Zykluszahl und Verschleißrate der Dichtlippe

Die Verschleißrate der Dichtlippe ist die unter dokumentierten Prüfbedingungen gemessene Änderung einer definierten Abmessung des Dichtungsprofils oder des Verschleißvolumens, geteilt durch die kumulierte Gleitstrecke. Die Zykluszahl kann als Instandhaltungskennzahl dienen. Ein Vergleich zwischen Anwendungen setzt voraus, dass Hub, Bewegung, Druck, Geschwindigkeit, Schmierung, Temperatur, Gegenlauffläche, Verunreinigung, Dichtungsposition und Messverfahren kontrolliert werden.

Diese Definition verhindert einen häufigen Fehler. Eine Million Zyklen mit 50 mm Hub und eine Million Zyklen mit 500 mm Hub setzen eine Kolbendichtung zehnfach unterschiedlichen Gleitstrecken aus. Die Zählerstände sind gleich, die tribologische Beanspruchung ist es nicht.

Wichtigste Erkenntnisse

ISO 19973-3 gibt die Lebensdauer von Pneumatikzylindern in Zyklen oder Kilometern an. Erfassen Sie daher beides, wenn die Hublänge variieren kann.

Bei einem festgelegten vollständigen Ausfahr-Einfahr-Zyklus beträgt die kumulierte Gleitstrecke $L = 2sN$ .

Messen Sie ein definiertes Merkmal des Dichtlippenprofils an reproduzierbaren axialen und umlaufenden Positionen. Leiten Sie einen Verschleiß im Mikrometerbereich nicht allein aus der Leckage ab.

Ermitteln Sie Verschleißtrends nur innerhalb vergleichbarer Bedingungsgruppen und beobachteter Strecken.

Legen Sie Instandhaltungsgrenzen anhand funktionaler Abnahmekriterien und der Messunsicherheit fest, nicht anhand eines allgemeingültigen Prozentsatzes der Lippendicke.

Wie hängt die Zykluszahl mit der Verschleißrate der Dichtlippe zusammen?

ISO 19973-3:2015 ist eine 21-seitige Norm zur Zuverlässigkeitsprüfung von Pneumatikzylindern mit Kolbenstange. Sie besagt, dass die Zylinderlebensdauer üblicherweise in Zyklen oder Kilometern angegeben wird. Die Zykluszahl ist somit eine gültige Kenngröße für die Dauerbeanspruchung. Die zurückgelegte Strecke eignet sich jedoch besser als Vergleichsbasis, wenn Hublänge oder Vollständigkeit der Bewegung voneinander abweichen (ISO 19973-3).

Eine Korrelation ist eine innerhalb einer definierten Grundgesamtheit und eines festgelegten Prüfzeitraums beobachtete Beziehung. Sie ist keine Werkstoffeigenschaft. Nimmt die Verschleißtiefe mit der Zykluszahl zu, beschreibt das Ergebnis ein bestimmtes geprüftes System. Zu diesem System gehören Dichtungsprofil, Werkstoffmischung, Bohrung, Fett, Druck, Geschwindigkeit, Temperatur, Verunreinigung, Ausrichtung und Prüfverfahren.

Drei Aufzeichnungen sollten getrennt bleiben:

Aufzeichnung	Was sie erfasst	Was sie allein nicht belegen kann
Zykluszahl	Abgeschlossene Maschinen- oder Aktuatorbewegungen	Gleitstrecke, Dichtungszustand oder Restlebensdauer
Messung des Dichtungsverschleißes	Änderung eines definierten Profilmerkmals oder Volumens	Leckageverhalten oder Ausfallwahrscheinlichkeit
Funktionszustand	Leckage, Reibung, Bewegung, Druckabfall oder eine andere Abnahmegröße	Physikalischer Verschleißmechanismus ohne Inspektion

Auch ein vollständiger Zyklus benötigt eine betriebliche Definition. Bedeutet er einen Befehl, einen abgeschlossenen Ausfahrhub oder ein vollständiges Ausfahr-Einfahr-Paar? Werden Teilhübe und abgebrochene Hübe mitgezählt? Ein Zähler, der bei einem SPS-Ausgangssignal hochzählt, kann die tatsächlich abgeschlossene Bewegung überschätzen, wenn der Bewegungsablauf unterbrochen wird. Ein durch die Positionsrückmeldung bestätigter Zähler ist aussagekräftiger, benötigt aber weiterhin Angaben zum Hub.

