Glas schneiden / brechen (z.B. Objektträger)

[Läpplappen]

Hallo zusammen,

im Folgenden möchte ich ein paar Zeilen zum Thema Glasschneiden zum Besten geben und hoffe damit etwas Licht in dieses "Mysterium" zu bringen.
Kurz vorweg: Es gibt natürlich noch weitere Methoden Glas in die gewünschte Form zu bringen. Das Glas brechen, um was es hier gehen soll, ist allgemein üblich im Bereich Flachglasverarbeitung, also beim Zurichten von flachen Glasscheiben. Dabei entstehen scharfe Kanten. Die zu erreichenden Toleranzen bei Handzuschnitt sind etwa +/-0,5mm. Die schmalsten Streifen sind etwa 3x so breit wie das Glas dick und die Glastafel sollte zwischen 1mm und 6mm dick sein. Das reicht vom Objektträger bis zur Fensterscheibe in Objekttischen. Andere Dicken gehen natürlich auch, dafür ist das hier beschriebene Verfahren aber teilweise nicht mehr anwendbar. Weiterführendes Knowhow benötigt man auch zum Schneiden von Sondergläsern wie Quarzglas und manchen Borosilikatgläsern sowie für den Zuschnitt von Kreisen oder Kurven. Als Beispiel wird hier handelsübliches Fensterglas verwendet, welches praktisch identische Schnitteigenschaften hat wie die meisten Objektträger. Deckplättchen sind meist zu dünn für diese Technik, denn wie wir sehen werden, würde man direkt durch das Glas brechen.

Ausrüstung:
A) Glasschneider (Hartmetallrädchen)
Ein Glasschneider besteht aus einem Heft zum greifen und mindestens einem Rädchen aus Hartmetall oder gehärtetem Stahl. Für die meisten Zwecke genügen einfache Ausführungen mit Holzheft und Stahlrädchen. Bezugsquellen für Eilige: Baumarkt - Kosten 5-15€, Für Sparfüchse: e-Bay Teilweise ab 1€, Fachhandel für Glaser oder Glaskunst Bedarf etwa 5-10€.
Auf was ist zu achten?
1) Der Glasschneider soll gut in der Hand liegen
2) Das Rädchen soll von guter Qualität sein
3) Mindestens ein Ersatzrädchen ist schon praktisch
Mein Glasschneider für Wald- und Wiesen- Zuschnitte und für diesen Versuch


Bild 1.1 (Glasschneider)

Sofern man die Wahl hat, sollte man für dünnes (1-2mm) und hartes Glas ein Schneidrädchen mit 120° Winkel wählen. Für mittlere Dicken (3-4mm) 130° und für dickes Glas (5-6mm) 140°. Für die Versuche hier wurde ein 127° Rädchen verwendet. Aus eigener Erfahrung kann ich die Produkte der Marke Silberschnitt empfehlen, was aber nicht heißen muss, dass andere nicht auch gut sein können.
Schneidöl oder andere Schneidflüssigkeiten sind für den Hausgebrauch nicht nötig. Wer meint er muss es trotzdem testen kann auch einen Tropfen WD-40 oder anderes Kriechöl nutzen.

B) Glaslineal / Winkel
Wahlweise aus dem Fachhandel oder ein etwa 5-8mm dickes und gerade geschnittenes Stück Kunststoff - z.B. Allzweckplatte aus dem Baumarkt. Nicht zu schmal, dass man es noch gut halten kann!

C) Lineal
Lineal, Maßband, Augenmaß

D) Arbeitsschutz:
Schutzbrille - Splitter können abplatzen und sehr hoch springen
Schnittfeste Handschuhe - man sollte aber schon noch Gefühl darin haben. Gerne mit Gummi überzogen, kein Stoff, denn im Stoff verhaken sich die Splitter.
(Pulsschoner und bei größeren Platten schnittfeste Schürze und Sicherheitsschuhe)

E) Arbeitsplatz
Der Arbeitsplatz soll eine eben und ganz leicht elastische Unterlage bieten. Ideal ist alles auf was sich auch gut mit Kuli schreiben lässt - also ein Block Papier, eine Schreibunterlage oder eine ebene Holzplatte.
Es hat sich bewährt die Arbeitsfläche mit einem Blatt Zeitung oder anderem Papier aus zu legen. So sind alle Glassplitter hinterher schnell entsorgt.

