Požadavek na O-kroužek drsnost těsnicí plochy nelze vyjádřit pouze jedním parametrem Ra — minimálně je nutné současně kontrolovat: Ra/Rz nebo Rmax, směr opracování, rýhy/ostří/ryzy od rezivění, celistvost povlaku a velikost zaoblení. ISO 3601-2:2025 jasně uvádí, že drsnost povrchu drážky pro O-kroužek a protilehlé součásti významně ovlivňuje těsnicí výkon i výkon při dynamickém těsnění a vyžaduje, aby těsnicí pracovní plocha byla bez rýh, ostrých hran, vrytů, stopy nástroje, závitů a jiných vad; dále doporučuje řídit poměr materiálu povrchu Rmr, nikoli pouze Ra.

1. Proč požadavky na drsnost mohou způsobit úniky

Těsnění O-kroužkem spoléhá na předkompresi a tlak média, který vytváří kontaktové napětí na kovovém povrchu. Pokud je těsnicí plocha příliš drsná, vytvoří se mezi vrcholy a údolími povrchu mikroúnikové kanálky; pokud má povrch příčné rýhy, pískové díry, odštípanou povrchovou úpravu nebo stopy po obrábění nožem, O-kroužek nemusí být schopen úplně komprimovat a uzavřít tyto spojité kanálky, i když jsou rozměr a materiál správné.

Povrch však není čím hladší, tím lepší. Zejména u dynamických těsnění s posuvným nebo rotačním pohybem může nadměrné broušení naopak ničit schopnost povrchu uchovávat mazací olejovou vrstvu, což způsobuje suché tření, adhezi a urychlené opotřebení. Materiálové pokyny pro návrh O-kroužků společnosti ERIKS uvádějí, že příliš hladká těsnicí plocha u dynamického těsnění může snížit retenci maziva a zvýšit nadměrné opotřebení; obecně se doporučuje, aby Ra těsnicí plochy dynamického O-kroužku nebyla pod hodnotou přibližně 0,15 μm, protože povrch potřebuje mikroskopickou schopnost uchovávat olejovou vrstvu.

2. Doporučený rozsah drsnosti, kategorizovaný podle provozních podmínek

Následující tabulka uvádí běžně používané technické návrhové body. Jednotkou je μm. Různé normy a příručky používají parametry Rz, Rmax, Rt a další, které nelze přímo zaměnit; před použitím pečlivě zjistěte příslušnou měřicí normu a parametry.

3. Statické těsnění: Zaměřte se na otázku „Zda odolá únikovým kanálům“

U statického těsnění neexistuje relativní kluzný pohyb, proto může být drsnost povrchu poněkud vyšší než u dynamického těsnění. U těsnění plynů, vakua, kapalin s nízkou viskozitou nebo středních až vysokých tlaků se však doporučuje dosáhnout drsnosti Ra 0,8 μm nebo jemnější. Materiál O-kroužků společnosti COG uvádí pro statické těsnění v těsnicí zóně Ra 1,6 / Rz 6,3, pro dynamické těsnění Ra 0,4 / Rz 1,6 a pro zaoblení vstupní hrany při montáži Ra 1,6 / Rz 6,3.

Dovolená drsnost u statického těsnění také nemůže být příliš velká. Pokud převislé části (flash), řezy nebo příčné hranaté hrany příliš silně tlačí O-kroužek směrem k nízkotlaké straně, vytvoří se úniková cesta. Materiál společnosti ERIKS dále upozorňuje, že směr obrábění povrchu je důležitý – například obráběcí stopy vzniklé během soustružení podél dráhy nástroje mohou i u hrubšího povrchu umožnit těsnění, avšak ostré rýhy přesahující přes O-kroužek výrazně zvyšují riziko úniku.

Logika posouzení statického těsnění není „Ra splňuje požadavek – hotovo“, ale: Ra/Rz splňuje požadavek + žádné průchozí rýhy + žádné hranaté hrany + povlaková vrstva je nepoškozená + tlakový předpínací útlak je dostatečný + drážka není přeplněná.

4. Vratné dynamické těsnění: Zaměření je na „opotřebení, mazání a směr obrábění“

U vratného dynamického těsnění zůstává O-kroužek po celou dobu v nepřetržitém klouzavém kontaktu s povrchem tyče, pístu nebo plunžru, takže těsnicí plocha musí být dostatečně hladká, aby se zabránilo opotřebení, a zároveň musí udržet jemnou olejovou vrstvu, aby nedocházelo k suchému tření. Podle příručky společnosti Parker by měla být drsnost Ra 0,4 a Rmax 1,6 pro kontaktní plochu vratného hydraulického těsnění; dno i stěny drážky mají rovněž drsnost Ra 1,6 a Rz 1,6.

