Schwingungs- und lärmarme Umform- und Schneidwerkzeuge

Im Rahmen des Forschungsvorhabens "Schwingungs- und lärmarme Umform- und Schneidwerkzeuge" werden Erkenntnisse zur Schwingungs- und Lärmminderung von Umformwerkzeugen mittels primärer und emissionsspezifischer Maßnahmen gewonnen. Als für die Umformtechnik typische Stoß- und Lärmursache werden der Auftreffstoß einer Ziehmatrize auf einen Blechhalter sowie der Anschlagstoß von Schieberelementen in einem Umformwerkzeug untersucht. Die Untersuchungen werden in Abhängigkeit ,von relevanten Einflussgrößen sowohl experimentell als auch theoretisch-simulativ, sowohl mit Erregung durch die Betriebskraft der Presse als auch mit definierter Impulsanregung durchgeführt.

Der Einsatz von Gasdruckfedern im Versuchswerkzeug anstelle des schweren Ziehkissens ergab je nach Meßort eine Lärmpegelminderung von 2 - 4 dB. In Anbetracht der Erwartung fällt dieses Ergebnis gering aus und ist ein Hinweis dafür, dass die Stoßkraft mit Gasdruckfedern noch hoch ist.

Um den Kraftsprung beim Auftreffen zu reduzieren, wurde die Gegenhalterkraft verringert. Sowohl die experimentellen Ergebnisse als auch die rechnerische Stoßkraftsimulation ergaben, dass mit den vorliegenden Parametern des Versuchswerkzeuges der Kraftsprung durch das plötzliche Anlegen der Gegenhalterkraft nur eine geringe Rolle für die Stoßbelastung spielt.

Durch Ausführung der Ziehmatrize des Versuchswerkzeuges in Schweißplattenfertigung wurde deren Gewicht auf 1/3 der Gussausführung gesenkt. Die Admittanz der geschweißten Matrize ist 10-15mal höher, die Schwingungsamplitude im Werkzeug beim Auftreffstoß aber nur etwa doppelt so hoch. Die abgestrahlte Lärmimpulsenergie beim Auftreffstoß war, bedingt durch das geschlossene Werkzeug, sogar nur wenig höher als bei der Gussausführung. Die verbreitete Auffassung, dass geschweißte Werkzeuge lärmintensiver sein müssen, ist damit widerlegt. Umformwerkzeuge mit Komponenten in leichter Schweißausführung haben in lärmtechnischer Hinsicht keinen Nachteil.

Darüber hinaus haben solche Werkzeuge Reserven hinsichtlich einer Schwingungs- und Lärmreduzierung durch Bedämpfen von Hohlräumen mit Reaktionsharzbeton. Es konnten drastische Senkungen der Admittanz und Steigerung der Dämpfung erreicht werden.