DD200075A1 - Verfahren zum schneiden von polymethylacrylaten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verfahren zum Schneiden von Polymethylacrylaten mit düsengepolten Plasmaschneidbrennern. Ziel ist eine Erhöhung der Effektivität beim Schneiden derartiger Werkstoffe. Das zu entwicklende Verfahren soll die Herstellung beliebiger Formschnitte an Polymethylacrylaten mit glasklaren Schnittflächen und gratfreien Schnittkanten bei hoher Schnittleistung sowie geringer Rauchentwicklung gewährleisten. Erfindungsgemäß wird im Gegensatz zur üblichen Plasmaschneidtechnik mit einem ungewöhnlichen geringen Düsenabstand von 0,5mm, der mit einer Genauigkeit von etwa *0,4mm konstant einzuhalten ist, gearbeitet und als Plasmagas ein Gemisch aus 50-80 % Argon und 20-50 % Wasserstoff verwendet wird, wobei eine Gasmenge Q = K ind B (1+lg(10+P)), eine Brennerleistung P= K*s und eine Schnittgeschwindigkeit (Formel) einzustellen ist. Die Erläuterung der Formelzeichen enthält die Erfindungsbeschreibung.

Description

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Verfahren zum Schneiden von Polymethylacrylaten Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Polymethylacrylaten, insbesondere von Polymethamethylacrylaten, unter Verwendung an sich bekannter Plasmaschneidanlagen mit düsengepolten Plasmaschneidbrennern, zur Erzielung glas-, . klarer Schnittflächen und gratfreier Schnittkanten bei. ..-' 'hoher Schnittleistiing und -geringer ."Rauchentwicklung. ... ., .·

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß mittels indirekt gepolter Plasmaschneidbrenner nichtmetallische Werkstoffe geschnitten werden können«, Es sind jedoch keine Erkenntnisse über das Schneiden von PoLytnethylacrylaten mit Hilfe indirekt gepolter Plasmaschneidbrenner bekannte Eine naheliegende Maßnahme ware, daß mit der bekannten Verfahrensweise des indirekten Plasmaschneidens für andere Werkstoffe, z. B. Stahl, gearbeitet würde* Diese bekannte Verfahrensweise besteht darin, daß ein Düsenabstand von 5 "bis 15 πιπί und eine Schnittgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Materialdicke und der Brennerleistung entsprechend vorgegebener Tabellenwerte oder Erfahrungswerte eingestellt werden_e Es hat sich jedoch herausgestellt, daß mit den bekannten Technologien für das Schneiden mit nichtübertragenem Lichtbogen keine glasklaren Schnitte entstehen, ein Gratanhang nicht zn vermeiden ist und sich störend auswirkender weißlicher Rauch entsteht. Auch durch die an sich übliche Variation von Verfahrensparametern beim Plasmaschneiden mit indirektem Lichtbogen ist es nicht möglich, die oben genannten Nachteile zu vermeiden« Nach dem bisherigen technischen Stand werden Polymethylacrylate entweder mittels mechanischer Trennmethoden oder mittels Laserschneidanlagen oder Hochdruck-Elüssigstrahlanlagen geschnitten.

Beim Laserschneiden werden zwar schmale Schnittfugen und nach Parameteroptimierung auch glasklare Schnittflächen erreicht, es kommt jedoch zu einer starken Rauchentwicklung, was eine -Absaugvorrichtung notwendig· macht. .Der hohe Auf-' wand beim Laserschneiden'für Anschaffung und Unterhaltung von Laserschneidanlagen sowie für die Beseitigung der Schadstoffe (Rauche) ist nachteilig. Beim mechanischen Trennen sind die Schnittflächen nicht glasklar. Außerdem beeinträchtigt der Gratanhang an den Schnittkanten die Verwendungsmöglichkeiten. Für qualitativ hochwertige, d. h.

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gratfreie und glasklare Schnitte ist ein Nacharbeiten erforderlich, v/as einen zusätzlichen Kosten- und Zeitaufwand zur Folge hat. Weiterhin sind mittels mechanischer Bearbeitungsverfahren Konturenschnitte nur bedingt und mit großem Vorrichtungsaufwand möglich.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist die Effektivität beim Schneiden von Polymethylacryiaten u. ä. Werkstoffen mit geringem gerätetechnischen Aufwand zu erhöhen.

Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schneiden von Polymethylacryiaten unter Verwendung an sich bekannter Plasmaschneidanlagen mit düsengepolten Plasmaschneidbrennern zu entwickeln, wobei dieses so zu gestalten ist, daß das Herstellen beliebiger Formschnitte an Polymethylacryiaten u. ä. Werkstoffen mit glasklaren Schnittflächen und gratfreien Schnittkanten bei hoher Schnittleistung sowie geringer Rauchentwicklung gewährleistet wird·

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß im Gegensatz zur üblichen bekannten Plasmaschneidtechnik mit einem ungewöhnlich geringen Düsenabstand von 0,5 mm, der mit- einer Genauigkeit von etwa - 0,4 mm einzuhalten ist, gearbeitet wird und als Plasmagas ein Gemisch aus 50 .- 80 % Argon.und.' 20 - 50 %-Wasserstoff verwendet wird, wobei eine Gasmenge Q entsprechend '»

