Požiadavka na O-ring drsnosť tesniacej plochy sa nedá vyjadriť len jednou hodnotou Ra — minimálne je potrebné súčasne kontrolovať: Ra/Rz alebo Rmax, smer obrábaných čiar, škrabance/oblúky/rustové škvrny, celistvosť pokovovanej vrstvy a veľkosť fazetovania. ISO 3601-2:2025 jasne uvádza, že drsnosť povrchu drážky pre O-krúžok a príslušného komponentu výrazne ovplyvňuje tesnenie a výkon pri dynamickom tesnení, a vyžaduje, aby pracovná tesniaca plocha bola voľná od škrabanca, oblúkov, vrytín, stôp nástroja, závitov a iných defektov; navyše odporúča kontrolu pomeru materiálu povrchu Rmr, nie len Ra.

1. Prečo požiadavky na drsnosť môžu spôsobiť úniky

Tesnenie O-krúžkom závisí od predkompresie a tlaku média, ktorý vytvára kontaktové napätie na kovovej ploche. Ak je tesniaca plocha príliš drsná, povrchové vrcholy a doliny vytvoria mikroúnikové kanály; ak povrch obsahuje priečne rany, pieskové dutiny, odlupovanie galvanického povlaku alebo rezové stopy od noža, O-krúžok nemusí byť schopný úplne skompresovať a uzatvoriť tieto spojité kanály, aj keď sú jeho rozmery a materiál správne.

Plocha však nie je čím hladšia, tým lepšia. Najmä pri dynamických tesneniach s posuvným alebo rotačným pohybom môže nadmerné brousenie namiesto toho ničiť schopnosť povrchu uchovávať mazaciu olejovú vrstvu, čo spôsobuje suché trenie, zlepenie a zrýchlené opotrebenie. Materiálové pokyny pre návrh O-krúžkov od ERIKS uvádzajú, že príliš hladká kontaktová plocha pri dynamickom tesnení môže znížiť retenciu maziva a spôsobiť nadmerné opotrebenie; všeobecne sa pre dynamické O-krúžkové tesnenie neodporúča Ra pod približne 0,15 μm, pretože povrch potrebuje schopnosť uchovávať mikroolejovú vrstvu.

2. Odporúčaný rozsah drsnosti, kategorizovaný podľa prevádzkových podmienok

Nižšie uvedená tabuľka uvádza bežne používané technické návrhové body. Jednotkou je μm. Rôzne štandardy a príručky používajú parametre Rz, Rmax, Rt a iné, ktoré nie je možné priamo navzájom vymeniť; pred použitím si jasne overte príslušný merací štandard a parametre.

3. Statické tesnenie: Zameranie je na otázku „Vykázalo by to únikové kanály?"

Pri statickom tesnení neexistuje relatívny posuvný pohyb, preto môže byť drsnosť povrchu niekoľko voľnejšia ako pri dynamickom tesnení. Avšak pri tesnení plynov, výdajov, nízkoväzkných kvapalín alebo pri stredných a vysokých tlakoch sa odporúča zvýšiť drsnosť na Ra 0.8 μm alebo jemnejšiu. Materiál O-krúžkov firmy COG uvádza pre statické tesnenie v tesniacej oblasti Ra 1.6 / Rz 6.3, pre dynamické tesnenie Ra 0.4 / Rz 1.6 a pre zavádzací fazetovaný okraj pri inštalácii Ra 1.6 / Rz 6.3.

Drsnosť pri statickom tesnení tiež nesmie byť príliš veľká. Ak prebytok liatinových hraní, rezov alebo krížových hrán tlačí O-krúžok smerom k strane s nízkym tlakom, vytvorí sa úniková cesta. Materiál firmy ERIKS tiež zdôrazňuje dôležitosť smeru obrábania povrchu – napríklad smer obrábacích čiar pozdĺž dráhy obrábania formy; aj pri hrubšom povrchu je možné dosiahnuť tesnenie, avšak ostré rýhovanie cez O-krúžok výrazne zvyšuje riziko úniku.

Logika posúdenia statického tesnenia nie je „Ra dosiahlo požadovanú hodnotu – hotovo“, ale: Ra/Rz dosiahnuté + žiadne poškodenie povrchu rýhovanim cez celú hrúbku + žiadne hraní + povlaková vrstva nepoškodená + miera stlačenia dostatočná + drážka nie je preplnená.

4. Vrávajúca dynamická tesniaca plocha: Zameranie je na „opotrebovanie, mazanie a smer obrábania“

Pri vrávajúcej dynamickej tesniacej ploche sa O-krúžok dlhodobo nachádza v neustálej posuvnej kontakte s povrchom tyče, piesta alebo zátky, preto musí byť tesniaca plocha dostatočne hladká, aby sa zabránilo opotrebovaniu, a zároveň musí udržiavať jemnú olejovú vrstvu, aby sa predišlo suchému treniu. Podľa príručky spoločnosti Parker by mala byť drsnosť Ra 0,4 a Rmax 1,6 na kontaktnom povrchu hydraulických vrávajúcich tesniacich plôch; dno a bočné steny drážky majú tiež drsnosť Ra 1,6 a Rz 1,6.

