Behovet for O-ring overflatestrukturen på tettningsflaten kan ikke uttrykkes med bare én Ra-verdi – minst følgende må kontrolleres samtidig: Ra/Rz eller Rmax, retning på bearbeidingslinjer, skraper/bruker/rostflekker, integritet til platelaget og størrelsen på avfasningen. ISO 3601-2:2025 peker tydelig på at overflatestrukturen til O-ring-sporet og den tilsvarende komponenten har betydelig innvirkning på statisk og dynamisk tettingsevne, og krever at den aktive tettningsflaten må være fri for skraper, bruker, dekk, verktøymerker, gjenger og andre feil, samt anbefaler kontroll av materialforholdet Rmr, ikke bare Ra.

1. Hvorfor kan krav til overflatestruktur føre til lekkasje

O-ring-tetting er avhengig av forkomprimering og mediets trykk som danner kontaktspenning på metallflaten. Hvis tettingsflaten er for ru, vil overflatens topp- og dalstrukturer danne mikrolekkasjekanaler; hvis flaten har tverrskraper, sandhull, flaking av platelaget eller skarpskår fra dreiebenk, kan O-ringen ikke fullstendig komprimere og lukke disse sammenhengende kanalene, selv om størrelsen og materialet er riktige.

Flaten er imidlertid ikke nødvendigvis bedre jo glattere den er. Spesielt ved svingende eller roterende dynamiske tetninger kan overpolering faktisk ødelegge evnen til å lagre smørefilmer, noe som fører til tørr friksjon, klebing og akselerert slitasje. ERIKS’ materialveiledning for O-ring-design påpeker at for glatte kontakflater ved dynamiske tetninger kan redusere evnen til å holde på smørefilmer og øke slitasjen overdrevene. Derfor anbefales det generelt ikke å ha en Ra-verdi under ca. 0,15 μm på kontaktfleten for dynamiske O-ring-tetninger, siden flaten må ha evne til å lagre mikroskopiske smørefilmer.

2. Anbefalt ruhetstilstand, kategorisert etter driftsforhold

Tabellen nedenfor viser vanlige ingeniørdesignpunkter. Enheten er μm. Forskjellige standarder og håndbøker bruker Rz, Rmax, Rt og andre ulike parametere, som ikke kan utveksles direkte; søk opp den gjeldende målestandarden og parameterne tydelig før bruk.

3. Statisk tetning: Fokus er «Kan den tåle lekkasjekanaler»

Det finnes ingen relativ glidbevegelse i en statisk tetning, så ruheten kan være litt større enn for dynamiske tetninger. For gass, vakuum, lavviskøse væsker eller tetning under middels/høy trykk anbefales det imidlertid å senke ruheten til Ra 0.8 μm eller finere. COG’s O-ring-materiale angir også følgende ruhetskrav: statisk tetning i tetningsområdet Ra 1.6/Rz 6.3, dynamisk tetning Ra 0.4/Rz 1.6 og innføringsskråkant for montering Ra 1.6/Rz 6.3.

Statisk tetningsruhet kan heller ikke være for tolererende. Hvis flash, skjæring eller kryssende burr presser O-ring-en for mye mot lavtrykkssiden, dannes det en lekkasjekanal. ERIKS’ materiale påpeker også at overflatebearbeidingsretningen er viktig – for eksempel om bearbeidingsmerkene går langs støpeformens dreieretning, kan en grovere overflate likevel tettes, men skarpe kantskraper som går gjennom O-ring-en øker risikoen betydelig.

Logikken for vurdering av statisk tetning er ikke «Ra oppnår kravet – ferdig», men snarare: Ra/Rz oppnått + ingen gjennomgående skraper + ingen burr + metallbelægningslag intakt + tilstrekkelig kompresjon + sporet ikke overfylt.

4. Svingende dynamisk tetning: Fokus er på «slitasje, smøring og bearbeidingsretning»

Ved en svingende dynamisk tetning holder O-ringens kontaktflate seg kontinuerlig i glidende kontakt med stangen, stempelet eller pistons overflate, så tetningsflaten må være tilstrekkelig glatt for å unngå slitasje, samtidig som den beholder en tynn oljefilm for å unngå tørr friksjon. Parker sin håndbok angir at Ra-verdien for kontaktflaten til svingende hydrauliske tetninger skal være 0,4 og Rmax 1,6; bunn- og sideflater i sporet skal ha Ra 1,6 og Rz 1,6.