Der belastbarste Datensatz führt zwei Zähler: die Ereigniszahl für die Instandhaltungsplanung und die Gleitstrecke für den tribologischen Vergleich. Die Ereigniszahl beantwortet die Frage: „Wie oft hat die Maschine diese Bewegung angefordert?“ Die Gleitstrecke beantwortet: „Wie weit hat sich diese Dichtschnittstelle tatsächlich bewegt?“

Warum sollte der Verschleiß auf die Gleitstrecke bezogen werden?

In einem Versuch mit Pneumatikdichtungen aus dem Jahr 2012 wurde der radiale Dichtlippenverschleiß über der zurückgelegten Strecke aufgetragen, nicht über einer willkürlichen, ausschließlich auf Zyklen beruhenden Skala. Jeder dargestellte Punkt war der Mittelwert aus 32 Messungen: acht Umfangspositionen an vier Dichtungsproben. Dieser Versuchsaufbau zeigt, warum Strecke, räumliche Probenahme, Wiederholungen und Streuung gemeinsam in ein Verschleißergebnis gehören (Belforte et al., 2012).

Bei einer Dichtung, die beim Ausfahren einen vollständigen Hub und beim Einfahren dieselbe Strecke zurücklegt, beträgt die kumulierte Gleitstrecke:

L = 2sN

Die Variable $L$ bezeichnet die kumulierte Gleitstrecke, $s$ die Länge des vollständig ausgeführten Hubs und $N$ die Anzahl vollständiger Ausfahr-Einfahr-Zyklen. Verwenden Sie einheitliche Einheiten. Wird $s$ in Metern gemessen, wird auch $L$ in Metern angegeben.

Eine Million vollständige Zyklen mit 50 mm Hub entsprechen beispielsweise 100 km Gleitstrecke. Dieselbe Zykluszahl mit 500 mm Hub entspricht 1.000 km. Diese Rechnung sagt den Verschleiß nicht voraus. Sie bringt die beiden Anwendungen lediglich auf eine vergleichbare Wegkoordinate.

Die Zykluszahl eignet sich für die Planung; die Gleitstrecke macht dagegen die durch unterschiedliche Hublängen verdeckte Beanspruchung sichtbar.

Ändert sich der Hub abhängig vom Rezept, berechnen Sie die Strecke für jede Betriebsgruppe:

L = 2\sum_{i=1}^{m} s_i N_i

Die Variable $s_i$ ist der im Rezept oder in der Betriebsgruppe $i$ verwendete Hub, $N_i$ deren Anzahl abgeschlossener Zyklen und $m$ die Anzahl der Gruppen. Summieren Sie bei Teilbewegungen den aus dem Positionssignal gemessenen Weg, statt einen vollständigen Hub anzunehmen.

ISO 23337:2024 erlaubt außerdem, den Abrieb von Gummi als Volumenverlust je Prüfdauer oder Laufstrecke anzugeben. Die Norm verwendet eine Lambourn-Maschine, keine eingebaute Pneumatikdichtung. Ihre Berichtsgrundlage zeigt dennoch, warum bei einem Verschleißvergleich die Strecke angegeben werden sollte (ISO 23337).

Wie sollte der Verschleiß der Dichtlippe gemessen werden?

Bei dem Verfahren für Pneumatikdichtungen aus dem Jahr 2012 wurde der radiale Materialverlust mit einem Lasersensor an axialen und umlaufenden Positionen gemessen, ohne die Lippendichtungen zu demontieren. Die Ergebnisse umfassten Mittelwerte und Standardabweichungen. Dieses messtechnische Vorgehen ist belastbarer als eine einzelne manuelle Dickenmessung (Belforte et al., 2012).

Definieren Sie zuerst die Messgröße, also die genaue Größe, die bei der Prüfung bestimmt werden soll. Geeignete Größen sind unter anderem:

radialer Materialverlust an einer festgelegten Koordinate der Dichtlippe;
Änderung eines registrierten zweidimensionalen Profils;
verschlissene Querschnittsfläche;
Volumenverlust aus einem dreidimensionalen Scan;
Ungleichförmigkeit über den Umfang an einer festgelegten axialen Position.

