Az igény O-gyűrű a tömítőfelület érdességi követelményét nem lehet csupán egyetlen Ra-értékkel megadni – legalább az alábbiakat egyidejűleg kell szabályozni: Ra/Rz vagy Rmax, megmunkálási vonal iránya, karcolások/élek/rozsdafoltok, bevonatréteg épsége, lekerekítés mértéke. Az ISO 3601-2:2025 egyértelműen kijelöli, hogy az O-gyűrű horpadásának és a hozzá illeszkedő alkatrész felületi érdessége lényegesen befolyásolja a tömítési és dinamikus tömítési teljesítményt, továbbá előírja, hogy a tömítő munkafelületnek szabadnak kell lennie karcolásoktól, élektől, bemélyedésektől, szerszámképekktől, menettől és egyéb hiányosságoktól; emellett ajánlja az Rmr anyagarány szabályozását, nem csupán az Ra-t.

1. Miért okozhatnak szivárgást az érdességi követelmények

Az O-gyűrű tömítése az előzetes összenyomásra és a közeg nyomására épül, amely érintési feszültséget hoz létre a fémes felületen. Ha a tömítőfelület túl durva, akkor a felületi csúcs-völgyök mikro-szivárgási csatornákat alkotnak; ha a felületen keresztirányú karcolások, homoklyukak, bevonatleválás vagy késsel való megmunkálásból származó nyomok vannak, akkor az O-gyűrű – még ha mérete és anyaga is megfelelő – esetleg nem tudja teljesen lezárni ezeket a folytonos csatornákat.

Ugyanakkor a felület sem minél simább, annál jobb. Különösen a reciprok vagy forgó dinamikus tömítéseknél a túlzott polírozás éppen rombolhatja a kenőolaj-film tárolási képességét, ami száraz súrlódást, ragadást és gyorsabb kopást eredményezhet. Az ERIKS O-gyűrű tervezési anyagai kiemelik, hogy a dinamikus tömítés érintkező felületének túlzott simasága csökkentheti a kenőanyag megtartását és növelheti a túlzott kopást, és általában nem ajánlott a dinamikus O-gyűrűs tömítőfelület Ra értéke 0,15 μm alá kerüljön, mivel a felületnek mikro-kenőolaj-film tárolási képességre van szüksége.

2. Ajánlott érdességi tartomány, üzemeltetési körülmények szerint kategorizálva

Az alábbi táblázat a gyakran használt műszaki tervezési pontokat tartalmazza. Az egység: μm. Különböző szabványok és kézikönyvek Rz, Rmax, Rt és egyéb eltérő paramétereket használnak, amelyeket nem lehet közvetlenül egymással helyettesíteni; alkalmazás előtt egyértelműen azonosítsa a megfelelő mérési szabványt és paramétereket.

3. Statikus tömítés: A fókusz a „Képes-e elviselni a szivárgási utakat?” kérdésre

Statikus tömítésnél nincs relatív csúszási mozgás, ezért a felületi érdesség enyhén lazaabb lehet, mint dinamikus tömítésnél; azonban gázok, vákuum, alacsony viszkozitású folyadékok vagy közepes/magas nyomású tömítés esetén ajánlott az Ra 0,8 μm-es vagy finomabb érdességi érték elérése. A COG O-gyűrű anyagának adatlapja szerint a statikus tömítési zóna érdességi értéke Ra 1,6/Rz 6,3, a dinamikus tömítésé Ra 0,4/Rz 1,6, a felszereléshez szükséges bevezető lekerekítésé pedig Ra 1,6/Rz 6,3.

A statikus tömítés érdességi követelményei sem lehetnek túlságosan engedékenyek. Ha a fröccsöntési folyamatból származó fémfolyás (flash), vágási vagy keresztirányú fémforgácsok túlzottan a gyűrűt az alacsony nyomású oldal felé tolják, akkor szivárgási csatorna alakulhat ki. Az ERIKS anyagjellemzői is hangsúlyozzák, hogy a felületmegmunkálás iránya lényeges: például ha a megmunkálási nyomok a formázási forgási pálya mentén futnak, akkor még egy durvább felület is tömíthető, de éles peremű karcolások, amelyek átvágják az O-gyűrűt, jelentősen megnövelik a szivárgás kockázatát.

A statikus tömítés értékelésének logikája nem az, hogy „az Ra-érték elérte a megadott határértéket, kész”, hanem az, hogy: az Ra/Rz érték megfelelő + nincs átmenő karcolás + nincsenek fémforgácsok + a bevonatréteg érintetlen + a tömítőgyűrű összenyomása elegendő + a horpadás nem túltöltött.

4. Visszatérő dinamikus tömítés: A hangsúly a „kopás, kenés és megmunkálási irány” területén van

Egy visszatérő dinamikus tömítésnél az O-gyűrű hosszú ideig folyamatosan csúszó érintkezésben marad a rúd, dugattyú vagy dugó felületével, ezért a tömítőfelületnek elég simának kell lennie a kopás elkerülése érdekében, ugyanakkor egy kis olajfilmet is meg kell tartania a száraz súrlódás elkerülése érdekében. A Parker kézikönyve előírja, hogy a visszatérő hidraulikus tömítés érintkező felületének felületi érdessége Ra 0,4, Rmax 1,6 legyen; a horpadás alja és oldala esetében is Ra 1,6, Rz 1,6 értékek alkalmazandók.

