O+P Fluidtechnik 6/2018

HYDRAULIKSYSTEM
Ein Beispiel dafür ist [Cog17]. Die Beständigkeit der Elastomere
wird anhand der Volumenquellung beurteilt und es werden entsprechende
Buchstaben vergeben. Ein Beispiel für ein typisches
Dichtelement aus Elastomer in der Hydraulik sind O-Ringe (NBR
und FKM).
Nach diesem Schema sind verschiedene Werkstoff/Umgebungsmedien
Kombinationen untersucht worden. Das vorgestellte Schema
kann nicht auf die Messwerte in Bild 04 übertragen werden, da hier
nur der Werkstoff (Elastomer) und dort ein Bauteil aus Poly amid in
Funktion betrachtet wird. Die Ergebnisse für relevante
Umgebungsmedien im vorliegenden Kontext, Abwasser, Hydraulikflüssigkeit
und Wasser, sind in Tabelle 02 für hydraulik-typische
Werkstoffe aufgeführt.
Diese Ergebnisse zeigen, dass insbesondere Abwasser (nach
DIN 4045) und Hydraulikflüssigkeit bei den meisten der vorgestellten
Materialien zu einer Quellung führt. Allerdings gibt es
wieder Ausnahmen, wie z.B. ACM, dass keine bzw. geringe
Quellung bei Hydraulikflüssigkeit zeigt, aber bei Abwasser nicht zu
empfehlen ist. Es kommt wieder auf die genaue Betrachtung des
Anwendungsfalls an.
Für die oben genannten Werkstoffe sind weitere Verträglichkeitsuntersuchungen,
unter anderem für Salz und Seewasser sowie
Frischwasser, durchgeführt worden [Pru94]. Die Verträglichkeit
wird anhand der Volumenquellung oder anhand des Verlusts der
Zugspannung quantifiziert, je nachdem welcher Fall zuerst eintritt,
siehe Tabelle 03.
Die Autoren verwenden, anders als in der Quelle, den Buchstaben
D anstatt NR. Tabelle 04 gibt die Untersuchungsergebnisse
wieder. Für die Fälle, in denen die Ergebnisse stark variieren,
werden die jeweils kritischsten Bewertungen angegeben.
Hauptaufgabe des Werkstoffes ist die Verkörperung des Dichtelements.
Dessen Aufgabe ist es, über die Lebensdauer der Maschine
Leckagefreiheit sicherzustellen. Bei dynamischen Dichtelementen
kommt erweiternd die Anforderung geringer Reibung hinzu. Durch
Quellung bzw. Schwindung des Materials kann es zu erhöhter
Reibung bzw. Leckage kommen. Durch eine Reduktion der Zugspannung
kann der Dichtwerkstoff spröde werden und aufreißen,
wodurch es zum schlagartigen Ausfall kommt. Untersuchungen
diesbezüglich sind sehr komplex und erfordern eine genaue Analyse
des Einsatzfalls des Dichtelements.
2.3 SCHÄDEN AN METALLISCHEN BAUTEILEN
In [Tum82] wird der Einfluss von Wasser auf metallische Bauteile
hinsichtlich Korrosion untersucht. Korrosionsgefahr besteht vor
allem an Stellen, an denen sich Wasser absetzen kann, bspw. am
Behälterboden. In Ventilen oder in engen Dichtspalten besteht die
Gefahr, dass Korrosionsprodukte bzw. -folgen zu einem Klemmen
der Bauteile führen. Wie bereits in Abschnitt 2.1 beschrieben,
wirken korrosionsbedingt ausgelöste Partikel beschleunigend auf
die Flüssigkeitsalterung. Diese ist charakterisiert durch die Zersetzung
der Kohlen-Wasserstoffketten, wodurch es zur Säurebildung
im System kommt. Untersuchungen haben gezeigt, dass Eisen in
diesem Prozess katalysierend wirkt. Zur Vorbeugung werden Korrosionsinhibitoren
eingesetzt. In [Tum82] wurden Korrosionsversuche
in Anlehnung an die mittlerweile zurückgezogene Norm DIN
51 585 durchgeführt. Es wurden Stahlstäbe aus Ck 15 einem
Öl-Wasser-Gemisch für unterschiedliche Betriebszeiten bei 60°C
ausgesetzt. Der Durchmesser der Stäbe betrug 12,5 mm, die Länge
80 mm. Danach wurden die Oberflächenschäden gemäß Tabelle 05
beurteilt und entsprechend ein Korrosionsgrad vergeben.
Getestet wurden verschiedene mineralölbasierten Druckflüssigkeiten,
verschiedene Wassergehalte und verschiedene Alterungsstufen
der Flüssigkeiten. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen
Einfluss des Wassers auf die Korrosionseigenschaften der Flüssigkeiten.
Es kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass Wasser
01
Buchstabe Volumenquellung [%] Beschreibung
A 0-5 Elastomer zeigt keine bis
geringe Quellung
B 5-10 Elastomer zeigt geringe bis
mäßige Quellung
C 10-20 Elastomer zeigt mäßige bis
starke Quellung
D
Buchstabencode zur Beurteilung der Beständigkeit nach
[Cog17]
- keine Daten vorhanden
02
Umgebungs
flüssigkeit
NR
IIR
EPDM
NBR
HNBR
CR
nicht zu empfehlen
Abwasser B B B A A B D D B A A A
Hydraulikflüssigkeit
(Mineralölbasis)
D D D A A B A A C A A A
Wasser A A A A A A C D A A A A
03
Beständigkeit verschiedener Dichtwerkstoffe in
verschiedenen Medien nach [Cog17]
Buchstabe Volumenquellung Verlust an Zugspannung
A ≤ 15% in 30 Tagen bis 1 Jahr ≤ 15% in 30 Tagen bis 1 Jahr
B ≤ 30% in 30 Tagen bis 1 Jahr ≤ 30% in 30 Tagen bis 1 Jahr
C ≤ 50% in 30 Tagen bis 1 Jahr ≤ 60% in 30 Tagen bis 1 Jahr
D ≥ 50% sofort bis 1 Jahr ≥ 60% sofort bis 1 Jahr
04
Umgebungs
flüssigkeit
AU
ACM
VMQ
FVMQ
FKM
Buchstabencode zur Beurteilung der Beständigkeit nach
[Pru94]
NR
IIR
EPDM
NBR
HNBR
Frischwasser B A A A A B A D B A B B
Salzwasser D B B B A B D D A A B B
Seewasser D B B B A C D D B A A B
05
Beständigkeit verschiedener Dichtwerkstoffe in Salz- und
Seewasser nach [Pru94]
CR
AU
ACM
VMQ
FVMQ
Bewertungskriterien der Korrosionsschäden nach
DIN 51 585
Korrosionsgrad Bedeutung Beschreibung
0 Keine Korrosion Unverändert
1 Geringe Korrosion Höchstens 6 Korrosionsstellen von
denen keine einen größeren
Durchmesser als 1 mm hat
2 Mäßige Korrosion Nicht mehr als 5% der Oberfläche
korrodiert, aber mehr oder größer als
Korrosionsgrad 1
3 Starke Korrosion Über 5% der Oberfläche korrodiert
FKM
FFKM
FFKM
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