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Die sechs größten Auswahlfehler bei Dichtungen

Dichtungen als sogenannte C-Teile festzulegen, erweist sich als fataler Fehler, denn einem C-Teil wird nicht die notwendige Aufmerksamkeit zuteil. Dies gilt auch für Konstruktion und Entwicklung. Vermehrte Dichtungsschäden verursachen jedoch immer höhere Kosten.

Die Aufgabe einer Dichtung ist es, Funktionsräume nachhaltig zu trennen. Eine Vorgabe, die nur zu erreichen ist, wenn alle Einflussfaktoren bei der Dichtungsauswahl ausreichend berücksichtigt werden. Dem ist aber bei weitem nicht der Fall. Nachfolgend erläutern wir die sechs größten Schwachstellen, die bei der Dichtungsauswahl anzutreffen sind.

1. Fehlendes Dichtungswerkstoffwissen

Konstrukteure orientieren sich bei der Dichtungsauswahl häufig an der Kurzbezeichnung eines Elastomers, so zum Beispiel NBR oder EPDM, um zwei gängige Dichtungswerkstoffe anzuführen. Diese Angabe sagt über das Leistungsvermögen eines Elastomerwerkstoffes allerdings nur sehr wenig aus. Die Eigenschaften einer Dichtung werden zum Großteil von den Zusatzstoffen, wie Füllstoffe, Weichmacher, Vernetzungschemikalien, Alterungsschutzmittel und vielen anderen, ganz entscheidend bestimmt.

Der Basiswerkstoff einer Dichtung ist das Korsett, gemeinsam mit den Zusatzstoffen entsteht daraus eine typische Produktformulierung, mit ihren spezifischen Vor- und Nachteilen. Konstrukteure sollten also die Rezeptur einer Dichtung kennen und sich nicht mit Allgemeinbezeichnungen zufrieden geben. 

Werkstoffauswahl-Fehler knnen die Ursache thermisch berlasteter Dichtungen sein.Foto: Foto: Helmut Winkler

2. Temperaturangabe für Dichtungen

Die Temperaturangabe eines Dichtungsdatenblattes darf nicht ungesehen übernommen werden. Zu unterscheiden ist zwischen Kurzzeit- und Langzeitbelastung, aber auch zwischen statischer und dynamischer Beanspruchung. Bei der Temperaturobergrenze in den technischen Datenblättern fehlt diese Angabe meistens. Eine Rückfrage beim Hersteller bringt oft die Klärung und ist zu empfehlen. Hinterfragt werden sollte auch, wie die Temperaturbeständigkeit ermittelt wurde, ob die Angabe für einen ausformulierten Werkstoff, oder für ein Standardreferenzelastomer steht. Für Außenanwendungen ist das Tieftemperaturverhalten des Dichtungswerkstoffes entscheidend. Auch kann ein Hinterfragen nach Prüfungsart und Prüfwerkstoff die notwendige Klarheit bringen.

3. Informationen zum Herstellverfahren

Stellschrauben für den Dichtungshersteller sind das Verfahren selbst (Pressverfahren, Spritzverfahren, Transferpressverfahren), die Vulkanisationszeit und Vulkanisationstemperatur,  aber auch der Mischprozess, und die Vernetzungsart. Der Konstrukteur sollte deshalb beim Dichtungshersteller oder -lieferanten hinterfragen, ob die angegebenen Kennwerte an Normprüfstäben oder einem Fertigteil ermittelt und mit welchem Verarbeitungsprozess die Prüflinge hergestellt wurden. Wird zum Beispiel die gleiche Rezeptur unterschiedlich vulkanisiert, können sich ganz beachtliche Leistungsunterschiede einstellen. Die Leistungsbeschreibung einer Dichtung sollte immer möglichst realitätsnahe für ein Fertigteil erfolgen. Nur so haftet der Dichtungslieferant für den Vernetzungsgrad des gelieferten Produktes.

4. Gefahren der Beschaffungsglobalisierung

Die Produktions- und Beschaffungsglobalisierung wird bei der Dichtungsauswahl und -beschaffung viel zu wenig beachtet. Durch die Internationalisierung ist kaum noch nachvollziehbar von wem, wo und wie  eine Dichtung produziert wird. Hersteller greifen an den verschiedenen Produktionsstandorten weitgehend auf heimische Rohstoffbasen zurück, was einen erheblichen Einfluss auf die Dichtungsleistung haben kann.