Vanlige feilmodi ved dynamiske tetninger skyldes ikke O-ringmaterialet i seg selv, men glidflaten, som kan ha: aksiale lange skraper; spiralformede slipespor eller dreiebenkspor; sprekkdannelse, avbladning eller opphøyde krøller i kromlaget; knivspor; ubevinklede kanter der porter møtes; krøller ved sporkanten; overgrovt overflatefinish som fører til slitasje, eller et for speilblankt overflatefinish som hindrer dannelse av oljefilm.

For hydrauliske svingende tetninger anbefales det at dynamiske tetningsflater produseres ved hjelp av slipebehandling, rulling, polering og hardkromplatering, og at den endelige speilglatte overflaten bekreftes etter polering. ERIKS’ materiale understreker også at bearbeidingskvaliteten på den dynamiske kontaktoverflaten direkte påvirker O-ringens levetid.

5. Rotasjonsforhold: O-ring er vanligvis ikke det ideelle valget

En O-ring kan brukes for roterende tetting ved lav hastighet, kort varighet og lett belastning, men den er ikke egnet som en typisk roterende tetning for høy hastighet. Under roterende forhold blir den indre diameteren på O-ringen utsatt for radial friksjon, og friksjonsvarmen dissiperes ikke lett. Parker påpeker også spesielt Gough-Joule-effekten: hvis den indre diameteren på O-ringen er mindre enn akseldiameteren, fører ytterligere oppvarming til krymping, og svikt viser seg som herding av O-ringens overflate, slitasje, krymping og til slutt lekkasje. I praksis bør en O-ring med relativt større tverrsnitt velges, og den indre diameteren skal strekkes ca. 1–3 % i forhold til akseldiameteren for å redusere kompresjonen i sporet.

Krav til rotasjonssikringsringens overflate er strengere på det dynamiske tettnivået: akselansikt Ra 0,2–0,4 μm, Rz/Rmax kontrollert til ca. 1,6 μm, og man må også unngå en radiaal innføringsskår i akselen, fordi denne typen struktur kan skape en pumpe-sug-effekt som fører til lekkasje. Ved kontinuerlig rotasjon, høy lineær hastighet, høy temperatur eller driftsforhold uten smøring bør man foretrekke en dedikert rotasjonssikring, PTFE-rotasjonssikring, X-ring eller en dedikert rotasjonssikringskonstruksjon, ikke en generell O-ring.

6. Ra er ikke et tilstrekkelig krav: Rz, Rmax, materialforhold og toppform må også vurderes

To overflater kan ha samme Ra-verdi, men én er en avrundet bølgeform, mens den andre har skarpe topper og daler – sistnevnte kan kutte O-ring eller danne en lekkasjekanal. Parkers håndbok påpeker tydelig at Rt og Ra alene ikke er tilstrekkelige for å vurdere om tetningsflaten er egnet; andre parametere som Rp eller forholdet mellom kontaktareal og bæreaksel må også tas med i betraktning; ISO 3601-2:2025 anbefaler også at materialforholdet Rmr for tetningskontaktflaten opprettholdes på 50–80 % under spesifikke betingelser.

Derfor bør tegningen ikke bare angi:

Ra 1.6

Dette er ikke tilstrekkelig. En bedre måte å angi dette på er:

Tetningskontaktflate: Ra ≤ 0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm, målt i henhold til ISO 21920; ingen riper, burrer, innskåringer, verktøymerker eller bladforming av platelaget; bearbeidingslinjer må ikke gå i lekkasjeretningen.

7. Riper, plateringer, burrer og falser: Praktisk vurdering

Krasjeringer: selv om den totale Ra-verdien er innenfor akseptable grenser, kan én enkelt skrapskade som går gjennom tettningslinjen også føre til lekkasje. For statiske tetninger må fokus ligge på om skraper går i retning fra høy til lav trykk; for dynamiske tetninger skal alle lineære skraper i aksial eller spiral retning betraktes som høyrisiko.