Nejčastějšími příčinami poruch dynamických těsnění nejsou samotné materiály O-kroužků, ale povrch klouzání, který vykazuje: axiální dlouhé rýhy; šroubovité broušené nebo soustružnické vodící stopy; praskliny, odštěpování nebo vystupující hranaté okraje chromového povlaku; řezné stopy; nezaoblené průsečíky otvorů; hranaté okraje drážek; příliš drsný povrch způsobující opotřebení nebo naopak příliš zrcadlově lesklý povrch bránící vytvoření olejové vrstvy.

U hydraulických zpětných těsnění se doporučuje, aby povrchy dynamického těsnění byly vyrobeny broušením, valcováním, leštěním a nanesením tvrdého chromového povlaku a aby byl po leštění potvrzen konečný zrcadlový povrch. Materiál společnosti ERIKS také zdůrazňuje, že kvalita obrábění povrchu dynamického kontaktu přímo ovlivňuje životnost O-kroužku.

5. Rotující podmínky: O-kroužek obvykle není ideální volbou

O-kroužek lze použít pro rotační těsnění při nízké rychlosti, krátkou dobu a malém zatížení, avšak není typickým těsněním pro vysokorychlostní rotaci. Za rotačních podmínek zůstává vnitřní průměr O-kroužku radially třen o hřídel, třecí teplo se špatně odvádí a společnost Parker také zvláště upozorňuje na Gough-Jouleův jev: je-li vnitřní průměr O-kroužku menší než průměr hřídele, další zahřátí způsobuje smrštění, a porucha se projevuje ztvrdnutím povrchu O-kroužku, opotřebením, smrštěním a nakonec únikem. V praxi by měl být použit O-kroužek s relativně větším průřezem a jeho vnitřní průměr by měl být proti průměru hřídele napnutý přibližně o 1 % až 3 %, aby došlo k uvolnění tlaku v drážce.

Požadavky na povrch O-kroužku pro rotační ucpávky jsou přísnější na úrovni dynamického těsnění: drsnost čela hřídele Ra 0,2–0,4 μm, Rz/Rmax omezeno na přibližně 1,6 μm; zároveň je nutné vyhnout se obrábění radiálního vedení (vývrtu) na hřídeli, protože tento typ povrchové struktury může vyvolat efekt čerpání, což vede k úniku. Při nepřetržité rotaci, vysoké obvodové rychlosti, vysoké teplotě nebo provozních podmínkách bez možnosti mazání je preferováno použití specializované rotační hřídelové ucpávky, rotační ucpávky z PTFE, X-kroužku nebo specializované rotační uzavírací konstrukce místo obecného O-kroužku.

6. Ra není postačující podmínkou: je také nutné vzít v úvahu Rz, Rmax, poměr materiálu a tvar vrcholů

Dvě povrchy mohou mít stejnou hodnotu Ra, ale jeden má zaoblený průběh vlny, zatímco druhý ostré vrcholy a údolí – ten druhý může poškodit těsnicí kroužek nebo vytvořit netěsnost. Příručka firmy Parker jasně uvádí, že parametry Rt a Ra samotné nestačí k posouzení vhodnosti těsnicí plochy; je nutné zohlednit i další parametry, například Rp nebo poměr kontaktní plochy k nosné ploše. Norma ISO 3601-2:2025 rovněž doporučuje, aby materiálový poměr Rmr těsnicí kontaktové plochy činil 50 % až 80 % za určitých podmínek.

Proto by výkres neměl uvádět pouze:

Ra 1,6

Toto není postačující. Lepší způsob zápisu je:

Těsnicí kontaktová plocha: Ra ≤ 0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm, měřeno podle ISO 21920; žádné rýhy, obrušeniny, vrypy, stopy nástroje ani odštípání povlaku; opracovací čáry nesmějí být orientovány ve směru možné netěsnosti.

7. Rýhy, povlaky, obrušeniny a zkosení: praktické určení

Rýhy: i když celkový Ra splňuje požadavky, jediná rýha přes celou těsnicí čáru může způsobit únik. U statických těsnění se zaměřte na to, zda rýhy procházejí směrem z oblasti vysokého tlaku do oblasti nízkého tlaku; u dynamických těsnění se jakékoli lineární rýhy ve směru axiálním nebo spirálovým považují za vysoké riziko.