Arbeiten mit dem Glasschneider:
A) Der Abstand von der Führungsfläche zur Mitte des Schneidrädchens muss stets berücksichtigt werden. Im Zweifelsfall nachmessen oder mittels Probeschnitt ermitteln! Bei Standardglasschneidern beträgt dieser Abstand 2,5mm . Dieses auf den ersten Blick etwas krumme Maß macht durchaus Sinn.


Bild 1.2 (Angelegt für 5cm Schnitt)

Das Lineal ist beim Schneiden eines 5cm breiten Streifens auf 5,25cm an zu legen. Das ist genau die Mitte zwischen den beiden langen oder dicken Strichen, welche alle 5mm auf dem Maßstab zu finden sind. Wer jedes mal mm abzählen muss braucht deutlich länger, verzählt sich leicht und wird schnell müde. Auch beim Schneiden auf krumme cm, aber ganze mm sind die 2,5mm praktisch und sehr genau zu treffen. Selbst wenn man auf halbe mm anlegen möchte trifft man sicher das Ziel.


B) Der Glasschneider ist unbedingt senkrecht zu halten. Mit dem Zeigefinger kann er leicht an dem Lineal geführt werden. Natürlich ist die Führungsseite die der Rosette mit Schneidrädchen gegenüberligende.


Bild 1.3 (Glaschneider halten)

C) Der Glasschneider wird am praktischten zu einem hin gezogen. Angesetzt wird also "oben" und zwar gaaanz an der Kante. Dazu kann auch ohne Druck über die Kante gerollt werden. So findet man den Anfangspunkt leicht.

D) Der richtige Druck ist eines der Geheimnisse eines guten Schnittes. Bei zu viel Druck muschelt die Kante aus und der Bruch wird unsauber. Bei zu wenig Druck lässt sich das Glas nicht brechen. Mit Hilfe einer Küchenwaage habe ich 2,5-3kg als gute Werte ermittelt. Das hilft vielleicht auch bei ersten Versuchen. Dazu einfach ein Stück Glas auf die Waage legen, bis 2,5kg drücken und dann den Glasschneider zu sich ziehen. Es sollte dann ein leichtes "SSSSSS" zu vernehmen sein und eine "Spur" ist im Glas ist zu sehen. Bei zu wenig Druck rollt das Stahlrädchen einfach ab und man hört und sieht nichts. Bei zu viel Druck ist es eher ein "kkcccchh" und es springen unter leisem knacken Glassplitter und teilweise Glasnadeln vom Schnitt weg.


Bild 1.4 (Schnittvergleich)


Bild 1.5 (Bruchkanten Vergleich)


Bild 1.6 (Bruchfläche Vergleich)

E) Schnittgeschwindigkeit - Als grobe Orientierung sei etwa 0,5-1m / s genannt - etwa wie ein zügiger Strich mit einem Stift

F) Ist die Übung auf der Wage beendet kann man sich ein Übungsobjekt zur Hand nehmen. Nun ist es wichtig den Schnitt bis zum Ende durch zu führen und nicht vorher auf zu hören. Wer Angst hat über die Glaskante zu schneiden legt sich ein Hilfsplättchen am unteren Ende des Schnittes bündig zum eigentlichen Werkstück. Dann kann der Schnitt im Hilfsstück enden, ohne dass die Glaskante oder die Unterlage leidet.

G) Gebrochen wird vorzugsweise gegen den Schnitt - also von sich weg. Oder über die gesamte Länge gleichzeitig. Mit dem Schnitt nur wenn es nicht anders geht. Um das Glas zu brechen muss die zulässige Zugspannung überschritten werden. Prinzipiell ist das durch "Biegen" zu erzielen. Kleine Werkstücke können in der Hand gebrochen werden (Bild 1.7), indem die beiden Daumen mit den Fingernägeln aneinander genau unter dem Schnitt platziert werden und mit den Zeigefingern das Glas nach unten gebogen wird. Wer einen Zahnstocher oder eine kunststoffummantelte Büroklammer zur Hand hat kann auch diese unter den Schnitt legen und das Glas beidseits nach unten drücken (Bild 1.. Bei größeren und dickeren Gläsern leistet das Heft vom Glasschneider oder die Kante des Glaslineals gute Dienste. Allen Methoden gemeinsam ist, dass der Schnitt ganz am Anfang geöffnet werden muss. Die Fingernägel oder das untergelegte Hilfsstück muss also genau an der Glaskante liegen an der der Bruch beginnen soll.