Q = K_B (1 + log (10 + P))

eine Brennerleistung P entsprechend

P = K * s

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eine Schnittgeschwindigkeit V entsprechend

einzustellen ist» Dabei bedeuten;

Q = Gasmenge in m-Vh

V = Schnittgeschwindigkeit in m/min

Kg= Konstante des Brenners, die zwischen 0,5 ..* 2 beträgt K = Leistungskonstante, beträgt etwa 0,3 ... 1,2 Ktp Materialkonstante, beträgt etwa 0,16

P = Brennerleistung in kW kcal

c = spezifische Wärme des zu schneidenden Werkstoffes in

kg.grd

= Wärme leitfähigkeit des zu schneidenden Werkstoffes in

kcal

m.h.grd s = Schnittdicke in mm .

Die überraschende Wirkung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise besteht darin, daß eine gesundheitsschädliche Rauch- bildung unterdrückt wird* Bei der Entwicklung der Erfindung wurde festgestellt, daß die bekannte Rauchbildung ihre Ursache in Crackprozessen hat, die sich bei thermischen Einwirkungen auf den polymeren Werkstoff herausbilden. Solche Crackprozesse spielen sich deshalb auch bei der Einwirkung eines Laseroder eines Plasmastrahls auf den Werkstoff ab. Der Umfang solcher Grackprozesse ist festgelegt durch das Volumen der 'Schnittfuge und der einwirkenden Wärmeenergie und wächst mit größer werdende!? Materialdicke, Schnittfugenbreite und elektrischer Schneidleistung. Hun'ist bekannt-, daß mittels- ·.. Laserschneidverfahren wesentlich, d« h. um etwa eine Zehnerpotenz schmalere Schnittfugen als mittels Plasmaschneidverfahren erreichbar sind. Der Fachmann würde deshalb im Laserschneidverfahren die Lösung der vorliegenden Aufgabe suchen, zumal außerdem der Energieumsatz beim Laserschneiden ver-

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gleichsweise geringer gehalten werden kann als "beim Plasmaschneiden. Bei der Anwendung des Plasmaschneidens wiederum müßte der Fachmann annehmen, daß "bei sehr geringem Düsenabstand zwischen Brenner und Werkstoffoberfläche die Crackprozesse intensiviert würden, weil nun die Bereiche der Plasmafackel mit der höchsten Temperatur auf den Werkstoff einwirken.

Durch die Erfindung wurde nachgewiesen, daß unter den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen die an der Unterseite des Werkstücks austretende Plasmafackel befähigt ist, einerseits die Crackprodukte aus der Schnittfuge infolge ihrer Injektorwirkung in sich einzusaugen und andererseits infolge ihrer hohen Temperatur von mehreren Tausend Grad völlig zu zerlegen und in Anwesenheit des ebenfalls eingesaugten bzw. vorhandenen I)Uftsauerstoffs zu an sich unschädlichem CO₂ und HpO zu verbrennen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:

Zum Schneiden von 3 wm dicken Polymethamethylacrylat-Platten wird eine Plasmaschneidanlage benutzt, deren düsengepolter Brenner mit 4- kW Leistung betrieben wird. Das Material hat

ie c ^kl

kcal

Tr-Λ ο Τ

eine spezifische Wärme c = 0,3 und eine Wärmeleit_

fähigkeit j[= 0,16

m.h.grd

Den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen entsprechend-wird als Plasmagas ein Gemisch aus 65 - 70 % Argon und 30 - 35 % Wasserstoff in einer Gasmenge Q = 1,5 m-yh verwendet, die Schnittgeschwindigkeit mit V = 0,253 m/min eingestellt und der Düsenabstand während des gesamten Schneidvorgangs zwischen 0,2 und 0,5 mm gehalten, so daß die Entwicklung schädlicher Rauchgase bis auf 5 % der beim Laserschneiden entstehenden Menge reduziert wird. Die Schnittflächen sind dabei glaskar und gratfrei.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Verfahren zum Schneiden von Polymethylacrylaten, insbesondere von Polymethamethylacrylaben, unter Verwendung an sich "bekannter Piasmaschneidanlagen mit düsengepolten Plasmaschneidbrennern zur Erzielung glasklarer Schnittflächen und gratfreier Schnittkanten bei hoher Schnittleistung und geringer Rauchentwicklung, gekennzeichnet dadurch , daß im Gegensatz zur üblichen Plasmaschneidtechnik mit einem ungewöhnlich geringen Düsenabstand von 0,5 mtn» der mit einer Genauigkeit von etwa i 0,4 mm konstant einzuhalten ist, gearbeitet und als Plasmagas ein Gemisch aus 50 - 80 % Argon und 20 - 50 % Wasserstoff verwendet wird, wobei eine Gasmenge Q = K-g (1 + log (10 + P)), eine Brennerleistung ρ = K ♦ s und eine Schnittgeschwindigkeit V =

   K °_L. einzustellen ist