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Einkaufsführer: Dichtungen für Hydraulikzylinder

Einkaufsführer: Dichtungen für Hydraulikzylinder

Einkaufsführer: Dichtungen für Hydraulikzylinder

Es gibt eine große Bandbreite an Dichtungen für hydraulische Zylinder. Die Auswahl des spezifischen Werkstoffes für den Anwendungsfall sollte vor dem Einkauf fundiert überprüft werden.

Eine grundsätzliche Herausforderung bei der Abdichtung bewegter Maschinenteile stellt bekanntermaßen Dichtheit und Lebensdauer dar. Mehr und mehr kommt die Effizienzbetrachtung in den Fokus, da Dichtstellen in der Regel „Reibstellen“ sind, die den Gesamtwirkungsgrad einer Maschine und damit die Gesamtkosten beeinflussen. Die in den Anwendungen auftretende Bandbreite der Anforderungen von Dichtheit, Lebensdauer und Verlustleistung ist groß und variiert meist mit Werkstoff und Design der Dichtsysteme. Für die beschriebenen Themen ist aber immer die Reibung eine maßgebliche und zunehmend wichtige Einflussgröße.

Einkaufsführer Hydraulikdichtungen

Trelleborg Sealing Solutions bietet eine große Bandbreite an Dichtungen für hydraulische Zylinder..

In den Anwendungen kommen die Einflussgrößen der Dichtungen mit den Einflussgrößen der Hardware zusammen. Der Haupteinflussbereich auf Reibung, Verschleiß und damit Lebensdauer liegt bei den dynamischen Abdichtungen im Dichtspalt. Im Kontaktbereich zwischen Dichtung und Gegenlauffläche hängen die tribologischen Verhältnisse und damit das Reib- und Verschleißverhalten wesentlich von den Schmierbedingungen ab, weshalb eine Optimierung dieser mit Anpassung an die jeweilige Belastung der Einzelelemente grundsätzlich auf der Hand liegt.

Lubrication Management

Das Prinzip des Lubrication Managements denkt diese Zusammenhänge einen Schritt weiter und passt die Schmierfilmbildung im Dichtsystem an die Belastung der Einzelelemente an. Um diese zu reduzieren, wird die Schmierfilmqualität optimiert. Durch ein Reduzieren des Gradienten beim Ausfahren der Kolbenstange wird der Verlauf und die Höhe des Schmierfilms im Dichtspalt so beeinflusst, dass durch verbesserte Schmierung die Belastung der Dichtung verringert wird. Da bekanntermaßen beim Einfahren der Kolbenstange die Schmierbedingungen für die Stangendichtung nicht einfacher werden, muss das System auch hier einen flachen Gradienten der Kontaktpressung aufweisen. Dichtungssysteme mit hoher Eigenelastizität und demnach geringerem Modul neigen durch Ausformung bei der Druckbelastung zu einem steileren Gradienten, der ein ausreichendes Rückfördern des Schmierfilms verhindert und dadurch die Belastungen für die Stangendichtung erhöht.

Lebensdauer erhöhen…

Eine übliche Lösung nach Stand der Technik ist die Kombination mit einem Stützelement aus einem Werkstoff mit höherem Modul. Da dieses Stützelement zum Beispiel bei PUR Buffer Ringen ebenfalls druckaktiviert wird, entstehen bei den im Kontakt be­findlichen Profilkanten des Stützrings wieder Bereiche mit steilem Gradienten der Kontaktpressung und verhindern demnach eine optimale Förderung des Fluidfilms zur belastungsreduzierenden Schmierung. Bei der Verwendung von Stützringen werden bei Lubri­cation Management die Kanten im Kontaktbereich zur Kolben­stange durch Radien ersetzt, sodass die Gradienten im Kontakt mit der Gegenlauffläche flach verlaufen und eine optimale Schmierung zulassen.

