Behovet av O-ring ytråheten för tätytan kan inte anges med endast ett Ra-värde – minst följande måste kontrolleras samtidigt: Ra/Rz eller Rmax, riktning på bearbetningslinjer, repor/uddar/rustfläckar, integriteten i beläggningslagret och avfasningsmängden. ISO 3601-2:2025 anger tydligt att ytråheten för O-ringens spår och den motstående komponenten påverkar betydligt både statisk och dynamisk tätning, och kräver att den fungerande tätytan är fri från repor, uddar, insänkningar, verktygsavtryck, gängor och andra defekter; standarden rekommenderar även att man styr materialförhållandet Rmr, inte bara Ra.

1. Varför kan krav på ytråhet orsaka läckage

O-ring-tätning bygger på förkomprimering och mediepress som skapar kontaktspänning på metallytan. Om tätningsoverytan är för ojämn bildas mikrolekkanaler i ytans topp-dal-struktur; om ytan har tvärskråmor, sandhål, flagnande beläggning eller skärmärken kan O-ringen inte fullständigt komprimera och stänga dessa sammanhängande kanaler, även om storlek och material är korrekta.

Ytan ska dock inte vara ju jämnare desto bättre. Särskilt vid reciprokerande eller roterande dynamiska tätningsförhållanden kan överpolering istället förstöra förmågan att lagra smörjoljafilm, vilket leder till torr friktion, adhesion och accelererad slitage. ERIKS’ designriktlinjer för O-ringar påpekar att en för jämn kontaktyta vid dynamisk tätning kan minska förmågan att hålla kvar smörjmedel och öka överdrivet slitage, och generellt rekommenderas inte en dynamisk O-ring-tätningsyta med Ra-värde under ca 0,15 μm, eftersom ytan behöver ha förmåga att lagra mikroskopiska oljefilmer.

2. Rekommenderat grovhetsspann, kategoriserat efter driftförhållande

Tabellen nedan visar vanligt använda tekniska konstruktionsvärden. Enheten är μm. Olika standarder och handböcker använder Rz, Rmax, Rt och andra olika parametrar, vilka inte kan utbytas direkt; sök upp den tillämpliga mätstandarden och parametrarna noggrant innan du använder dem.

3. Statisk tätningsfunktion: Fokus är på "kan den motstå läckvägar"

Det finns ingen relativ glidrörelse vid statisk tätning, så ytråheten kan vara något grovare än vid dynamisk tätning. För gas, vakuum, lågviskosa vätskor eller medel-/högtryckstätning rekommenderas dock en ytråhet på Ra 0,8 μm eller finare. COG:s O-ringmaterial anger också följande ytråhetskrav för statisk tätning i tätningszonen: Ra 1,6/Rz 6,3, för dynamisk tätning: Ra 0,4/Rz 1,6 samt för införingskantens avfasning vid montering: Ra 1,6/Rz 6,3.

Ytråheten vid statisk tätning får inte heller vara för tolererad. Om sprutfläskor, skärskador eller korsande burar trycker O-ringen alltför mycket mot lågtryckssidan bildas en läckkanal. ERIKS material påpekar också att riktningen för ytbearbetningen är viktig – t.ex. om bearbetningsmärkena går längs formens svarvningssökväg kan även en grovare yta fortfarande täta, men skarpa skarpskador som går genom O-ringen ökar risknivån markant.

Logiken för bedömning av statisk tätning är inte "Ra uppnår kravet – klart", utan: Ra/Rz uppnår kravet + ingen genomgående skarpskada + inga burar + beläggningslagret är intakt + kompressionsmängden är tillräcklig + spåret är inte överfyllt.

4. Oscillerande dynamisk tätningsring: Fokus är på "slitage, smörjning och bearbetningsriktning"

Vid en oscillerande dynamisk tätningsring förblir O-ringens yta i kontinuerlig glidkontakt med stången, kolven eller pistonytan, så att tätningsytan måste vara tillräckligt slät för att undvika slitage, samtidigt som den behåller en lätt oljefilm för att undvika torr friktion. Parkers handbok specificerar att kontaktytan för oscillerande hydrauliska tätningsringar ska ha Ra 0,4 och Rmax 1,6; även spårets botten och sidor ska ha Ra 1,6 och Rz 1,6.

