Kjellberg Finsterwalde

Reduzierung des Schalldruckpegels: Plasmaschneiden muss nicht laut sein

| Autor / Redakteur: Sebastian Bibrack, Nicole Dönicke, Vadim Günther, Volker Krink und Michael Schnick / Frauke Finus

Schnittqualitätvergleich: Contour Cut (auf dem Bild links) und Silent Cut (auf dem Bild rechts).
Schnittqualitätvergleich: Contour Cut (auf dem Bild links) und Silent Cut (auf dem Bild rechts). (Bild: Kjellberg)

Die hohe Leistungsfähigkeit beim Plasmaschneiden wird durch eine maximale Einschnürung des Plasmastrahls in Verbindung mit einer extrem hohen Energiedichte, Plasmaströmungsgeschwindigkeit und Rotation ermöglicht. Doch genau diese sind die Ursachen für eine hohe Lärmemission. Um Maschinenbediener zu schützen, hat Kjellberg Finsterwalde jetzt Silent Cut entwickelt.

Das Plasmaschneiden ist heute eines der wichtigsten thermischen Trennverfahren in der metallverarbeitenden Industrie. Als nahtvorbereitendes Verfahren steht es dabei meist am Anfang der Fertigungskette. Eine hohe Qualität der Zuschnitte ist Grundlage für die nachfolgenden Bearbeitungsprozesse, wie das Schweißen.

In der Vergangenheit wurden durch Verfahrensentwicklungen und -optimierungen sowohl die Schnittqualität der Schnittkanten und Strukturelemente insbesondere von Löchern und Innenkonturen als auch die Produktivität um bis zu 45 % gesteigert. Entwicklungen wie Contour Cut und Contour Cut Speed für die Kjellberg-Plasmaschneidanlagen Hi Focus und Smart Focus bestimmen heute die Leistungsfähigkeit der Technologie im Blechdickenbereich von 3 bis 50 mm Baustahl.

Die hohe Leistungsfähigkeit wird durch eine maximale Einschnürung des Plasmastrahls in Verbindung mit einer extrem hohen Energiedichte, Plasmaströmungsgeschwindigkeit und Rotation ermöglicht. Doch genau diese sind die Ursachen für eine in den vergangenen Jahren sukzessiv angestiegene Lärmemission, die der Anwender als störend und zum Teil gesundheitsschädigend empfinden kann. Dies trifft besonders auf den als typisches Pfeifen wahrgenommenen Lärm im oberen Frequenzbereich zu. Beim Plasmaschneiden können Lärmemissionen von deutlich über 100 dB(A)auftreten. Diese sind deutlich über der zulässigen Auslöseschwelle von 85 dB(A), bei der nach Arbeitsschutzverordnungen Gehörschutzmaßnahmen zu treffen sind.

Eine Prämisse der Entwicklungsarbeiten war es deshalb, den Lärm zu senken und gleichzeitig die hohe Schnittqualität und Schneidgeschwindigkeit möglichst zu erhalten.

Schallemissionen beim Plasmaschneiden

In experimentellen Untersuchungen wurden beim Plasmaschneiden von Baustahl von 5 bis 20 mm mit der Schneidtechnologie Contour Cut während des Schneidprozesses bei 130A im direkten Arbeitsumfeld ein Schalldruckpegel von107 dB(A) ermittelt, im indirekten Arbeitsumfeld, je nach Ort der Messung, zwischen 93 und 98 dB(A). Diese hingen von der Entfernung vom Schneidprozess und von anderen Schallausbreitungsbedingungen ab.

Für die Schallreduzierung kommen unterschiedliche Maßnahmen in Frage (Abbildung 1). Die Entwicklungsarbeiten konzentrierten sich deshalb auf die Reduzierung der unmittelbaren Geräuschemission am Plasmabrenner, das heißt auf die Verschleißteile des Plasmabrenners und die Prozessparameter. So konnte der Lärmpegel während des Scheidens von 12 mm Baustahl bei 130 A um 10 dB(A) reduziert werden, was vom menschlichen Gehör als Halbierung der Lautstärke empfunden wird (Abbildung 2). Zusätzlich ist es gelungen, das für den hocheingeschnürten Plasmaschneidprozesses typische Pfeifen zu reduzieren

Während des Schneidverlaufs können die Lärmemissionen in Abhängigkeit vom Prozesszustand, beispielsweise beim Einstechen, Fahren von Ecken oder Überfahren von Schnittfugen, variieren.

Baustahlschneiden mit reduziertem Schalldruckpegel

Kjellberg Finsterwalde bietet nun diese neue Plasmaschneidtechnologie Silent Cut als Lösung für die Reduzierung der Lärmbelastung beim Plasmaschneiden an. Beim Schneiden von Baustählen von 4 bis 30 mm Materialstärke wird im Stromstärkenbereich von 60 bis 160 A der Schalldruckpegel um bis zu 10 dB(A) reduziert (bei einer Schallpegelmessung im Abstand von 1 m zur Plasmaanlage; einzelne, kurzfristige Geräuschspitzen werden nicht berücksichtigt). Ziel der Technologieentwicklung war es, dass bei der Lärmreduzierung die Schneidgeschwindigkeit, die Schnittqualität und die Lebensdauer mit denen der aktuellen Technologien vergleichbar sind.

Es wurde eine hohe Qualität, das heißt eine geringe Rechtwinkligkeits- und Neigungstoleranz, geringer Bartanhang, glatte Oberflächen und eine schmalere Wärmeeinflusszone und eine Reduzierung des Schalldruckpegels erreicht (Abbildung 3). Geringe Unterschiede können im Bereich der Konturelemente auftreten. Auch die Schneidgeschwindigkeiten und somit die Schnittmeterkosten sind vergleichbar. Silent Cut leistet damit einen wichtigen Beitrag zum Arbeitsschutz – bei hoher Schneidqualität. Als Weiterentwicklung der bewährten und patentierten Contour Cut-Technologie schneidet der Anwender dank neuer Verschleißteile und Schneiddaten Löcher, Stege und Konturen in weiterhin hoher Qualität und profitiert dabei vom deutlich reduzierten Schalldruckpegel.

Durch den einfachen Austausch der Verschleißteile und die Verwendung der Silent Cut-Schneiddatenbank kann die Technologie auch für bestehende Plasmaanlagen zum Einsatz. Silent Cut ist eine eigenständige Technologie und eine Ergänzung zu Contour Cut und Contour Cut Speed. Der Anwender hat daher die Wahl. Der Einsatz der Silent Cut Technologie ermöglicht dem Anwender des Plasmaschneidens eine Neubewertung der Arbeitsumgebung in der Gefährdungsanalyse und zufriedene, gesunde Mitarbeiter.

Kjellberg auf der Euroblech: Halle 13, Stand B98

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