Bežné príčiny porúch dynamických tesnení nie sú samotný materiál O-krúžku, ale povrch, po ktorom sa posúva: pozdĺžne dlhé rany; špirálovité brúsne alebo sústružnícke značky; praskliny, odštiepovanie a vystupujúce hrany chrómového povlaku; rezové stopy; nezaoblené priesečníky otvorov; hrubé okraje drážky; príliš drsný povrch spôsobujúci opotrebovanie alebo príliš zrkadlový povrch spôsobujúci nedostatok olejovej vrstvy.

Pre hydraulické vracacie tesnenia sa odporúča, aby povrchy dynamických tesniacich miest boli vyrobené pomocou brúsenia, valcovania, leštenia a nanesenia tvrdého chrómového povlaku a aby sa po leštení potvrdil konečný zrkadlový povrch. Materiál spoločnosti ERIKS tiež zdôrazňuje, že kvalita obrábania povrchu dynamického kontaktu priamo ovplyvňuje životnosť O-krúžku.

5. Rotujúci stav: O-krúžok zvyčajne nie je ideálnou voľbou

O-krúžok sa môže použiť na rotujúce tesnenie pri nízkej rýchlosti, krátkom čase a ľahkom zaťažení, avšak nie je typickým tesnením pre vysokú rýchlosť rotácie. Pri rotácii sa vnútorný priemer O-krúžka radikálne trenie, teplo z trenia sa ťažko odvádza a spoločnosť Parker tiež špeciálne upozorňuje na Gough-Jouleov efekt: ak je vnútorný priemer O-krúžka menší ako priemer hriadeľa, ďalšie zohrievanie spôsobuje zmenšenie veľkosti a porucha sa prejavuje ztvrdnutím povrchu O-krúžka, opotrebovaním, zmenšením veľkosti a nakoniec únikom. V skutočnom návrhu by sa mal použiť O-krúžok s relatívne väčším prierezom a jeho vnútorný priemer by mal mať predĺženie voči priemeru hriadeľa približne 1 % – 3 %, čím sa zníži kompresia v drážke.

Požiadavky na povrch rotujúcej O-krúžkovej tesniacej plochy sú prísnejšie na úrovni dynamického tesnenia: drsnosť povrchu hriadeľa Ra 0,2–0,4 μm, Rz/Rmax sa kontroluje na približne 1,6 μm, zároveň sa musí vyhnúť radiaľne vedenému obrábanému drážkovému vzoru na hriadeľi, pretože tento typ textúry môže spôsobiť efekt čerpania, čo vedie k úniku. Pri nepretržitej rotácii, vysokých lineárnych rýchlostiach, vysokých teplotách alebo prevádzkových podmienkach bez možnosti mazania sa prednostne odporúča použiť špeciálne rotujúce hriadeľové tesnenie, PTFE rotujúce tesnenie, X-krúžok alebo špeciálne rotujúce tesniace konštrukcie – nie bežný O-krúžok.

6. Ra nie je postačujúcou podmienkou: treba tiež brať do úvahy Rz, Rmax, pomer materiálu a tvar vrcholov

Dve povrchy môžu mať rovnakú hodnotu Ra, pričom jeden má zaoblený vlnový tvar a druhý ostré vrcholy a doliny – posledný môže poškodiť tesniaciu O-krúžkovú tesniacu plochu alebo vytvoriť kanál pre únik. Príručka firmy Parker jasne uvádza, že parametre Rt a Ra samotné nestačia na posúdenie vhodnosti tesniacej plochy; mali by sa zohľadniť aj ďalšie parametre, napríklad Rp alebo pomer kontaktnej plochy k nosnej ploche. Norma ISO 3601-2:2025 tiež odporúča, aby podiel materiálu na tesniacej kontaktnej ploche (Rmr) dosahoval 50 % až 80 % za špecifických podmienok.

Preto výkres nemal by uvádzať len:

Ra 1,6

Toto nie je postačujúce. Lepší spôsob zápisu je:

Tesniaca kontaktová plocha: Ra ≤ 0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm, merané podľa ISO 21920; bez škrabancov, hrotov, vrytín, stôp nástroja ani odlupovania pozinkovanej vrstvy; obrábané čiary nesmú smerovať v smere možného úniku.

7. Škrabance, pozinkovanie, hrany a fazetovanie: praktické určenie

Škrabanie: aj keď celkový parameter Ra spĺňa požiadavky, jediná rýha prechádzajúca cez tesniacu čiaru môže viesť k úniku. Pri statických tesneniach sa zamerajte na to, či rýhy prechádzajú v smere vysokého a nízkeho tlaku; pri dynamických tesneniach sa akékoľvek lineárne rýhy v axiálnom alebo špirálovom smere považujú za vysokorizikové.