Im Verbund eines Stangendichtsystems, beispielsweise für einen hydraulischen Aktuator, wird eine Primärdichtung immer mit dem höchsten Druck beaufschlagt und erfährt somit auch die stärkste Belastung. Wenn nun gleichzeitig extrem dünne Schmierfilme erzeugt werden, kann das System an Leistungsgrenzen gebracht werden, die für Wirkungsgrad, Lebensdauer und Effizienz limitierender Faktor sind. Mit einem verbesserten Schmierfilmangebot an der hochbelasteten Primärdichtung, die ein integriertes Rückschlagventil aufweist, kann die Leistungsgrenze in Bezug auf Reibung und damit Verschleiß, Lebensdauer und Effizienz deutlich verschoben werden. Bei Einsatz von Lubrication Management wird die Primärdichtung besser geschmiert und zusätzlich der Sekundärdichtung ein optimierter Schmierfilm angeboten, sodass insgesamt eine Reduzierung der Belastung des gesamten Dichtsystems, also Primär- und Sekundärdichtung, sogar bei gesteigerten Betriebsparametern in der Anwendung erreicht wird.

…Verschleiß vermindern

Durch Lubrication Management werden die sich aus Belastung, Reibung, Verschleiß und damit Lebensdauer ergebenden Einsatzgrenzen deutlich erweitert. Bei Betrachtung des Verschleißes der Dichtungen, der unter anderem über den Vorspannungsverlust (W-Maß Änderung) bestimmt werden kann, werden die Vorteile sehr deutlich. Der Vorspannungsverlust der Primärdichtung konnte mittels der verringerten Belastung durch das Lubrication Management Konzept an der Primärdichtung von 6,8 % auf 3,8 % reduziert werden. Die Vorteile sind auch bei Reibkraftmessungen nachweisbar.

Im Rahmen der reduzierten Belastung des kompletten Tribosystems kann auch von einer Steigerung der Robustheit gesprochen werden, was dann bei der Verwendung von zum Beispiel Verschleiß fördernden Topographiestrukturen einer Gegenlauffläche sehr positiv für die Standzeit des Dichtsystems zum Tragen kommt.Grundsätzlich kann Lubrication Management mit allen Dichtungswerkstoffen ausgeführt werden und erweitert die entsprechenden Leistungsgrenzen der jeweiligen Werkstoffgruppen erheblich. Auch große Durchmesser sind für gedrehte Ausführungen in zum Beispiel PTFE oder UHMPE Compounds keine Schwierigkeit.

Einkaufstipp Hydraulikdichtungen

Hydraulikdichtungen sind sowohl  Standardprodukte wie auch kundenspezifische Lösungen. Durch ebenfalls breite Streuung in den Branchen und auch in den Regionen gibt es weitere Dimensionen, die den Dichtungen jeweils speziellen Charakter verleihen. Bei Hochdruckanwendungen, extremen Temperaturschwankungen oder auch bei inzwischen in einigen Bereichen sehr schnell drehenden Anwendungen sind jeweils spezifische Anforderungen zu erfüllen, was Dichtungslieferanten vor hohe, aber nicht unlösbare Aufgaben stellt.

Die Auswahlkriterien können mit den üblichen Performance-Kriterien Qualität, Kosten, Liefersicherheit beantwortet werden, allerdings greifen hier auch spezifische Auswahlkriterien. Oftmals ist ein hoher Bedarf an technischer Kooperation, gemeinsamer Lösungsfindung und auch eine Bereitschaft zum Know-how-Austausch auf hohem Niveau notwendig, langfristig erfolgreich miteinander im Markt zu bestehen. In den schnelllebigen Zeiten des Marktes sind aber auch Reaktionszeit, einfaches Handling und eine saubere Kommunikation zwischen Kunde und Lieferant inzwischen messbare Anforderungen geworden.

Eine sehr gute Kooperation zwischen den technischen Abteilungen vom Dichtungshersteller und des Kunden ist die Basis einer guten technischen Lösung. Der Einkauf versteht sich dabei als Knotenpunkt, um mit den individuellen Anforderungen und den Experten auf der Lieferantenseite zu agieren. Die Aufgabe, hier immer den Überblick zu bewahren und vor allem auch mit viel Fingerspitzengefühl die Balance zwischen bestmöglicher technischer Einbindung und technischer Abhängigkeit von Sonderlösungen herzustellen, ist sicherlich sehr herausfordernd, aber auch notwendig.

