Aus dem Institut für Maschinenelemente an der Universität Stuttgart kommt eine Forschungsarbeit, bei der es um die Frage geht, wie die Oberflächentopografie einer Zylinderstange mit Dichtungsreibung und Leckage zusammenhängen. Bislang werden Hydraulikstangen meistens anhand von 2D-Rauheitskennwerten und Traganteilen spezifiziert. Allerdings beziehen sich diese Werte auf hartverchromte Stangen und lassen sich nicht auf andere Oberflächen übertragen, beispielsweise auf keramische oder metallische Hartstoffschichten. Außerdem lassen sich mit dem bisherigen Erklärungsansatz, der auf der Reynoldsgleichung basiert, bestimmte Phänomene im Dichtsystem nicht erklären, beispielsweise warum sehr glatte Stangenoberflächen hohe Leckage, Reibung und Verschleiß zeigen. Ziel des Projektes ist es daher, 3D-Kenwerte in die Rechnung einzubeziehen.
Im experimentellen Teil des Projektes habe der Arbeitskreis letztlich 14 hartverchromte Stangen mit unterschiedlichen Oberflächen getestet, berichtet akademischer Mitarbeiter Mario Stoll, darunter gehonte, geschliffene, polierte und gedrehte Stangen. Sie wurden mit einer Polyurethandichtung beziehungsweise mit einem PTFE-Compound kombiniert, wobei für den PTFE-Compound nur vorläufige Ergebnisse vorliegen, da die zweite Versuchsreihe zur statistischen Absicherung noch fehlt. In einem theoretischen Teil entwickeln die Forscher außerdem ein Verfahren, um Reibung und Leckage anhand der Oberflächentopographie vorherzusagen.
Bei den PU-Dichtringen zeigte sich, dass auch Strukturen, die in Umfangsrichtung verlaufen, auch bei hohen Rauheiten relativ unproblematisch sind. Je weiter die Strukturen jedoch in Längsrichtung orientiert sind, desto größer Leckage, Reibung und Verschleiß. Strukturen in Bewegungsrichtung der Stange, also Längsschliff, können bereits bei geringer Rauheit zu sehr hoher Leckage führen. Die besten Ergebnisse bei Leckage, Reibung und Verschleiß lieferte eine feingehonte Stange mit einem kleinen Honwinkel von 30 Grad.
Beim PTFE-Ring, so die vorläufigen Ergebnisse, können auch Strukturen in Umfangsrichtung zu sehr hoher Leckage führen. Je weiter die Strukturen auf der Stange in Längsrichtung orientiert sind, desto größer wird die Reibkraft. Anders als bei den PU-Ringen lässt sich dies aber nicht auf Verschleiß und Leckage übertragen. Die geringsten Leckage-, Reib- und Verschleißwerte erzielten die Forscher mit den gedrehten Stangen.
Erste Auswertungen der 3D-Kennwerte nach Din EN Iso 25178 zeigen Potenzial. Eine Kombination der Kennwerte könnte eventuell eine gute Vorhersage liefern. Um die Identifikation der Parameter und das Festlegen sinnvoller Grenzwerte zu erleichtern, wollen die Forscher nun eine EHD-Simulation durchführen.
Im Anschluss an die Präsentation dieser und weiterer, laufender Projekte im Forschungsfonds Fluidtechnik stellten die Universitäten den geladenen Unternehmensvertretern die neuen Ideen für Forschungsarbeiten vor. Anschließend wurde über deren Förderung unter Ausschluss der Presse abgestimmt.