Hydrauliksystem Dichtung und Gegenlauffläche aufeinander abgestimmt

Werden MCP-Oberflächenparameter bei der Fertigung von Stangen- oder Zylinderoberflächen zugrunde gelegt, lassen sich Frühausfälle von Dichtungen vermeiden.

Anbieter zum Thema

Lenord, Bauer & Co. GmbH

SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

SCHMIDT-KUPPLUNG GmbH

Merkel Freudenberg Fluidtechnik GmbH

Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG

Damit ein Hydrauliksystem lang anhaltend dicht ist, müssen im Wesentlichen zwei Partner optimal aufeinander abgestimmt sein: das Dichtelement aus PTFE-Compound, Polyurethan oder Elastomer und die Gegenlauffläche aus beschichtetem oder gehärtetem Stahl. Für die Beurteilung von Gegenlaufflächen für Dichtungen wurden allgemein bisher die Parameter für Metall-Metall-Kontakte zu Grunde gelegt. Da eine Kolben- oder Stangendichtung in Hydrauliksystemen jedoch immer einen Hart-Weich-Kontakt darstellt, ist das Resultat zur Beurteilung der Gegenlauffläche hinsichtlich Abrasivität, Langzeitverhalten und Öldepots nur bedingt aussagefähig. Und die Praxis hat gezeigt, dass der allererste Kontakt der Dichtkanten mit der Lauffläche entscheidend ist für die gesamte Lebensdauer eines Dichtsystems.

Erstkontakt beeinflusst Dichtwirkung und Lebensdauer

Dieser Erstkontakt beeinflusst beide Gleitpartner – also sowohl die Dichtelemente als auch die harte Gegenlauffläche. Die Gegenlauffläche wird beim Erstkontakt geglättet und abrasive Anteile werden entfernt. Die Dichtkante kann bereits mit den ersten Hüben des Hydraulikzylinders durch die abrasiven Bestandteile der Gegenlauffläche irreversibel geschädigt werden, so dass sich sowohl die Dichtwirkung als auch die Lebensdauer relevant verringern kann. Ein im Austausch montierter zweiter Dichtsatz läuft auf der einmal geglätteten Gegenlauffläche in der Regel problemlos. Eine Hauptursache für den vorzeitigen Ausfall von Hydraulikdichtungen ist daher eindeutig die Oberflächenstruktur der Gegenlauffläche. Der Unterschied zwischen einer frisch bearbeiteten und einer bereits im Einsatz befundenen Oberfläche z. B. einer Kolbenstange zeigt sich auch optisch. Der von der Dichtung erfasste Bereich ist deutlich dunkler zu erkennen (Bild 1).

Oberflächenstruktur der Gegenlauffläche neu bewerten

Die bisher genutzten Oberflächenparameter Ra und Rmax spiegeln diese Erkenntnisse nicht wider. In beiden Fällen, einer neuen und einer bereits gelaufenen Kolbenstange, werden mit dem seit Jahren bewährten Tastschnittverfahren ähnliche Werte für Ra und Rmax ermittelt (Bild 2). Sie liegen beide im grünen Bereich, also innerhalb der geforderten Toleranz. Somit ergibt sich auf Basis dieser Betrachtungsweise kein Handlungsbedarf. Ein Irrtum, denn für eine zuverlässige und umfassende Beschreibung der Gegenlauffläche und vor allem für die Vermeidung von Frühausfällen des Dichtsystems sind diese Kenngrößen nicht ausreichend.

Merkel Freudenberg Fluidtechnic hat mit den Merkel Counter Surface Parameters (MCP) ein neues, innovatives Konzept erarbeitet, das die Fehler der Vergangenheit ausmerzt. Basierend auf dem gleichen Tastschnittverfahren zum Erfassen der Oberflächenprofile werden erstmals die für einen Hart-Weich-Kontakt relevanten Kenngrößen aus der Abbott Firestone Kurve abgeleitet (Bild 3). Die dort definierten Kenngrößen – Kernrautiefe Rk, Spitzenhöhe Rpk, Rpkx und Riefentiefe Rvk, Rvkx – erlauben eine genaue Beschreibung von Oberflächen als Gegenlaufflächen für Dichtungen. Damit lassen sich jetzt in der Dichtungstechnologie wichtige Eigenschaften der Oberflächentopografie exakt bestimmen:

• die Spitzen, die für die abrasiven Eigenschaften und das Verschleißpotential verantwortlich sind,
• der für das Langzeitverhalten verantwortliche Profilkern und
• die den Medium-Transport (als Leckage bzw. hydrodynamischen Schmierfilm) beeinflussenden Vertiefungen.

(ID:348687)