Bild 1.7 (Glas brechen)


Bild 1.8 (Glas brechen)

Häufige Fehler:
A) Falscher Druck, Druckschwankungen während des Schnittes
B) Nicht über die Kante geschnitten
C) Glasschneider verkeilt / geneigt

Wichtig:
Gewalt ist keine Lösung Das Glas muss mit rel. wenig Kraft brechen. Objektträger fast schon von selbst.

Zu vermeiden:
A) Nachschneiden. Dadurch wird das Rädchen beschädigt und es entstehen "schädliche" Spannungen. Das kann sogar bis zu ungewünschten Entlastungsschnitten gehen und das Brechen unmöglich machen. EIN sauberer beherzter aber nicht verkrampfter Schnitt und dann muss das funktionieren.
B) Zu langes Warten zwischen dem Ritzen und dem Brechen kann den Schnitt "kalt" werden lassen. Dabei bauen sich Spannungen im Glas ab und es muss mehr Kraft aufgewendet werden um das Glas zu brechen. Dieser Vorgang dauert aber eher Stunden denn Minuten.

Was geht nicht:
A) Gehärtetes Glas hat Druckspannungen an der Oberfläche die es zuerst unmöglich machen den Initialisierungsriss zu setzen und selbst wenn das gelingt, muss zuerst die Druckspannung überwunden werden bis man zur Zugspannung kommt die das Glas brechen lässt. Die benötigten Kräfte sind einfach viel zu hoch.
B) Sehr dünnes Glas wie Deckplättchen ist zu dünn für diese Technik. Hier kann z.B. ein Diamant verwendet werden.

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So, und jetzt zum Spaß - Was passiert beim Glasschneiden?

Durch das Schneidrädchen wird Druck auf das Glas ausgeübt. Dadurch entsteht ein feiner Initialisierungsriss, welcher etwa 200-300µm in die Glasoberfläche eindringt. Des Weiteren entstehen Spannungszonen welche später den Bruch erst ermöglichen und führen. Sind die Spannungen abgebaut, kann das Glas nicht mehr gebrochen werden. Daraus ist zu schließen, dass das Glas nicht primär durch die oberflächliche Beschädigung, sondern durch eine zweckmäßige Spannungsverteilung gebrochen werden kann. Übersteigen die im Glas durch die Herstellung vorhandenen Spannungen (z.B. an kleinen Einschlüssen) die durch den Glasschneider eingebrachten Spannungen, so kann der Bruch "weg laufen". Das ist aber eher selten der fall - meist wurde der Schnitt nicht richtig ausgeführt oder der Schnitt war schon "kalt" und kleinste Glasfehler machen sich bemerkbar. Dem eigentlichen Brechen liegt das Überschreiten der Zugfestigkeit von Glas zu Grunde. Glas ist sehr stabil auf Druck, hält aber nur geringem Zug stand.
Die "Beweisfotos" entstanden unter etwas erschwerten Bedingungen, da mein Metalloplan eher für kleinere Gesichtsfelder ausgelegt und für die Nikon noch kein Adapter vorhanden ist. Alle Aufnahmen also mit Leitz NPL 5x und 10x Periplan. Nikon D70 im Tiefflug über dem Okular. Man beachte die Spannungen und die unterschiedlichen verläufe, sowie die größe der Ausmuschelungen und die Tiefe des Initialisierungsrisses. Oben mit zu viel kraft, unten ein korrekter Schnitt.


Bild 1.9 (Glas ritzen mit zu viel Druck)


Bild 1.10 (Glas ritzen mit korrektem Druck)


Viele Grüße,
Raphael


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www.optikpraxis.de

[Herbert Dietrich]

Hallo Raphael,

vielen Dank für diese erstklassige und schöne Ausführung.

Herzliche Grüße
Herbert

[Hugo Halfmann]

Hallo Raphael,

vielen Dank! Ich weiss jetzt, was ich immer falsch gemacht habe. 

[olaf.med]

Lieber Raphael,

Danke für diese schöne Dokumentation. Ich verarbeite öfter Glas und freue mich immer über technische Kunstgriffe.