Vanliga felmodeller för dynamiska tätningsringar beror inte på O-ringmaterialet självt, utan på glidytor som har: axiella långa repor; spiralformade slip- eller svarvskärningsmärken; sprickor, flagningsbildning eller upphöjda skäror i kromplattlagningen; knivspår; oavkantade portövergångar; skäror vid spårkanten; för grov yta som orsakar slitage, eller för spegelblank yta som förhindrar bildning av oljefilm.

För hydrauliska reciproceraande tätningsringar rekommenderas att dynamiska tätningsytor tillverkas med slipning, valsning, polering och hårdbeläggning med krom, samt att den slutliga spegelblanka ytan bekräftas efter polering. ERIKS material betonar också att bearbetningskvaliteten på den dynamiska kontaktytan direkt påverkar O-ringens livslängd.

5. Rotationsförhållanden: O-ring är vanligtvis inte det bästa valet

En O-ring kan användas för roterande tätningsapplikationer med låg hastighet, kort tid och lätt belastning, men den är inte en typisk roterande tätning för hög hastighet. Under roterande förhållanden påverkas O-ringens innerdiameter av radialet friktion, och friktionsvärmen dissiperas inte lätt. Parker noterar särskilt Gough-Joule-effekten: om O-ringens innerdiameter är mindre än axelns yta leder ytterligare uppvärmning till krympning, och fel uppstår som hårdnande av O-ringens yta, slitage, krympning och slutligen läckage. I praktiken bör en O-ring med relativt större tvärsnitt väljas, och den procentuella sträckningen av innerdiametern i förhållande till axeldiametern bör ligga mellan 1 % och 3 % för att minska trycket i spåret.

Krav på ytan för roterande O-ringar är striktare vid dynamiskt tätningsnivå: axelns yta Ra 0,2–0,4 μm, Rz/Rmax kontrolleras till ca 1,6 μm, och man bör även undvika ett radiallyt inmatningsgrov mönster på axeln, eftersom denna typ av struktur kan ge upphov till en pumpverkande sugverkan som orsakar läckage. Vid kontinuerlig rotation, hög linjär hastighet, hög temperatur eller driftsförhållanden utan möjlighet till smörjning bör man i första hand överväga en specialdesignad roterande axeltätning, en PTFE-roterande tätning, en X-ring eller en specialdesignad roterande tätningskonstruktion, inte en allmän O-ring.

6. Ra är inte ett tillräckligt villkor: Rz, Rmax, materialförhållande och toppform måste också undersökas

Två ytor kan ha samma Ra-värde, men den ena har en rund vågform medan den andra har skarpa toppar och dalar – den senare kan skära O-ring eller bilda en läckkanal. Parkers handbok påpekar tydligt att Rt och Ra ensamma inte räcker för att bedöma om tätytan är lämplig; andra parametrar, såsom Rp eller förhållandet mellan kontaktarea och bärande area, bör också beaktas; ISO 3601-2:2025 rekommenderar även att materialförhållandet Rmr för tätkontaktytan ska ligga mellan 50 % och 80 % under specifika förhållanden.

Därför bör ritningen inte endast ange:

Ra 1,6

Detta räcker inte. En bättre angivningsmetod är:

Tätkontaktyta: Ra ≤ 0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm, mätt enligt ISO 21920; inga repor, pläteringsflagningsfel, kantborrar, fördjupningar, verktygsavtryck eller flagningsfel i pläteringslagret; bearbetningslinjer får inte gå i läckriktningen.

7. Repor, platering, kantborrar och avfasning: Praktisk bedömning

Repor även om den totala Ra-kvalificeringen är uppfylld kan en enskild skråma som går genom tätningslinjen också orsaka läckage. För statiska tätningsytor ska fokus ligga på om skråmor går i riktning från högtrycks- till lågtryckssida; för dynamiska tätningsytor ska alla linjära skråmor i axial eller spiral riktning betraktas som högrisk.

