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O+P Fluidtechnik 4/2017

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O+P Fluidtechnik 4/2017

DICHTUNGEN TITEL

DICHTUNGEN TITEL FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG sprechenden Verformung der Versuchsdichtungen unter der aufgebrachten Belastung nähern sich die Reibungskurven der einzelnen Testdichtungen im eingelaufenen Zustand einander immer mehr an (Bild 10 und 11). Im Vergleich zu den Nutringen aus P5008 fällt der Verschleiß bei den Nutringen aus P4300, mit Ausnahme einer geringen detektierbaren Extrusion, ebenfalls sehr gering aus (Bild 12). Auch die Oberflächenkennwerte der Global-Shield TM -beschichteten Kolbenstangen wurden durch die Dichtungen nur geringfügig verändert. Tendenziell wurden die Kolbenstangenoberflächen durch die Nutringe etwas geglättet. Neben Nutringen wurden auch handelsübliche Slipper Seals (PTFE-Dichtkantenringe) auf der Global-Shield TM -Beschichtung getestet. In diesen Untersuchungen hat sich gezeigt, dass vor allem bei bronzegefüllten PTFE-Compounds genau auf die Auswahl des verwendeten Bronze-Füllstoffs (Partikelgröße und Struktur) geachtet werden muss. Bei einer ungeeigneten Auswahl kann es im schlimmsten Fall, ähnlich wie auf hartverchromten Kolbenstangen, zu einer ausgeprägten Riefenbildung und damit zum frühzeitigen Ausfall des Dichtsystems durch Leckage kommen (Bild 13). Andere Füllstoffarten wie Kohle, Glasfasern, Kohlefasern oder Bronze mit Kohlefasern in den PTFE-Compounds sind hier wesentlich unkritischer in der Anwendung auf einer mit einem chemischphysikalischen Prozess hergestellten Kolbenstangenoberfläche. In den Reibungsversuchen hat sich gezeigt, dass nicht zuletzt der Füllstoffgehalt und die Härte des Werkstoffs maßgeblichen Einfluss auf das erzielte Reibkraftniveau bei den getesteten Dichtungen haben können (Bild 14 und 15). DAUERLAUFVERSUCHE IN HYDRAULIKZYLINDERN Parallel zu den bei Parker Prädifa durchgeführten Standarddichtungsversuchen wurden bei der Parker Hydraulics Group auch Kurz- und Dauerlauf-Versuche in Hydraulikzylindern mit und ohne aufgebrachter Seitenlast gefahren. Die Versuche mit der zusätzlich aufgebrachten Seitenlast stellen einen wesentlichen Unterschied zu den bei Parker Prädifa durchgeführten Versuchen dar. In Versuchsserien mit bis zu 1 Million Doppelhüben und Drücken von bis zu 250 bar wurde keine Leckage oder Verschleiß an den getesteten Versuchsdichtungen festgestellt. Auch auf den gelaufenen Kolbenstangen aus Global Shield TM ergab sich kein abrasives Verschleißbild. Alle durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass die Global-Shield TM - Beschichtung den vorgegebenen Belastungsdaten sehr gut standhält. Im Augenblick laufen die ersten Feldversuche mit Hydraulikzylindern bei verschiedenen ausgewählten Kunden bei unterschiedlichen Belastungsdaten. Bis heute gibt es kein negatives Feedback seitens der Anwender im Hinblick auf den Einsatz dieser Zylinder. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK Mit Global Shield TM hat die Parker Hydraulics Group eine Oberflächenbeschichtung geschaffen, welche eine mit handelsüblichen Hartchrom-Kolbenstangenbeschichtungen vergleichbare Funktionalität bietet. Mit dieser Beschichtung gibt es nunmehr eine Alternative zu Hartchrom-Beschichtungen mit prozessbedingter Entstehung des hexavalenten Chroms. In den durchgeführten Korrosionsversuchen hat die neue Beschichtung im Vergleich zu handelsüblichen Hartchrom-Beschichtungen einen verbesserten Korrosionswiderstand gezeigt. Bei der Dichtungsperformance in hydraulischen Anwendungen 09 Reibung von neuen Nutringen, Typ B3 und BS 3646 aus verschiedenen TPU-Werkstoffen, getestet auf Global-Shield TM -beschichteten Kolbenstangen 10 Reibung von neuen Nutringen Typ BS 3646 P4300, getestet auf Global Shield TM , Hartchrom und plasmanitrierten Kolbenstangenoberflächen 11 Reibung von eingelaufenen Nutringen Typ BS 3646 P4300, getestet auf Global Shield TM , Hartchrom und plasmanitrierten Kolbenstangenoberflächen 64 O+P Fluidtechnik 4/2017

DICHTUNGEN 12 Dichtungsoberfläche eines gelaufenen Nutrings Typ BS 3646 P4300, getestet auf einer Global-Shield TM -beschichteten Kolbenstange 14 Reibung von neuen Slipper-Seals Typ OS 0360 in verschiedenen PTFE-Werkstoffen auf einer Global-Shield TM -beschichteten Kolbenstange 13 Global-Shield TM -Kolbenstangenoberfläche gelaufen mit einem Slipper Seal Typ OD 0360 aus PS052; feine axiale Riefenbildungen sind auf der Stangenoberfläche erkennbar 15 Reibung von eingelaufenen Slipper-Seals Typ OS 0360 in verschiedenen PTFE-Werkstoffen auf einer Global Shield TM -beschichteten Kolbenstange; aufgrund der hohen Leckage konnte bei OD aus PS052 keine Reibung mehr ermittelt werden konnte kein signifikanter Unterschied im Hinblick auf Reibung, Leckage und Verschleiß gegenüber Hartchrom-Beschichtungen festgestellt werden. Die Parker Hydraulics Group hat mittlerweile Fertigungskapzitäten für Global-Shield TM -beschichtete Kolbenstangen bis zu einer Länge von 4 m und einem Stangendurchmesser von bis zu 380 mm aufgebaut. Bei Bedarf können die bereits vorhandenen Kapazitäten auch noch erweitert werden. Einsetzbar ist die Global-Shield TM -Beschichtung in extrem korrosionskritischen Anwendungen wie z. B. in der Luftfahrttechnik in Form von Hubzylindern, Lenkungs- oder Dämpfungszylindern, in der Mobilhydraulik, z. B. in Kipp- oder Neigezylindern, sowie in der Bergbauindustrie, z. B. in Walzen- oder Stützzylindern. Literaturhinweise [1] Global Shield TM Rod Coating Technology – A dramatically different approach to resisting corrosion, 10/15 / Bulletin HY08-0896-B1/NA [2] Global Shield TM Coating Technology – A Dramatically Different Approach to Resisting Corrosion, HY18-0036/US AMD 03/14 [3] Nano Shield Technology by Parker – NG Series Pack Cylinders for the Waste IndustryHy18-0034 Rev4/US [4] Industrial Cylinder/ActuatorSolutions for Solar Applications Featuring IntellinderTM Sensor andGlobal ShieldTM Advanced Rod Coatings, HY08- 1710-B3/NA October, 2014 Autor: Dipl.-Ing. Thomas Papatheodorou, Manager Physical Laboratory, Parker Hannifin Manufacturing Germany GmbH & Co. KG, Engineered Materials Group Europe, Prädifa Technology Division www.parker.com/praedifa O+P Fluidtechnik 4/2017 65

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