Die Oberflächenrauheit von Stangen und Zylinderrohren hat einen entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer und die Dichtigkeit (Leckagemenge) des eingesetzten Dichtsystems.

Bitte beachten: der vertikale Maßstab entspricht dem 40-fachen des horizontalen Maßstabes

Definitionen
Es können viele Parameter zum Beschreiben einer Oberflächenbeschaffenheit herangezogen werden. Die in der Fluidtechnik am häufigsten zur Anwendung kommenden Parameter werden in den Normen ISO 4287 und ISO 4288 beschrieben.

Ra, which is defined as the arithmetical mean deviation of the assessed profile. The inch equivalent parameter is CLA (centre line average). A surface finish of 0.4 mm Ra is exactly equivalent to 16 uin CLA.

Rt, which is the total height of the profile. There is no mathematical relationship between Ra and Rt.

Rq, which is the root mean square deviation of the assessed profile. The equivalent term in inches is RMS (Root Mean Square). The Rq (RMS) of a surface is approximately 10% greater than the Ra (CLA) value.

Ra, welcher definiert ist als das arithmetische Mittel der Absolutbeträge aller Rauheiten innerhalb der Messstrecke ln des betrachteten Profils.

Die Entsprechung für zöllige Abmessungen ist CLA (Centre Line Average). Eine Oberflächenbeschaffenheit von 0,4 μm entspricht exakt 16 μin CLA. Rz ist der arithmetische Mittelwert der Einzelrauhtiefen Rzi aufeinander folgender Einzelmessstrecken.

Rmax ist der Größtwert von Rz1 bis Rzn.

Rt ist der senkrechte Abstand zwischen höchstem und tiefstem Punkt des Rauheitsprofils innerhalb der Messstrecke ln. Es besteht kein mathematischer Zusammenhang zwischen Rt und Ra.

Die vorgenannten Rauhigkeitsparameter allein reichen nicht aus, um die Qualität einer Oberfläche zu beschreiben. In der Praxis ist auch die Profilform von entscheidender Bedeutung. Ein Profil, wie in Bild x zu sehen, würde mit den herausragenden Spitzen zu schnellem Verschleiß der Dichtung führen. Bevorzugt werden sollte daher ein Profil Bild y mit geringen Spitzen, aber einzelnen Vertiefungen.

Derartige Oberflächenprofile lassen sich durch den Materialtraganteil Rmr charakterisieren, welcher das in Prozent angegebene Verhältnis von materialerfüllter Länge zur Gesamtmessstrecke ln imSchnittniveau c ist.

Dynamische Gegenlaufflächen
Die Oberflächen von Kolbenstangen sind üblicherweise hartverchromt. Die Härte der Oberfläche sollte mindestens 67 Rockwell C betragen, was exzellente tribologische Eigenschaften der Oberfläche ergibt. Kommt die Stange aus der Produktion eines erfahrenen Herstellers und weist eine Oberflächenrauheit zwischen 0,1 bis 0,3 μm Ra (4-12 μin CLA) auf, so sollten im Einsatz keine generellen Probleme auftreten. Die optimale Oberflächenrauheit kann jedoch in Abhängigkeit des verwendeten Dichtungsmaterials von diesen Werten abweichen.

Die Oberflächen von Zylinderrohren können sich als problematischer erweisen. Die typischen Methoden zur Oberflächenbehandlung von Zylinderrohren sind in der nebenstehenden Übersichtsgrafik beschrieben. Gezogene Rohre (DOM = Drawn Over Mandrel) können den Anforderungen im Einsatz genügen oder sich als potenzielle Katastrophe erweisen, abhängig von der erreichten Oberflächenstruktur und der Anwendung. Es werden zunehmend speziell geglättete gezogene Rohre (SSID = Special Smooth Inside Diameter) eingesetzt, aber unter bestimmten Bedingungen, insbesondere wenn die Dichtungen unter Druck verfahren werden, kann es zu Dichtungsverschleiß durch Strömungserosion kommen, verursacht durch herstellbedingt vorhandene axiale Riefen in der Oberfläche des Zylinderrohres. Solche gezogenen Rohre erfordern eine umsichtige Spezifikation. Die Beschaffenheit von gerollten oder gehonten Rohren ist generell zu bevorzugen. Gezogene und gerollte Zylinderrohre sind sehr glatt. Bei Oberflächen mit einer Rauheit <0,1 μm Ra oder 4 μin CLA kann es zu einer Behinderung des Schmierfilmaufbaus kommen. Eine trocken laufende Dichtung hat eine erheblich verkürzte Lebensdauer. Gehonte Rohre mit einer Rauhigkeit von 0,1 und 0,4 μm Ra oder 4-16 μin CLA sind zwar die teuerste Herstellungsvariante für Zylinderrohre, weisen aber die besten Oberflächen auf.

Statische Flächen
Die Beschaffenheit der statischen Dichtflächen darf zur Vermeidung von Leckagen nicht vernachlässigt werden. Diese Oberflächen sollten feingedreht und frei von Rattermarken sein.