Platering: hårdkrom, kemiskt nickel, anodiserad oxid och beläggningslager måste uppfylla kraven på ytråhet i sitt slutliga tillfälle; flagningsbildning vid plätering, prickhål, blåsor och upphöjda kanter utgör två problem: dels bildar de en läckväg, dels skär de O-ringar – särskilt bör man undvika att gränserna för beläggningslagret hamnar inom tätningsbandet.

Flikar: groovöppningar, avfasade kanter, skärningshål och oljehålsmynningar måste alla avburas och avrundas. ISO 3601-2:2025 kräver tydligt att relaterade zoner på stång-/livplugggrooven inte får ha några burar, och kanten ska vara jämnt avrundad; vissa ytor anger även att radiella verktygsspår inte får vara synliga.

Otillräcklig avfasning: o-ringen sträcks, komprimeras och fördes över kanten under monteringen; otillräcklig avfasning orsakar inte skärning, märkning, vridning eller delvis sprickbildning under monteringen. Inmatningsavfasningen är vanligtvis 15°–20°, kanterna måste vara släta och fria från burar, avfasningslängden bestäms utifrån O-ringens tvärsnittsdiameter.

8. Förslag på ritningsbeteckning

Statisk tätningsfunktion, allmän vätska

Tätningskontaktyta A: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm; inga genomgående repor, burar, bucklor, sandhål eller flagnande plateringslager.

Ränningsbotten/sidoyta B: Ra ≤ 1,6–3,2 μm, Rz ≤ 6,3–12,5 μm; ränningsöppning avfasad.

Inmatningsavfasning C: 15°–20°, Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm, slät och fri från burar.

Statisk tätningsfunktion, gas/lågviskositet/pulserande/högtrycksbelastning

Tätningskontaktyta A: Ra ≤ 0,8 μm, Rz ≤ 3,2 μm; den avgörande tätningsbandet får inte ha några synliga linjefel. Öka kravet på Rmr eller topphöjd Rp vid behov, och utför läcktestverifiering.

Reciprocating Dynamic Seal

Glidkontaktyta: Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; inte lägre än ca. Ra 0,1–0,15 μm; inga axiella repor, spiralformade linjer, avskalning av beläggning eller skärvibrationsspår.

Ränningsbotten/sida: Ra ≤ 1,6 μm, Rz ≤ 6,3 μm.

Kantavkortning: 15°–20°, slät och fri från spån; skärningshål måste vara avrundade eller undvikas i tätningsrörelsen.

Rotations-O-ring

Endast för låg hastighet, kort tid och tillräckligt smörjda förhållanden; axelytan Ra 0,2–0,4 μm, Rz ≤ 1,6 μm; spiralformade införingsmaskineringsspår är inte tillåtna. O-ringens radiale utskjutande del får inte sträckas över axeln; föredra en yttre monterad ränna med tryckavlastningskonstruktion. För kontinuerlig rotation eller höghastighetsförhållanden ska en specialanpassad rotations-tätningslösning användas.

9. Beställning av platsundersökning

När läckage uppstår bör man inte först byta till en hårdare eller mjukare O-ring. Det rekommenderas att utföra kontroll enligt denna ordning:

Om ytan för tätningsytan uppfyller kraven på Ra/Rz enligt ritningen; om genomgående repor, verktygsavtryck, sandhål, skavanker finns; om beläggningen flakar, bildar blåsor, har nålhol, eller om det finns ackumulerad material vid kanterna; om spåren i rännan, avfasningen och de skärningshål som finns har burrar; om riktningen på bearbetningslinjerna följer läckriktningen eller bildar ett spiralformat spår; om avfasningsvinkeln vid montering är tillräcklig och om O-ringens tvärsnitt är skadat; om kompressionsmängden är för stor, överpolerad eller om smörjning saknas; om fyllnadsgraden i rännan, spel och stödringen är korrekta.

Den mest kritiska enskilda meningen: Tätningsytan för O-ring är inte "Ra uppnår angivet värde, klart", utan "råhet, konturform, strukturriktning, defekttillstånd och avfasningskvalitet måste alla uppfylla kraven tillsammans."