Overflatedekking: hardkrom, kjemisk nikkel, anodisk oksid og belagslag må oppfylle kravene til ruhet i endelig tilstand; flaking av platelag, pinholes, bobler og hevede kanter utgjør to problemer: ett er at de danner en lekkasjesti, det andre er at de skjærer O-ringene – spesielt må man unngå at grensene til belagslaget faller innenfor tettningsbandet.

Burrs: åpninger i sporer, kantavruninger, skjæringspunkter mellom hull, munnstykker til oljehull må alle fjernes for burrs og avrundes. ISO 3601-2:2025 krever tydelig at relevante soner på stang-/live-plugg-sporer ikke må ha burrs, og kanten må være jevnt avrundet; på noen flater er det også presisert at radielle verktøymarkeringer ikke må være synlige.

Utilstrekkelig kantavruning: o-ringen strekkes, komprimeres og føres over kanten under montering; utilstrekkelig avfasning fører ikke til skjæring, knekk, vriving eller delvis sprekking under montering. Innføringsskråningen er vanligvis 15°–20°, kantene må være glatte og fri for burr, og lengden på avfasningen bestemmes ut fra O-ringens tverrsnittsdiameter.

8. Anbefalt tegningsangivelse

Statiske tetninger, generelle væsker

Tetningskontaktflate A: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm; ingen gjennomgående riper, burr, bump, sandhull eller flaking av platelaget.

Groovbunn-/sideflate B: Ra ≤ 1,6–3,2 μm, Rz ≤ 6,3–12,5 μm; grovåpningen er avburret.

Innføringsskråning C: 15°–20°, Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm, glatt og fri for burr.

Statiske tetninger, gass/lav-viskøse væsker/pulserende/høytrykksbevaring

Tetningskontaktflate A: Ra ≤ 0,8 μm, Rz ≤ 3,2 μm; den viktigste tetningsbanen må ikke ha noen synlige linjefeil. Øk Rmr- eller topphøyde-Rp-kravet ved behov, og utfør lekkasjetestverifikasjon.

Oscillerende dynamisk tetning

Glidende kontaktoverflate: Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; ikke lavere enn ca. Ra 0,1–0,15 μm; ingen aksiale skraper, spiralformede linjer, plateringsavbløffing eller knivvibrasjonsmerker.

Groovens bunn/side: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm.

Kamfer: 15°–20°, jevn og fri for kantutstikk; skjæringshull må avrundes eller unngås i tettningsbevegelsen.

Rotasjonsgummiring

Kun for lav hastighet, kort tid og tilstrekkelig smøring; akseloverflate Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; spiralformede innføringsmaskineringslinjer er ikke tillatt. Gummiringen må ikke stikke ut radially eller strekkes på akselen; foretrekk en ytre montert grov med trykkavlastningsstruktur. Ved kontinuerlig rotasjon eller høy hastighet må en dedikert rotasjonstetting brukes.

9. På-sted-undersøkelsesordre

Når lekkasje oppstår, bytt ikke først til en hardere eller mykere gummiring. Det anbefales å sjekke i henhold til denne rekkefølgen:

Om overflatens tetthetsflate oppfyller Ra/Rz-kravene i tegningen; om det finnes gjennomgående skraper, verktøymerker, sandhull eller forkastninger; om platelaget flaker av, blærer, har nålhull eller akkumulasjon av materiale ved kanten; om det finnes burr på åpningen til sporet, på avrundingen eller ved skjæringspunktet til hullene; om retningen til bearbeidingslinjene leker langs lekkasjeretningen eller danner et spiralformet spormønster; om avrundingsvinkelen ved montering er tilstrekkelig og om O-ringens er skåret; om kompresjonsmengden er for stor, overpolert eller mangler smøring; om fyllgraden i sporet, spillet og støtteringringen er riktig justert.

Den mest kritiske enkeltsatsen: Tettheten til O-ringens tetthetsflate avhenger ikke bare av at «Ra oppnår kravet – ferdig», men av at «ruhet, konturform, strukturretning, feiltilstand og kvalitet på avrundingen samlet sett er i orden.»