Schneidbrenner, die ein Gemisch aus Acetylen und Sauerstoff verbrennen. Zusätzlich stoßen die Geräte auch einen starken Sauerstoffstrahl aus. Im Folgenden erklären wir, wie das Verfahren funktioniert.

Funktionsprinzip der Schneidbrenner für Acetylen und Sauerstoff

Beim Brennschneiden bringt eine Heizflamme das zu bearbeitende Werkstück zunächst auf seine Zündtemperatur. Diese liegt bei Stahl bei rund 1.150 Grad Celsius und ist erreicht, wenn sich die frei werdende Reaktionswärme in der gleichen Zeit nicht mehr abführen lässt. Ist die Zündtemperatur erreicht, verbrennt ein zusätzlicher Sauerstoffstrahl den vorgewärmten Werkstoff. Dabei entsteht wiederum Wärme, die das Werkstück in die Tiefe hinein weiter erwärmt, sodass der Sauerstoff dieses komplett durchtrennen kann. Neben der Lieferung von Verbrennungssauerstoff hat der Sauerstoffstrahl aber auch eine weitere Aufgabe: Er bläst die bei der Oxidation entstehende Schlacke aus dem Werkstück und lässt somit eine Trennfuge entstehen. Damit das funktioniert, hat das Gas einen sehr hohen Druck. Dieser hängt grundsätzlich vom Material sowie der Stärke der Werkstücke ab und kann bei Hochleistungsdüsen Werte von bis zu 20 bar erreichen. Standarddüsen der Schweißbrenner für Acetylen und Sauerstoff erreichen in der Regel nicht mehr als sechs bar. Bei Schnellschneiddüsen sind auch Druckwerte von acht bar möglich.

Während die Oxidationsreaktion den Werkstoff automatisch bis in die Tiefe vorwärmt, sorgt die Heizflamme dafür, dass der Stahl auch in Schnittrichtung kontinuierlich die Zündtemperatur erreicht. Die Höhe der Schnittgeschwindigkeit hängt dabei wiederum vom Material und der Stärke des zu trennenden Werkstoffs ab. Wer mit dem Schweißbrenner für Acetylen und Sauerstoff Schrägschnitte, Kurven oder besonders feine Trennfugen herstellen möchte, muss die Arbeitsgeschwindigkeit herabsetzen.

Voraussetzungen für Schneidbrenner mit Acetylen und Sauerstoff

Damit sich Stahl mit dem Brennschneider zerteilen lässt, sind eine Reihe von Voraussetzungen zu erfüllen. So ist es wichtig, dass die Zündtemperatur unter der Schmelztemperatur liegt. Bei Stahl ist das in der Regel bis zu einem Kohlenstoffanteil von etwa 1,6 Prozent der Fall, wobei die Qualität der Trennfuge mit steigendem C-Anteil sinkt. Da auch Legierungselemente die Zündtemperatur anheben, funktionieren Schweißbrenner mit Acetylen und Sauerstoff überwiegend bei niedrig und unlegierten Stählen.

Wichtig ist außerdem, dass der Schmelzpunkt der Verbrennungsprodukte niedriger sein muss, als der Schmelzpunkt der eigentlichen Werkstoffe. Ein Grund, aus dem zum Beispiel Aluminium oder Chrom-Nickel-Stähle nicht brennschneidbar sind. Eine Ausnahme stellt hier Titan dar: Denn das Material lässt sich mit einem Brennschneider für Acetylen bearbeiten, obwohl der Schmelzpunkt von Titanoxid mit 1.970 Grad Celsius über dem von Titan (1.670 Grad Celsius) liegt.

Eine dritte Voraussetzung: Die Schlacke muss dünnflüssig sein, damit sie sich mit dem Sauerstoffstrahl gut aus der Trennfuge blasen lässt. Während das bei Baustahl gegeben ist, weisen Aluminium und Chrom zum Beispiel eine sehr feste Schlacke auf. Diese lässt sich nicht ausblasen, wodurch die Arbeit der Schneidbrenner für Acetylen und Sauerstoff gestört ist.

Wichtig für das Brennschneiden ist darüber hinaus auch, dass die zu bearbeitenden Werkstoffe eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Andernfalls würde ein Großteil der Wärme der Heizflamme entweichen und Metalle könnten die Zündtemperatur nicht erreichen. Der Fall ist das zum Beispiel bei Kupfer – einem Metall mit einer sehr hohen Wärmeleitfähigkeit.