In der Vergangenheit hatte ich öfter die Möglichkeit in einer hiesigen Firma für Flachglasbearbeitung beim professionellen Schneiden zuzusehen. Dabei habe ich gelernt, dass beim maschinellen computergestützten Schneiden aus einer Düse vor dem Schneidwerkzeug ein Entfettungsmittel aufgesprüht wird. Auch beim manuellen Schneiden reinigten die Glaser die Oberfläche zunächst mit Alkohol??? o.Ä. Das steht im krassen Widerspruch zu dem Vorschlag Öl aufzubringen. Gibt es dafür eine Erklärung?

Wenn ich Deckgläser schneiden will kitte ich sie immer zunächst mit themoplastischem Wachskitt auf einen Objektträger auf und ritze mit einem feinen Schreibdiamanten. Nach dem Ablösen kann man sie dann perfekt brechen. So kann man z.B. runde Gläser beliebigen Radius sauber zuschneiden, wenn man einen Drehtisch zum Ablackieren benutzt.

Herzliche Grüße,

Olaf

[Oecoprotonucli]

Lieber Raphael,

Danke für den Beitrag, der ja vermutlich durch meine Anfrage und die folgende Diskussion im "Mikromarkt" ausgelöst wurde.

Ich erlaube mir, zur Ergänzung ein paar Beiträge (gekürzt) hierher zu zitieren und bitte um Benachrichtigung, falls ich das zurückziehen soll (ein bißchen frech von mir, erst tun, dann fragen, aber ich hoffe, wir verfolgen in diesem Fall alle das Ziel des offenen Zugangs zur Information):

Dabei soll jedoch nicht vergessen werden, dass der Glasschneider das wichtigste Arbeitsgerät des Glasers ist und damit auch Gegenstand einer ganz besonderen Kunst:



Für deren Herstellung wurden und werden - ich meine auch noch heute verkäufliche Exemplare gesehen zu haben -exquiste Materialien verwendet: Ein in Stahl gefasster Diamant, Eben- oder Rosenholz, Perlmutt und Silber.

Hallo.
Ich ritze mit einer meiner selbstgeschmiedeten Messer (Messerspitze). Funktioniert prima.
Liebe Grüße Jorrit.

Verwendet man Schneidöl, dringt es in die Risse ein und verhindert ein Verheilen, wie es sonst beim im Grunde auch bei Zimmertemperatur flüssigen Glas mit der Zeit passiert.
Wenn Öl oder Partikel in die Mikrorisse wandern gibt es allerdings auch eine Spannungsänderung.
Unter Schlag oder Biegespannung wandern die Mikrorisse dann komplett durch das Glas.

Ich habe schon öfter versucht eine Hartmetallspitze zum Glasschneiden zu schleifen.
Geritzt haben die alle, aber das Glas ist doch nur bei sehr wenigen Spitzen auch gebrochen.
Wahrscheinlich habe ich viel zu spitz geschliffen und deshalb nicht genug Druck aufgebracht.

man sollte Ursache und Wirkung nicht verwechseln. Natürlich entsteht beim Anreißen der Glasoberfläche zuerst ein (Mikro-)Riß, dieser führt zu Spannungen im Glas. Da Glas spröde ist, reichen kleine Kräfte aus, damit der Mikroriß sich spröde (d.h. auch schnell) ausbreitet - das Glas bricht.
Eine einfache Erklärung findet man auch hier:  http://www.fn-glas.at/Glas%20brechen.pdf
Mit glasklaren Grüßen
Alfred Schaller

P.S. Das superschlaue wikipedia verwendet hier statt "Mikroriß" den Begriff "Fissur" - das ist offenbar ein medizinischer Ausdruck; kein Werkstoffkundler würde so etwas sagen. Fachsprache ist halt nicht fachübergreifend.

Zum Anritzen von Pasteurpipetten und Kapillarröhrchen verwende ich mit gutem Erfolg Magnesiarinnen. Mit der Kante lassen sich die Glasröhrchen gut anritzen und dann abbrechen.

Viele Grüße
Thomas

Auf die Frage nach dem Schneiden von Pasteurpipetten:

vielleicht mit einer Ampullensäge?