Nakládání: tvrdý chrom, chemický nikl, anodický oxid a povlakové vrstvy musí splňovat požadavek na drsnost ve finálním stavu; odštěpování povlaku, pinhole (malé díry), bubliny a zvýšené okraje představují dva problémy: jednak vytvářejí cestu pro únik, jednak poškozují O-kroužek – zejména je třeba zabránit tomu, aby hranice povlakové vrstvy ležely uvnitř těsnicího pásma.

Hroty: otevřené drážky, zkosené hrany, průsečíkové otvory a ústí olejových otvorů musí být všechny zbaveny ostří a zaobleny. ISO 3601-2:2025 jasně vyžaduje, aby v souvisejících oblastech drážky na tyči/živém zátkovém tělese nebyly žádné obrušové hrany a aby byla hrana hladce zaoblena; na některých površích je navíc uvedeno, že radiální stopy nástroje nesmí být viditelné.

Nedostatečné zkosení: o-kroužek se během montáže protahuje, stlačuje a převede přes hranu; nedostatečný vysazovací zkosení nezpůsobuje řezání, modřiny, zkroucení ani částečné praskliny během montáže. Vysazovací zkosení se obvykle volí v rozmezí 15°–20°, hrany musí být hladké a bez oštěpů, délka zkosení se stanoví podle průměru průřezu O-kroužku.

8. Doporučené označení na výkresu

Statické těsnění, obecné kapaliny

Kontaktní těsnicí plocha A: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm; žádné průchozí rýhy, oštěpy, výbouleniny, pískové díry ani odštípání povlaku.

Dno drážky / boční plocha B: Ra ≤ 1,6–3,2 μm, Rz ≤ 6,3–12,5 μm; ústí drážky je zbaveno oštěpů.

Vysazovací zkosení C: 15°–20°, Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm, hladké a bez oštěpů.

Statické těsnění, plyny / nízkoviskózní média / pulzující tlaky / vysokotlaké uchování

Kontaktní těsnicí plocha A: Ra ≤ 0,8 μm, Rz ≤ 3,2 μm; klíčová těsnicí pásmo nesmí obsahovat žádné vizuálně rozpoznatelné lineární vady. V případě potřeby zvýšit požadavek na Rmr nebo výšku vrcholu Rp a provést ověření netěsnosti.

Vratně dynamické těsnění

Klouzající styková plocha: Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; nejnižší přibližná hodnota Ra 0,1–0,15 μm; žádné axiální rýhy, šroubovicové čáry, odštěpování povlaku ani stopy vibrací nože.

Dno/strana drážky: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm.

Fazetování: 15°–20°, hladké a bez oštěpů; průchozí otvory v místě přechodu musí být zaobleny nebo umístěny mimo těsnicí dráhu.

Rotační O-kroužek

Pouze pro nízkou rychlost, krátkou dobu provozu a dostatečně promazané podmínky; Ra stykové plochy hřídele 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; nepovoleny jsou šroubovicové vodící opracovací čáry. O-kroužek nesmí přečnívat radiálně ani být na hřídeli natáhnut; upřednostňuje se tlakově vyrovnávací konstrukce s vnější drážkou. Pro nepřetržitý rotační provoz nebo vysokorychlostní podmínky je nutné přepnout na specializované rotační těsnění.

9. Objednávka pro místní šetření

Jakmile dojde k úniku, nepřepínat jako první k tvrdšímu nebo měkčímu O-kroužku. Doporučuje se postupovat podle tohoto pořadí:

Zda Ra/Rz těsnicí plochy odpovídá výkresu; zda jsou přítomny průchozí rýhy, stopy nástroje, pískové díry nebo vzniklé deformace; zda se povlak odlupuje, bublinuje, obsahuje vpichy nebo má hromadění materiálu na okraji; zda jsou na otevřeném konci drážky, zkosení nebo průsečíkovém otvoru trhliny; zda směr obrábění vede podél směru úniku nebo vytváří šroubovitý vzor drážky; zda je úhel montážního zkosení dostatečný a zda se O-kroužek nepoškodil řezem; zda je stupeň stlačení příliš hrubý, příliš vybroušený nebo chybí mazání; zda poměr vyplnění drážky, mezera a podpůrný kroužek odpovídají požadavkům.

Nejdůležitější jediná věta: Těsnicí plocha O-kroužku není „Ra dosáhne požadované hodnoty – hotovo“, ale „drsnost povrchu, tvar profilu, směr struktury, stav defektů a kvalita zkosení společně splňují požadavky.“