Náplav: tvrdý chróm, chemický nikl, anodický oxid a povlakové vrstvy musia spĺňať požiadavky na drsnosť v konečnom stave; odštiepovanie pozinkovania, pinholové defekty, puchýre a zdvihnuté okraje predstavujú dva problémy: jeden tvorí cestu pre únik, druhý poškodzuje O-krúžok, najmä sa vyhýbajte situácii, keď hranice povlakovej vrstvy padnú do tesniacej plochy.

Hrany: otvory v drážkach, zafílované hrany, prienikové otvory a ústia olejových otvorov musia byť všetky odstránené z otries a zaoblené. ISO 3601-2:2025 jasne vyžaduje, aby v súvisiacich oblastiach drážky na zásuvku/posuvný kus neboli žiadne otries a hrana mala byť hladko zaoblená; na niektorých povrchoch je navyše uvedené, že radiálne stopy nástroja nesmú byť viditeľné.

Nedostatočné zafílovanie: o-krúžok sa počas montáže natiahne, stlačí a prevedie cez hranu; nedostatočný zábežný zaoblený okraj nepôsobí rezanie, modriny, skrútenie ani čiastočné prasknutie počas montáže. Zábežný zaoblený okraj sa všeobecne vykonáva pod uhlom 15°–20°, hrany musia byť hladké a bez otriesov, dĺžka zaobleného okraja sa určuje podľa priemeru prierezu O-krúžku.

8. Odporúčaná označenie na výkrese

Statické tesnenie, všeobecné kvapaliny

Tesniaca kontaktová plocha A: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm; bez prechádzajúcich rýh, otriesov, výstupkov, pieskových dier, odštiepovania vrstvy pokovovania.

Dno alebo bočná plocha drážky B: Ra ≤ 1,6–3,2 μm, Rz ≤ 6,3–12,5 μm; otvor drážky je bez otriesov.

Zábežný zaoblený okraj C: 15°–20°, Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm, hladký a bez otriesov.

Statické tesnenie, plyn / nízkoväzové médiá / pulzujúce / vysokotlakové udržiavanie tlaku

Tesniaca kontaktová plocha A: Ra ≤ 0,8 μm, Rz ≤ 3,2 μm; kľúčová tesniaca páska nesmie mať žiadne vizuálne rozoznateľné čiarové defekty. V prípade potreby zvýšte požiadavku na parameter Rmr alebo výšku vrcholu Rp a vykonajte overenie tesnosti skúškou úniku.

Reciprokujúce dynamické tesnenie

Pohyblivá kontaktná plocha: Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; nie nižšia ako približne Ra 0,1–0,15 μm; žiadne axiálne rýhy, špirálové čiary, odštiepovanie povlaku ani stopy od vibračného rezania.

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

Fazetovanie: 15°–20°, hladké a bez hrán; pri pretínajúcich sa otvoroch musia byť zaoblené alebo musia sa vyhnúť tesniacej dráhe.

Rotujúce O-krúžky

Iba pre nízke rýchlosti, krátkodobé prevádzkové podmienky a dostatočne mazané prostredie; Ra povrchu hriadeľa 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; nie sú povolené špirálové vedené obrábané čiary. O-krúžok nesmie radiálne presahovať ani sa natiahnuť na hriadeľ; uprednostňuje sa vonkajšia drážka so štruktúrou na uvoľnenie tlaku. Pri nepretržitej rotácii alebo vysokých rýchlostiach sa musí prejsť na špeciálny rotujúci tesniaci prvok.

9. Príkaz na miestnu kontrolu

Ak dôjde k úniku, neprechádzajte najprv na tvrdší alebo mäkší O-krúžok. Odporúča sa postupovať v tomto poradí:

Či povrch tesniacej plochy spĺňa požiadavky na Ra/Rz uvedené v výkresoch; či sa na ňom vyskytujú prechádzajúce rany, stopy nástroja, pieskové dutiny, vbrušeniny; či sa povlak oddeľuje, bublinuje, má bodkové otvory alebo hranové nahromadenia; či sa na ústí drážky, fazetách a priesečníkových otvoroch vyskytujú hrotovité okraje; či smer obrábania vytvára netesnosti v smere úniku kvapaliny alebo vytvára špirálový tvar drážky; či je uhol fazety pre montáž dostatočný a či sa O-krúžok nepretrhol; či je stupeň stlačenia príliš veľký, či je povrch nadmierne vybroušený alebo chýba mazivo; či sú pomer výplne drážky, medzera a podporovanie krúžku vhodné.

Najdôležitejšia jedna veta: Tesniaca plocha O-krúžku nie je „Ra dosahuje požadovanú hodnotu – hotovo“, ale „hodnota drsnosti, tvar profilu, smer textúry, stav defektov a kvalita fazety musia spolu spĺňať požiadavky.“