Autoren: Holger Jordan, Segment Manager Fluid Power Europe, Dr. Mandy Wilke, Technology Specialist Fluid Power Europe, Trelleborg Sealing Solutions, und
Kathrin Irmer

Bilder: Trelleborg Sealing Solutions


Checkliste für den Einkauf von hydraulischen Dichtungen

Haken

Welche Einbausituation liegt vor: Innendurchmesser, Außendurchmesser, Spalt? Sind bereits Nutab-messungen vorgegeben?

Haken

Welche Betriebsparameter und Lastkollektive treten in der Anwendung auf, wie Temperatur, Druck, Geschwindigkeit, Verschmutzung, Hub, Seitenlast, Auslenkungen?

Haken

Welche Fluide sind abzudichten?

Haken

Welche Gegenlauffläche wird eingesetzt und wie wird diese hergestellt (Rauheitskennwerte und Härte)?

Haken

Welche Merkmale hinsichtlich der Leistungsfähigkeit des Dichtsystems sind besonders wichtig und welche Anforderungen werden an die Reibung und Effizienz des Dichtsystems gestellt (Lebensdauer, Montage, Leckage, Reibung)?


Drei Fragen an Wolfgang Müller, Robert Bosch GmbH

Für welche Anwendungen kaufen Sie Präzisionswerkzeuge ein?

Wir kaufen überwiegend Präzisionswerkzeuge für den Automotive-Bereich (Tier-1) zur Bearbeitung von unseren sehr komplexen und anspruchsvollen hochwertigen Komponenten ein.

Welche Aspekte bestimmen, bei welchem Anbieter Sie diese einkaufen?

Für ein globales Unternehmen sind mehrere zu nennende Aspekte für eine Sourcing-Strategie wichtig: Der Globale „footprint“ eines Lieferanten ist uns sehr wichtig, weil wir im Fertigungsverbund an mehreren Standorten weltweit das gleiche Produkt in sehr hoher Quality fertigen. Dazu benötigen wir eine sehr hohe technische Kompetenz, haben einen sehr hohen Anspruch an die Produkt-Qualität und bei der TCO-Betrachtung müssen die Produkte im Life-Cycle deutliche Vorteile bringen. Ein kompetenter Service vor Ort ist uns wichtig (insbesondere im Leitwerk eines Fertigungsverbundes), der mit unseren Spezialisten gemeinsam neue und bessere Technologien weiterentwickelt und zur Anwendung bringt. Dazu nimmt der Consignment-Stock in Form von Vending-Machine an Wichtigkeit zu.

Wie wichtig ist dabei die TCO-Betrachtung für Sie?

Die TCO-Betrachtung ist ein sehr wichtiger Bestandteil der gesamten Sourcing-Strategie als auch von allen wichtigen Einkaufsentscheidungen (A- und B-Teile).


Einkaufsführer in Zusammenarbeit mit Trelleborg Sealing Solutions Germany GmbH

Trelleborg Sealing Solutions ist einer der weltweit führenden Entwickler, Hersteller und Lieferanten von Präzisionsdichtungen. Mit acht Forschungs- und Entwicklungszentren, 24 Produktionswerken und 56 Marketinggesellschaften weltweit unterstützt dieser Geschäftsbereich Kunden in der Windenergie, der Luft- und Raumfahrtindustrie, der allgemeinen sowie der Automobilindustrie. Zum Sortiment gehören etablierte Marken wie Busak+Shamban, Chase Walton, Dowty, Forsheda, GNL, Palmer Chenard, Shamban, Skega and Stefa sowie eine Vielzahl firmeneigener Produkte und Werkstoffe wie Turcon, Zurcon, Orkot, Isolast, Stepseal und Wills Rings. Branchen-Schwerpunkte der deutschen Marketinggesellschaft sind die Automobilzulieferindustrie, Maschinenbau, Stationärhydraulik, Mobilhydraulik, Antriebs- und Elektrotechnik, Chemische Industrie, Prozesstechnik, Food + Pharma, Semikonduktoren/Chiphersteller, Öl und Gas, Sanitär und Heizung sowie Medizintechnik.
www.tss.trelleborg.com

Autor: Dörte Neitzel

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