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Umstrukturierung der Systematik (01.05.2014): nicht mehr im DGUV-Regelwerk enthalten

1 Vorbemerkung, Anwendungsbereich

An vielen Arbeitsplätzen der metallverarbeitenden Industrie entstehen durch Schleifarbeiten Lärmbelastungen, deren Beurteilungspegel 90 dB(A) deutlich übersteigen. Am stärksten betroffen sind die Beschäftigten im Stahl- und Behälterbau, wo beim Handschleifen mit harten Schruppscheiben Geräuschpegel von etwa 107 dB(A), beim Bearbeiten im Behälterinneren sogar Pegel bis 115 dB(A) auftreten. Beim Putzen von Werkstücken in Gießereien liegen die entsprechenden Werte niedriger, die Geräuschpegel sind aber auch hier je nach Art des Werkstücks oft größer als 100 dB(A)

Dieses LSA-Blatt gibt Anregungen zum Einsatz geräuschärmerer Schleifscheiben für Schrupparbeiten und für die flächige Feinbearbeitung. Grundlagen sind vergleichende Untersuchungen bei Schleifarbeiten an unterschiedlichen Werkstücken. In die Empfehlungen sind die Ergebnisse früherer und neuerer Arbeiten [1], [2], [3], [6], [9], [10], [12] einbezogen.

2 Geräuschentstehung, Einflussfaktoren

Drei wesentliche Geräuschquellen verursachen die Lärmbelastung beim Schleifen:

• das schwingende Werkstück,
• die schallabstrahlende Schleifscheibe und
• der Schleifmaschinenantrieb.

Heute übliche Antriebe von Winkelschleifmaschinen sind um 7 dB(A) bis 20 dB(A) leiser als das beim Schleifen mit herkömmlichen Schleifscheiben auftretende Arbeitsgeräusch.

Übersteigt das Arbeitsgeräusch das Leerlaufgeräusch der Maschine um 10 dB(A) und mehr, dann wird die Geräuschabstrahlung beim Bearbeitungsvorgang allein von Schleifscheibe und Werkstück bestimmt. Bei Einsatz geräuschärmerer Schleifscheiben ist jedoch zu beachten, dass das Maschinenantriebsgeräusch wieder dominierend werden und den Minderungserfolg schmälern kann.

Der Einfluss der Schleifscheibe ist umso größer, je weniger schwingungsfähig das Werkstück ist. Bei gleichem Werkstoff wird ein Werkstück umso weniger schwingen, je größer seine Masse im Vergleich zur schallabstrahlenden Oberfläche ist. An wenig schwingungsfähigen (kompakten) Werkstücken ist dementsprechend der Einsatz geräuschärmerer Schleifscheiben besonders wirksam, weil damit der pegelbestimmende Schleifscheibenanteil vermindert wird.

Der Geräuschanteil der Schleifscheibe sinkt bei schwingungsfähigen Werkstücken, d.h. bei Werkstücken, deren schallabstrahlende Oberfläche groß ist im Vergleich zur Masse. Zu dieser Gruppe zählen dünnwandige oder stark verrippte Werkstücke.

Ausgeprägte Hohlräume haben für den Werkstückgeräuschanteil eine verstärkende Wirkung, weil die Schallenergie aus dem Werkstückinneren meist nur in einer Körperachse abfließen kann, während die Schallreflexionen an den Begrenzungsflächen der Hohlräume zu einer Schallpegelerhöhung im Werkstückinneren führen. In diesen Fällen wird das Geräusch des schwingenden Werkstücks das Werkzeuggeräusch im allgemeinen überragen, wenn die Schallaustrittsöffnung empfängerzugewandt ist.

Ein weiterer Einflussfaktor ist der Werkstoff des Werkstücks. Bei Werkstoffen mit höherer innerer Dämpfung ist bei gleicher Geometrie und Masse der Werkstückgeräuschanteil niedriger. In Gusseisen mit Lamellengraphit beispielsweise klingt, wegen der höheren inneren Dämpfung dieses Werkstoffs, eine Schwingung in einem Viertel der Zeit im Vergleich zu Stahl ab; der Geräuschanteil der Schleifscheibe gewinnt entsprechend an Bedeutung.

Bild 1a: Fächerschleifscheibe

Bild 1b: Halbelastische Schleifscheibe

Bild 1c: Verbund-Schleifscheibe

3 Maßnahmen zur Schallpegelsenkung

Eine deutliche Geräuschminderung durch Einsatz lärmgeminderter Schleifscheiben ist nur möglich, wenn der Geräuschanteil des Werkzeugs den Werkstückgeräuschanteil überragt, nicht aber wenn die Schallabstrahlung des Werkstücks überwiegt. Bei sehr schwingungsfähigen Werkstücken, bei denen der Werkstückanteil deutlich höher ist als der Werkzeuggeräuschanteil (z.B. Karosseriebau), ist durch den Einsatz lärmgeminderter Schleifscheiben nur dann eine Geräuschsenkung erreichbar, wenn zugleich am Werkstück im Bereich der Schleifstelle eine Bedämpfung erfolgt.

Bekannt ist das Prinzip der zusätzlichen Bedämpfung durch flächig angekoppelte Beläge. Ihre Wirksamkeit ist besonders groß, wenn sie in unmittelbarer Nähe der Schleifstelle, z.B. an der Blechrückseite, angebracht werden und flächigen Kontakt zum Werkstück besitzen [5].

Der notwendige gute Kontakt zur Werkstückoberfläche kann wegen der Verschmutzungsgefahr durch Späne eine häufiger zu wiederholende sorgfältige Säuberung erfordern.

Für Eisenwerkstoffe werden magnetisch haftende Beläge angeboten. Für nichtmagnetische Werkstoffe sind Beläge mit Vakuumankopplung und solche mit wiederverwendbarer Klebeschicht entwickelt worden, beide Möglichkeiten haben sich jedoch nur in Teilbereichen der Fertigung durchsetzen können.