Die Welt ist zur Beschaffungsplattform geworden. Technische Händler können rund um den Globus und rund um die Uhr einkaufen. Global Sourcing birgt für die Dichtungsbeschaffung Risiken, vor allem wenn die Leistung nicht definiert ist und man den kleinstmöglichen Nenner, also die Werkstoffbasis, in eine Zeichnung einschreibt.

Dichtungen reagieren auf Licht und Wärme und haben auch nur eine begrenzte zulässige Lagerzeit. Die globale Beschaffung bringt für Dichtungen zusätzliche Risiken, wie Transport- und Plagiatsrisiken. Themen an denen ein Konstrukteur bei der Dichtungsauswahl heute nicht mehr vorbei kommt.

Anlaufschaden - fehlender Schmierstoff fhrte zu einer zerstrten Dichtung.Foto: Foto: Helmut Winkler

5. Tribologische Aspekte

Elastomere haben unter tribologischen Bedingungen eine relativ hohe Reibung und sind auch verschleißgefährdet. Eine Tatsache, die in den Konstruktionsbüros als bekannt vorausgesetzt werden kann. Fehler werden aber trotzdem noch zur Genüge gemacht. So wird des Öfteren das Montage- und Anlaufverhalten einer Dichtung nicht ausreichend berücksichtigt. Es kommt zu Vorschädigungen mit dementsprechenden negativen Auswirkungen auf das Langzeitverhalten.

Dichtungen haben auch die unangenehme Eigenschaft, dass sie Abriebpartikel inkorporieren können. Es entsteht so eine Art „Schleifpapiereffekt“. Abrasiver Verschleiß des Gegenlaufpartners ist dann oft die Folge.

Der Konstrukteur sollte auch beachten, dass sich sogenannte Metallschmierstoffe  nicht so gut für die Dichtungsschmierung eignen. Probleme verursachen bestimmte Additive der Metallschmierstoffe, wie die EP- oder AW-Additive. Diese Schmierstoffzusätze wirken bei Dichtungsanwendung nicht, können aber Dichtungen stark schädigen.

Der Konstrukteur darf auch den allgemeinen Herstellerangaben zur Dichtungsverträglichkeit, zumindest was die Wechselwirkung mit einem Schmierstoff betrifft, nicht zu viel Vertrauen schenken. Zu pauschal sind die Angaben hierzu. Es fehlen meist nähere Angaben darüber, welche Dichtungen und Schmierstoffe getestet wurden und unter welchen Bedingungen dies geschah.

6. Spezifizierung erforderlich

Wer gleichbleibende Dichtungsqualität voraussetzt, kommt nicht umhin, die Qualität zu spezifizieren. Eine Minimalanforderung ist die Definition des Vulkanisationsgrades der Dichtung, des maximalen Druck- oder Zugverformungsrestwertes und der Identifikationsmerkmale der freigegebenen Dichtungsrezeptur wie Härte und Dichte.

Idealerweise werden in einem Datenblatt die Grundeigenschaften einer Rezeptur vom Hersteller mitgeteilt. Der Konstrukteur hat dann die Möglichkeit, durch einen Rezepturvergleich mit bewährten Rezepturen oder durch Anwendungstests zu entscheiden, ob der vorgeschlagene Werkstoff für seine Anwendung ausreichend ist. Anschließend werden wichtige Kennwerte für das Fertigteil gemessen und die gelieferte Rezeptur als Serienprodukt festgelegt.

Generell gilt: Je wichtiger die Dichtung für die Funktionalität einer Maschine ist, desto engmaschiger sollte das Zahlenwerk für eine Spezifikation sein. Unter Umständen muss das gesamte relevante Leistungsspektrum erfasst werden. Nur so ist es möglich, dass auch ein eventueller Hersteller- oder Lieferantenwechsel ohne Qualitätsverlust erfolgen kann.

Was Konstrukteure bei der Schmierstoffverträglichkeit beachten sollten:

Viele Verträglichkeitstests werden mit  Standardreferenzelastomeren (SRE) durchgeführt. Diese haben mit einem realen Dichtungswerkstoff nur bedingt zu tun.

Die Prüfkörper werden häufig aus Prüfplatten entnommen. Der Einfluss des Fertigungsprozesses für Fertigteile wird nicht erfasst.

Die Prüfkörper werden oft bei der Einlagerung voll in Schmierstoff eingetaucht. Der Sauerstoffeinfluss und dessen negative Auswirkungen bleiben so unberücksichtigt.

Die Prüfkörper sind während der Prüfung keiner Belastung ausgesetzt, was in der Praxis nicht der Fall ist.

Es wird ein Frischschmierstoff verwendet. Die Einflüsse der Schmierstoffveränderung durch die Alterung bleiben unberücksichtigt.

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