A dinamikus tömítések gyakori meghibásodási módjai nem maga az O-gyűrű anyaga, hanem a csúszó felület: axiális hosszanti karcolások; spirális csiszolási vagy esztergálási vezető nyomok; krómbevonat repedése, leválása, kiemelkedő forgácsok; késnyomok; portok metszéspontjainak lekerekítetlen kialakítása; horpadás széle forgácsokkal; felület túl durva, ami kopást okoz, vagy túl tükrös, ami miatt nincs olajfilm.

Hidraulikus reciprocáló tömítések esetén ajánlott, hogy a dinamikus tömítés illesztési felületeit csiszolással, görgőzéssel, polírozással és kemény krómbevonással készítsék el, és a polírozás után ellenőrizzék a végső tükörfelületet. Az ERIKS anyagai szintén kiemelik, hogy a dinamikus érintkezési felület megmunkálásának minősége közvetlenül befolyásolja az O-gyűrű élettartamát.

5. Forgó körülmények: Az O-gyűrű általában nem ideális választás

Az O-gyűrű alkalmazható alacsony sebességű, rövid idejű, kis terhelésű forgó tömítésre, de nem tipikus nagysebességű forgó tömítés. Forgás közben az O-gyűrű belső átmérője radially súrlódik, a súrlódási hő nem szóródik el könnyen, és a Parker külön megjegyzi a Gough–Joule-hatást is: ha az O-gyűrű belső átmérője kisebb, mint a tengely felületének átmérője, akkor a további fűtés összehúzódást okoz, és a meghibásodás az O-gyűrű felületének keményedésében, kopásában, összehúzódásában és végül szivárgásban nyilvánul meg. A gyakorlati tervezés során viszonylag nagyobb keresztmetszetű O-gyűrűt kell használni, és az O-gyűrű belső átmérőjének nyúlása a tengely átmérőjéhez képest kb. 1–3%-os legyen, hogy csökkentsük a hornyokban fellépő nyomást.

A forgó O-gyűrű felületi követelményei szigorúbbak a dinamikus tömítés szintjén: a tengelyfelület Ra értéke 0,2–0,4 μm, az Rz/Rmax érték körülbelül 1,6 μm-ra van szabályozva, valamint el kell kerülni a tengelyen a sugárirányú bevezető megmunkálási horpadás mintázatot, mert ez a felületi struktúra szivattyúhatást eredményezhet, ami szivárgáshoz vezet. Folyamatos forgás, magas lineáris sebesség, magas hőmérséklet vagy kenés nélküli üzemeltetési körülmények esetén elsődlegesen speciális forgó tengelytömítést, PTFE forgó tömítést, X-gyűrűt vagy speciális forgó tömítési szerkezetet érdemes választani, nem pedig általános O-gyűrűt.

6. Az Ra nem elegendő feltétel: az Rz-t, az Rmax-et, az anyagrészarányt és a csúcsforma jellemzőit is figyelembe kell venni

Két felületnek ugyanaz lehet az Ra-értéke, de az egyik kerek hullámformájú, a másik éles csúcsokból és völgyekből áll – utóbbi sérítheti az O-gyűrűt vagy szivárgási csatornát hozhat létre. A Parker kézikönyve egyértelműen rámutat arra, hogy az Rt és az Ra önmagukban nem elegendők a tömítőfelület megfelelőségének megítéléséhez; más paramétereket is figyelembe kell venni, például az Rp-t vagy a kontaktfelület/teherbíró felület arányát; az ISO 3601-2:2025 szintén ajánlja, hogy a tömítő kontaktfelület anyagaránya (Rmr) meghatározott feltételek mellett 50–80% között maradjon.

Ezért a rajzon nem elég csak a következőt feltüntetni:

Ra 1,6

Ez nem elegendő. Jobb megoldás a következő megfogalmazás használata:

Tömítő kontaktfelület: Ra ≤ 0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm, az ISO 21920 szerint mért; nincs karcolás, fémfelületi kiálló rész (bur), bemélyedés, szerszámképződés, bevonatleválás; a megmunkálási vonalak nem haladhatnak át a szivárgás irányában.

7. Karcolások, felületbevonat, fémfelületi kiálló részek (bur) és lekerekítés: gyakorlati meghatározás

Karcolatok: még akkor is, ha az általános Ra-érték megfelelő, egyetlen, a tömítési vonalon átmenő karcolás is szivárgást okozhat. Statikus tömítéseknél a karcolások irányára kell figyelni: különösen akkor veszélyesek, ha a magas és alacsony nyomású irányokat összekötik; dinamikus tömítéseknél bármely axiális vagy spirális irányú egyenes karcolás magas kockázatot jelent.

