Sicherheitsprüfungen von Schleifwerkzeugen
Schleifscheiben auf Handmaschinen: Nachweis der Seitenbelastbarkeit
Sichere Schleifwerkzeuge müssen Belastungen sowohl unter normalen Einsatzbedingungen als auch bei Fehlanwendungen gewachsen sein. Die Festigkeit gegen Verformung und Bruch hängt von verschiedenen Faktoren wie z. B. Werkstoff, Geometrie, Beanspruchungsart und -dauer sowie von Umgebungsbedingungen ab.
Bei Freihandanwendungen liegen neben den tangentialen, am Umfang des Schleifwerkzeugs angreifenden Kräften immer auch seitlich (axial) auf die Schleifscheibe einwirkende Beanspruchungen vor. Bei den für das Seitenschleifen zugelassenen Produkten sind diese Beanspruchungen völlig normal. Ein leichtes Verkanten oder ein Kurvenschnitt reichen jedoch bereits, um auch bei Trennschleifscheiben, die nur für gerade Schnitte zugelassen sind, enorme seitliche Belastungen hervorzurufen.
Die EN-Sicherheitsnorm für Schleifwerkzeuge aus gebundenem Schleifmittel (EN 12413) verlangt deshalb, dass bestimmte Schleifwerkzeuge neben einem Sicherheitsfaktor gegen Bruch auch eine ausreichende Seitenbelastbarkeit aufweisen. Die Seitenbelastbarkeit wird bestimmt durch die Einpunktseitenlast und den Widerstand gegen seitliche Schlagbeanspruchung (Arbeitsvermögen). Die Anforderungen gelten grundsätzlich für kunstharzgebundene Schleifscheiben für die Verwendung auf Handmaschinen. Die EN 12413 legt entsprechende Anforderungswerte für die Einpunktseitenlast und das Arbeitsvermögen abhängig von der Art des Schleifwerkzeugs fest. Die Seitenbelastbarkeit wird durch den Einpunktseitenlastversuch und den Schlagversuch überprüft. Der Einpunktseitenlastversuch wird sowohl an Trenn- als auch an Schruppschleifscheiben durchgeführt. Die Schleifscheibe rotiert dabei mit Arbeitshöchstgeschwindigkeit. Dann fährt mit konstantem Vorschub eine Druckrolle senkrecht zur Rotationsebene gegen die Schleifscheibe und belastet diese bis zum Bruch oder bis zum Anforderungswert. Bei dem Versuch wird die auf die Druckrolle in Vorschubrichtung wirkende Kraft als Einpunktseitenlast gemessen.
Der Einpunktseitenlastversuch misst die mittels einer Druckrolle senkrecht zur Rotationsebene der Schleifscheibe wirkende Kraft zur Bestimmung der Seitenbelastbarkeit gemäß den Anforderungswerten der EN 12413.
Erreichen die Schleifwerkzeuge den Anforderungswert, ohne dass sie zu Bruch gehen, gilt der Nachweis der Einpunktseitenlast als erbracht. Die für den Versuch verwendeten Schleifwerkzeuge sind anschließend generell zu vernichten.
Um Fehleinschätzungen hinsichtlich der Seitenbelastbarkeit zu vermeiden, sollten die Versuche immer mit neuwertigen Druckrollen durchgeführt werden. Wichtig ist auch die Materialauswahl für die Druckrolle. Hier haben sich Automatenstähle oder auch härtbare Aluminiumlegierungen bewährt. Die Druckrolle muss so gelagert sein, dass sie sich frei drehen kann, ohne beim Kontakt mit dem Schleifwerkzeug zu blockieren. Die Prüfkammer muss ausreichend groß dimensioniert sein. Insbesondere darf die Schleifscheibe sich infolge der Seitenbelastung nicht an der Rückwand der Prüfkammer abstützen. Sie muss sich vielmehr frei verformen können. Beim Schlagversuch wird der Widerstand gegen eine stoßartige, seitliche Schlagbeanspruchung untersucht. Der zu prüfende Schleifkörper wird mittels Flansche auf eine rotierende Spindel gespannt und anschließend bis auf seine Arbeitshöchstgeschwindigkeit beschleunigt. Der rotierende Schleifkörper wird dann mittels eines Pendelschlagwerkes seitlich durch einen oder mehrere nacheinander ausgeübte Schläge bis zum Bruch belastet. Die Schlagenergie kann durch Verändern der Fallhöhe wie auch durch Anbringen von Zusatzmassen eingestellt werden. Einzelheiten zur Versuchsdurchführung finden sich in der EN 12413.
Beim Schlagversuch wird durch eine stoßartige, seitliche Schlagbeanspruchung der Nachweis des Arbeitsvermögens gemäß den Anforderungswerten der EN 12413 erbracht.
Der Nachweis des Arbeitsvermögens gilt als erbracht, wenn beim Anforderungswert kein Schaden mit bloßem Auge erkennbar ist. Die nachfolgenden Abbildungen zeigen typische Schadensmuster. Die für den Versuch verwendeten Schleifwerkzeuge sind anschließend generell zu vernichten.
Typen von Schäden bei Schlagversuchen
Type c) Bruch im Bohrungsbereich; die Beispielbilder wurden bei der IFA aufgenommen und zeigen verschiedene Typen von Schäden
Type d) Bruch in mehrere Teile; das Beispielbild wurde bei der IFA aufgenommen
Wichtig ist neben regelmäßigen Funktionskontrollen die Kalibrierung der Prüfeinrichtung in bestimmten Abständen. Es empfiehlt sich, das Pendelschlagwerk mindestens einmal jährlich durch eine externe Stelle kalibrieren zu lassen.