Grüße
Martin

... Die Profis ritzen nur mit Diamant.
Damit ist es auch möglich, (spannungsfreies optisches) Glas bis 8 cm (!) Stärke fast rechtwinklig zur Oberfläche zu brechen. Allerdings mit Hilfe einer Presse. Das ist schneller und billiger als Sägen. Aus den Glasklötzen werden nach dem Befräsen dann Linsen oder Prismen geschliffen.

So ein von Alfons gezeigter Diamant ist auch noch in unserem Familienbesitz. Wichtig ist, damit nur 1 mal zu ritzen!
Beim Rädchen kann wiederholtes Ritzen erfolgreicher zu sein - für einen geraden Bruch.
Ein Mißerfolg kann aber auch am Glas liegen. Das übliche Flachglas ist nie so spannungsfrei wie optisches Glas, dafür aber wesentlich billiger.

Gruß   -   Werner

vermutlich verwechselst Du ein paar Sachen, oder bringst etwas durcheinander. Spannungen im Glas sind ja nochmal eine ganz andere Baustelle die ich an dieser Stelle eher nicht aufmachen möchte, da es dann imho zu sehr OT wird. Die Ausgangsfrage ist ja beantwortet und es ist ja auch kein Forum für Glaser , Flachglasmechaniker, Feinoptiker oder wie die ganzen Berufe so heissen.
...
Viele Grüße,
Raphael

Die Glasbläser haben alle mit solchen Widia-"Messern" gearbeitet; Rädchen oder Diamanten kamen nicht zum Einsatz. Bei den neuen Messer war die Klinge ganz aus Wolframcarbid, die alten hatten aus Kostengründen wie dieses einen Insert.
Einen Trick habe ich dort auch gelernt: der frische Ritz wird mit einem feuchten Finger abgewischt, dann wird mit Druck und gleichzeitigem Zug gebrochen. Große Durchmesser wurden abgesprengt. Ritzen und dann wird auf den Ritz ein flüssig erhitzter Glasstab aufgedrückt.
Flachglas ist für einen Glasbläser tabu.

Erst das alte Schätzchen, dann Spannungen am frischen Ritz:

Ein früherer Kollege vom mir hat zu Glasschneiden einfach einen Bohrer mit Widia Spitze benutzt, er konnte so etwas auch. Ich glaube die Leute die das können, können es mit fast jedem Werkzeug.

Nur wenn das Messer härter ist als Glas. Mit einem Buttermesser mit z.B. 48-56 HRC wird das nichts. Das dauert ewig und man müßte das Messer recht schnell und oft nachschärfen. Bei einem zähen Messer mit 69 HRC sieht das anders aus. Das geht super. Und das Messer bleibt scharf und bekommt auch keinen einzigen Kratzer. Allerdings ist das Nachschärfen etwas mühsam, wenn man es irgendwann in 10-20 Jahren mal machen müßte. Da hilft dann nur eine feine Diamantscheibe.
Liebe Grüße Jorrit.

Besten Gruß

Sebastian

[Stefan_O]

Hallo Zusammen,

bisher noch nicht genannt ist der gute alte Dremel. Für den gibt es dünne Diamant-Trennscheiben, mit denen sich sehr gut Glas schneiden lässt. Der Dremel sollte dazu eingespannt werden, das Glas kann man auf ein feuchtes Taschentuch (Staubvermeidung) legen und in das Blatt hineinschieben. Auf diese Weise habe ich schon dünne Interferenzfilter geschnitten, ohne die aufgedampfte Schicht zu beschädigen. Geht natürlich nur für gerade Schnitte.

http://www.dremeleurope.com/de/de/ocs/product/6048/354/dremel%C2%AE-ez-speedclic:-diamant-trennscheibe/dremel%C2%AE-ez-speedclic:-diamant-trennscheibe.

Gruss,
Stefan

[plaenerdd]

Hallo Olaf,
zum Widerspruch Glasreinigen - Öl auftragen: Dickglasschneider haben einen eigenen Tank für Schneid-Öl. Es erfüllt hier den gleichen Zweck wie beim Gewindeschneiden. Siehe auch hier:
http://www.glas-per-klick.de/safedataframe.html?fsrc=http://www.glas-per-klick.de/glasschneider/glasschneider-nikken-breit-super-dickglas.html
Beste Grüße
Gerd