Einsatzbereiche und Vorteile der Schweißbrenner für Acetylen und Sauerstoff

Das Brennschneiden mit Acetylen oder einem anderen Brenngas kommt bei allen Metallen zum Einsatz, die die beschriebenen Voraussetzungen erfüllen. Problemlos lassen sich dabei also unlegierte und niedrig legierte Stähle bearbeiten. Die Blechdicken reichen dabei von wenigen Millimetern bis zu 30 Zentimetern. Wichtig ist dabei die korrekte Auswahl der Düsen sowie die richtige Einstellung der Gasdruckwerte.

Während konventionelle Schneidbrenner für Acetylen und Sauerstoff auch bei Titan zum Einsatz kommen, sind für Aluminium und Chrom-Nickel-Stähle Sonderverfahren möglich. Diese liefern zwar schlechtere Ergebnisse als das besser geeignete Plasmaschneiden, sind im Vergleich zu diesem aber günstiger.

Die wichtigsten Vorteile des Brennschneidens mit Sauerstoff und Brenngasen

Schneidbrenner sind günstig in der Anschaffung. Sie erreichen eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und kommen mit einer kurzen Vorwärmzeit der Werkstoffe aus. Das Verfahren ist bei sehr vielen Metallen und starken Blechen einsetzbar, wobei es im Allgemeinen eine hohe Schnittgüte erreicht. Das manuelle Brennschneiden funktioniert ohne Strom und ist in vielen Einsatzbereichen anwendbar – selbst unter Wasser. Die folgende Liste fasst die wichtigsten Vorteile noch einmal zusammen:

  • niedrige Anschaffungskosten für Schneidbrenner, Acetylen und Sauerstoff
  • hohe Arbeitsgeschwindigkeit im manuellen oder maschinellen Betrieb
  • bei sehr starken niedrig legierten und unlegierten Stählen anwendbar
  • hohe Qualität des thermischen Trennverfahrens bei geeigneten Werkstücken
  • Betrieb der Schneidbrenner mit Acetylen und Sauerstoff ohne Strom möglich

Nachteilig sind beim Brennschneiden die hohen Lohnkosten, die in der Regel einen Anteil von 80 bis 90 Prozent der Gesamtkosten ausmachen.

Brenngas Acetylen: Eigenschaften im Überblick

Damit Schneidbrenner Metalle trennen können, benötigen sie Sauerstoff und ein Brenngas. Ersterer sollte möglichst rein sein, um bei geringem Verbrauch eine hohe Trennflächenqualität und eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit sicherstellen zu können. Experten empfehlen Sauerstoff mit einer Reinheit von mindestens 99,995 Prozent. In welchen Größen die Gasflaschen verfügbar sind und was der Rohstoff kostet, erklären wir im Beitrag Sauerstoffflasche kaufen.

Das Brenngas muss eine hohe Flammtemperatur, eine hohe Zündgeschwindigkeit und eine hohe Primärflammleistung aufweisen. Neben Propan und Erdgas ist der Einsatz von Acetylen dabei am besten geeignet. Da Acetylengas bei Druckwerten von mehr als zwei bar und Temperaturen von über 300 Grad Celsius jedoch zum Explodieren neigt, sind beim Einsatz des Brenngases allerdings verschiedene Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Wichtig ist dabei zum Beispiel ein Betriebsdruck von maximal 1,5 bar. Außerdem muss sichergestellt sein, dass sich die Acetylen Gasflasche nicht auf über 300 Grad Celsius erwärmt.

Propangas ist in der Nutzung ungefährlicher. Es lässt sich außerdem in flüssiger Form bevorraten, wobei eine Gasflasche viel größere Gasmengen aufnehmen kann. Da die übrigen Eigenschaften allerdings schlechter sind als bei Acetylengas, würde der Einsatz von Propan einen deutlich höheren Sauerstoffverbrauch und damit auch steigende Kosten bedeuten.