Fémelés: a kemény króm-, a vegyi nikkel-, az anódos oxidréteg és a bevonatrétegek végleges állapotban meg kell, hogy feleljenek a felületi érdességre vonatkozó követelményeknek; a bevonatok lepattanása, tűszúrásos hibák (pinholes), duzzadás (blistering) és kiemelkedő szélek két problémát okoznak: egyrészt szivárgási útvonalat képeznek, másrészt sérthetik az O-gyűrűt – különösen elkerülendő, hogy a bevonatréteg határvonala a tömítési sávba essen.

Borítékok: a horpadásnyílások, a lekerekített élek, a metszéspontoknál lévő furatok és az olajfuratok szájának minden esetben meg kell szabadulniuk a forgácsmaradványoktól, és lekerekítetteknek kell lenniük. Az ISO 3601-2:2025 szabvány egyértelműen előírja, hogy a rúd/aktív dugó horpadásában található kapcsolódó zónákban nem lehetnek forgácsmaradványok, az él simán lekerekített legyen; egyes felületeken azt is megjegyzik, hogy a radiális szerszámkarcolások nem láthatók.

A lekerekítés hiányzik: az O-gyűrű az összeszerelés során megnyúlik, összenyomódik és átcsúszik az él felett; a nem elegendő lekerekítés nem okoz vágást, zúzódást, csavarodást vagy részleges repedést az összeszerelés során. A bevezető lekerekítést általában 15°–20°-os szögben készítik, az éleknek simának és forgácsmentesnek kell lenniük, a lekerekítés hosszát az O-gyűrű keresztmetszeti átmérője alapján határozzák meg.

8. Javasolt rajzi jelölés

Statikus tömítés, általános folyadékhoz

Tömítési érintkezési felület A: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm; nincsenek átmenő karcolások, forgácsok, kiemelkedések, homoklyukak, bevonatréteg leválás.

Horpadás alja/oldalfelülete B: Ra ≤ 1,6–3,2 μm, Rz ≤ 6,3–12,5 μm; a horpadás nyílása forgácsmentes.

Bevezető lekerekítés C: 15°–20°, Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm, sima és forgácsmentes.

Statikus tömítés, gázhoz/alacsony viszkozitású folyadékhoz/impulzusos/nyomástartó magas nyomáshoz

Tömítési érintkezési felület A: Ra ≤ 0,8 μm, Rz ≤ 3,2 μm; a kulcsfontosságú tömítési sáv nem tartalmazhat vizuálisan azonosítható vonalas hibákat. Szükség esetén növelni kell az Rmr vagy a csúcsmagasság (Rp) követelményét, és szivárgásvizsgálatot kell végezni.

Reciprok dinamikus tömítés

Csúszó érintkező felület: Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; kb. Ra 0,1–0,15 μm-nél nem kisebb; nincs axiális karcolás, spirális vonal, bevonat lepattanás vagy késrezgés nyoma.

Horpadás alja/oldala: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm.

Letörés: 15°–20°, sima és szélszegletmentes; a metszési furatokat lekerekítették vagy elkerülték a tömítési útvonalon.

Forgó O-gyűrű

Csak alacsony sebességhez, rövid ideig és megfelelően kenve; a tengely felülete Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; spirális bevezető megmunkálási vonalak nem megengedettek. Az O-gyűrű ne lógjon ki sugárirányban, ne nyúljon meg a tengelyen; előnyösen külsőre illesztett horpadásos nyomáscsökkentő szerkezetet használjanak. Folyamatos forgás vagy nagy sebesség esetén speciális forgó tömítést kell alkalmazni.

9. Helyszíni vizsgálati rendelés

Ha szivárgás lép fel, ne cserélje először kemesebb vagy puhabb O-gyűrűre. Ajánlott az alábbi sorrend szerint ellenőrizni:

A tömítőfelület Ra/Rz értéke megfelel-e a rajznak; vannak-e átmenő karcolások, szerszámkönyök, homoklyukak, bemélyedések; lepattan-e, hólyagosodik-e, tűszúrásos lyukak vannak-e benne, vagy felkeményedett peremfelhalmozódás alakul-e ki a bevonaton; vannak-e csiszolási nyomok a hornyok nyílásánál, a lekerekítéseknél és az átmeneti furatoknál; a megmunkálási vonal iránya követi-e a szivárgás irányát, vagy spirális hornyozási mintát alkot; elegendő-e az összeszereléshez szükséges lekerekítési szög, és nem sérült-e meg az O-gyűrű; túl nagy-e a tömítési nyomás, túl finoman csiszolták-e, vagy hiányzik-e a kenés; megfelel-e a hornyban elfoglalt térfogatarány, a hézag és a háttértámasz.

A legfontosabb egyetlen mondat: az O-gyűrű tömítőfelülete nem azt jelenti, hogy „az Ra-érték elérte a megadott értéket, kész”, hanem azt, hogy „a felület érdessége, kontúralakja, textúrairánya, hibáinak állapota és a lekerekítés minősége együttesen felel meg a követelményeknek.”