Schallemissionsanalyse beim Trennschleifen von Beton: Fid-Bau Portal

Schallemissionsanalyse beim Trennschleifen von Beton

Denkena, B. / Boehnke, D. / Konopatzki, B. / Rahman, S. / Buhl, J.C. / Robben, L.

In den letzten Jahren hat die Analyse der Körperschallsignale Einzug in fertigungstechnische Abläufe genommen und sich als verläßliches Instrument zur Überwachung von Schleifprozessen etabliert. Denn das charakteristische Signalmuster des Körperschalls ermöglicht es, es bestimmten Werkstoffphasen zuzuordnen. Ziel der Untersuchungen des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibnitz Universität Hannover ist es, mit Hilfe der Schallemission die Bearbeitbarkeit von Beton schnell und sicher zu analysieren. Den Kern des Forschungsprojekts bildet die zeitgleiche Betrachtung des aus dem realen Schleifprozeß emittierten Körperschalls (Acoustic Emission, AE) und der Luftschallsignale in Korrelation mit den Eingriffsbedingungen. Beton setzt sich zu 70-80% aus Gesteinskörnungen zusammen, die in einer Zementmatrix eingebunden sind. Verschiedene Minerale, z. B. Flint oder Quarze, wirken sich unterschiedlich auf den Verschleiß der Diamantschneidkörper während der Zerspanung aus. Die Untersuchungen werden auf einer Gesteinssäge durchgeführt. Sie verfügt über einen 22 kW Hauptantrieb und eine stufenlos regelbare Sägewellendrehzahl von n = 750-6000 U/min. Das Stammblatt hat einen Durchmesser von 400 mm und ist mit zwei diametral aufgelöteten Schneidsegmenten bestückt. Die Schnittgeschwindigkeit beträgt V(c) = 30 m/s. Die Schnitttiefe beträgt a(e) = 5 mm. Es wird eine Vorschubgeschwindigkeit von V(ft) = 0,1 m/min verwendet. Die Untersuchungen werden an unbewehrten Betonproben der Bearbeitungsklassen A, C und E durchgeführt, wobei die Festigkeit nach Norm jeweils 30 N/mm² beträgt. Als letzter Werkstoff wird Beton der Klasse E mit einer Festigkeit von 55 N/mm² verwendet. Das AE-Signal wird mit einem piezoelektrischen Mittensensor aufgenommen und die Daten an einen Empfänger sendet. Dabei können folgende Aspekt festgestellt werden: die gemessenen AE-, Luftschall- und Kraftsignale verlaufen tendenziell sehr ähnlich; der AE(RMS) erweist sich als hochdynamisches Signal und es sind in Abhängigkeit der Werkstoffeigenschaften charakteristische Änderungen der AE-Frequenzverteilung festzustellen; der Luftschall wird prinzipbedingt von mehreren Störeinflüssen überlagert und bedarf eines erhöhten Filteraufwandes. Es zeigt sich in diesen Untersuchungen, daß unterschiedliche Kraftverhältnisse an der Stelle der Trennstelle zu unterschiedlichen Schwingungsanregungen im Trennblatt führen, die mit Hilfe des Luftschalls nachweisbar sind.