Hydraulikzylinder Beschichtung von Kolbenstangen hat Einfluss auf die Abdichtung

Gleiten Kolbenstangendichtungen auf alternativen Schichten zur Hartverchromung, zeigen sie ein tendenziell ähnliches Reibungsverfhalten. Das haben Tests ergeben, die bei fast allen beschichteten Stangen zu etwa gleichen Rauigkeitswerten führten. Die Unterschiede kommen beim Leckageverhalten zum Tragen.

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Reibung und Verschleiß von Dichtungssystemen, insbesondere von Kolbenstangendichtungen, haben einen maßgeblichen Einfluss auf die Effizienz und Lebensdauer eines Hydraulikzylinders. Solange die Antriebsleistung der Hydraulikpumpe ausreichend hoch ist, spielt die Dichtungsreibung nur eine untergeordnete Rolle im Hinblick auf die Effizienz des hydraulischen Systems. In diesem Fall besteht die Hauptaufgabe der im Zylinder montierten Dichtungen und Abstreifer darin, Leckage aus dem System und das Eindringen von Schmutz ins System zu verhindern – auch unter extremen Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel beim Ausbaggern eines Flusslaufes (Bild 1).

Zu hohe Reibung bei Kolbenstangen vermeiden

Daneben gewinnen für die Betreiber moderner fluidtechnischer Anlagen zusätzlich zu den sogenannten Komforteigenschaften auch Umweltaspekte immer mehr an Bedeutung. In erster Linie sind die Reibeigenschaften von Kolbendichtungen und Kolbenstangendichtungen zu nennen.

Eine zu hohe Haft- und Gleitreibung wirkt sich nicht nur negativ auf den Verschleiß der eingesetzten Dichtungen aus – und damit auf den Wirkungsgrad des kompletten hydraulischen Systems –, sondern führt auch zu unerwünschtem Ruckgleiten (stick slip) und hohen Losbrechkräften nach längerer Stillstandszeit, dem „Montagmorgen-Effekt“. Ungünstige Reibeigenschaften sind zudem Ursache für Dichtungsgeräusche wie Quietschen oder Knarzen, die zu erheblichen Lärmbelästigungen für die Umwelt führen können. Im Hinblick auf den Umweltschutz kommen bei der Beschichtung von Kolbenstangen verstärkt zum Hartverchromen alternative Verfahren zum Einsatz.

Reibung, Leckage und Verschleiß von der Beschichtung beeinflusst

Mit zunehmender Betriebsdauer verändert sich die Oberflächenbeschaffenheit oder -rauigkeit hartverchromter Kolbenstangen. Meist kommt es zu einer Glättung der Oberfläche mit der Folge des Reibungsanstiegs bei den eingesetzten Kolbenstangendichtungen oder zu Mikrorissen und einem Abtragen der Chromspitzen auf der Kolbenstangenoberfläche mit Ausbildung längerer Riefen über die gesamte Lauffläche. Diese Veränderungen wirken sich negativ auf das gesamte tribologische System aus und können zum Funktionsausfall des hydraulischen Aggregats führen.

Die Forderung nach Kolbenstangenbeschichtungen, die auch bei längeren Laufzeiten ihre Rauheit und Struktur nicht verändern, hat zur Entwicklung neuer Verfahren geführt. Die Auswirkungen dieser alternativen Beschichtungen auf das Betriebsverhalten von Kolbenstangendichtungen wurden bei Parker-Prädifa umfangreich getestet.

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