Acetylenflasche kaufen: Größen und Kosten

Wer Metalle mit dem Schneidbrenner trennen möchte, entscheidet sich in der Regel für das Brenngas Acetylen. Dieses hat hervorragende Eigenschaften, wodurch sich bei einem niedrigen Sauerstoffverbrauch eine optimale Schneidgeschwindigkeit und -qualität erreichen lässt. Anders als technische Gase wie Stickstoff, Sauerstoff oder Argon lässt sich Acetylen allerdings nicht unter hohem Druck (bis zu 200 bar) in Gasflaschen verpressen. Der Grund: Ethin (Acetylengas) verflüssigt sich unter hohem Druck. Acetylenflaschen besitzen daher eine Auskleidung aus einem trockenen und porösen Material, die das Acetylen binden und für die Lagerung und den Transport speichern. Bei einer Temperatur von 15 Grad Celsius liegt der Fülldruck in der Regel bei einem Wert von etwa 19 bar.

Möchten Handwerker oder Heimwerker Acetylen kaufen, haben sie verschiedene Flaschengrößen zur Auswahl. Die wichtigsten Informationen zu Maßen, Gewicht und Inhalt gibt die folgende Tabelle.

Größe der Acetylenflasche Maße (Durchmesser x Höhe) Füllinhalt Tara-Gewicht der Gasflaschen
Acetylen 5 Liter 14 x 59,5 cm 0,8 kg 13,0 kg
Acetylen 10 Liter 14 x 98 cm 1,6 kg 23,0 kg
Acetylen 20 Liter 20 x 96 cm 4,0 kg 35,0 kg
Acetylen 40 Liter 20 x 158 cm 6,3 kg 71,0 kg
Acetylen 50 Liter 23 x 170 cm 10,0 kg 75,0 kg

 

Wichtig zu wissen: Acetylenflaschen sind an ihrer kastanienbraunen Färbung gut zu erkennen. Genaue Angaben zum eingefüllten Gas entnehmen Verbraucher dem aufgebrachten Etikett.

Acetylenflaschen kaufen: Die Kosten im Überblick

Genau wie andere technische Gase sind auch Acetylen Gasflaschen als Pfand- oder Eigentumsflaschen erhältlich. Geht es um die Füllung, hängen die Preise dabei im Wesentlichen von der Flaschengröße beziehungsweise von der Füllmenge ab. Wie hoch die Preise gefüllter Acetylenflaschen zum Kaufen sind, zeigt die folgende Tabelle.

Größe der Acetylenflasche Preis für Tauschflaschen

(Eigentum voll gegen leer oder Pfand)

5 Liter 40 bis 50 Euro
10 Liter 50 bis 60 Euro
20 Liter 60 bis 70 Euro
40 Liter 70 bis 90 Euro
50 Liter 90 bis 110 Euro

 

Wer eine Gasflasche für Acetylen kaufen möchte, muss diese erstmalig bezahlen. Abhängig von der gewählten Größe kommen dabei Kosten von 150 bis 250 Euro hinzu. Befinden sich die Acetylenflaschen bereits im Eigentum, können sie beim Gasflaschenservice einfach gegen volle getauscht werden. Möglich ist oft auch die Gasflaschenlieferung zum eigenen Firmengelände.

Sicherheitshinweise bei Acetylen Gasflaschen beachten

Acetylenflaschen können auch ohne Luft explosionsartig reagieren. Die Gasflaschen stehen unter Druck und das Gas ist selbst extrem entzündbar. Um mögliche Gefahren ausschließen zu können, sollte die Lagerung in gut belüfteten Orten erfolgen. Die Acetylenflaschen sind dabei fernab von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen oder anderen Zündquellen aufzubewahren. Bei einem Brand dürfen Sicherheitskräfte die Behälter nicht löschen, bis alle Leckagen gestoppt werden können. Anschließend sind Acetylenflaschen für mindestens 24 Stunden zu kühlen, da sie selbst längere Zeit nach einem Brand oder einer großen Hitzeeinwirkung noch explodieren können. Wichtig zu wissen ist außerdem, dass Acetylen flüssig in Aceton gelöst ist. Um zu verhindern, dass das Lösungsmittel bei der Verwendung austritt, dürfen die Gasflaschen nur stehend genutzt werden.

Allgemeine Hinweise zu Lagerung und Transport von Druckgasflaschen geben wir in den Beiträgen Gasflaschen Lagerung: Richtig lagern Gasflaschenschrank und Gasflaschen: Transport mit Sicherheit

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