„Lippendicke“ ist nicht genau genug. Die scheinbare Dicke eines Elastomers verändert sich mit Messkraft, Ausrichtung der Vorrichtung, Temperatur, Quellung, Relaxation und gewähltem Schnitt. Ein digitales Mikrometer kann Schritte von 0,001 mm anzeigen, ohne an einer nachgiebigen Dichtkante eine Genauigkeit von 0,001 mm zu erreichen.

Ein reproduzierbares Prüfverfahren sollte Folgendes angeben:

Konditionierung: Dauer, Temperatur, Luftfeuchte, Reinigungsverfahren und Zeit seit der Druckentlastung.
Bezugssystem: Ausrichtung der Dichtung oder des Kolbens zum Sensor.
Messraster: Axiale Koordinaten, Umfangswinkel und Anzahl der Wiederholungsmessungen.
Geräteeinstellungen: Sensortyp, Messbereich, Kalibriernormal, Auflösung, Filterung und Scangeschwindigkeit.
Datenauswertung: Profilausrichtung, Neuteilreferenz, Ausreißerbehandlung und Mittelwertbildung.
Messunsicherheit: Wiederholpräzision, Streuung zwischen Bauteilen, Bezugsfehler und Gerätebeitrag.

Nach meiner Erfahrung bei der Prüfung von Dichtungsinspektionsberichten ist die Registrierung die anfälligste Schnittstelle. Ändern sich Referenzwinkel oder axialer Bezugspunkt zwischen zwei Scans, kann ein Vorrichtungsfehler wie Verschleiß erscheinen. Bevor ich eine berechnete Verschleißrate der Dichtlippe akzeptiere, verlange ich die Rohprofile und das Registrierungsverfahren.

Ungleichförmiger Verschleiß liefert wichtige Diagnosehinweise. Ein einziger Umfangsmittelwert kann eine Querbelastung, eine örtliche Verunreinigungsspur, eine beschädigte Anschlusskante oder eine exzentrische Montage verdecken. Der Leitfaden zu Querbelastung von Zylindern und Dichtungsverschleiß erläutert, warum einseitige Schäden mechanisch untersucht werden müssen und sich nicht allein durch ein kürzeres Austauschintervall beheben lassen.

Auch die Gegenlauffläche muss vermessen werden. Ra allein beschreibt weder Spitzenstruktur, Schmierstoffhaltevermögen in den Tälern, Bearbeitungsrichtung noch einzelne Fehlstellen. Ziehen Sie bei der Festlegung der Prüfaufzeichnung für die Gegenlauffläche die gesonderte Erläuterung zu Ra, Rz und der Lebensdauer von Zylinderrohren heran.

Wie wird ein reproduzierbarer Datensatz zu Zyklen und Verschleiß aufgebaut?

ISO 19973-1:2015 verlangt eine statistische Auswertung, da die Lebensdauer von Bauteilen streut. Die Verfahren behandeln den ersten Ausfall ohne Reparatur und enthalten gesonderte Hinweise für Ausreißer. Bei einer Untersuchung des Dichtungsverschleißes müssen die Identitäten der Prüflinge erhalten bleiben, Ausschlüsse transparent ausgewiesen werden und mehrere Prüflinge dürfen nicht durch eine einzelne ungewöhnlich glatte Kurve ersetzt werden (ISO 19973-1).

Verwenden Sie vergleichbare Prüflinge und vorab festgelegte Prüfintervalle. Erfordert die Messung eine zerstörende Präparation oder den Ausbau der Dichtung, weisen Sie jedem Intervall eigene Prüflinge zu. Das wiederholte Aus- und Einbauen derselben Dichtung kann die Fettverteilung, die Lippengeometrie, Montageschäden und die Ausrichtung verändern.

Datenfeld	Mindestangabe	Begründung
Prüflingsidentität	Dichtungslos, Profil, Werkstoffmischung, Abmessungen, Nut und Bohrung	Verhindert das Vermischen unterschiedlicher eingebauter Systeme
Beanspruchung	Abgeschlossene Zyklen, Hub oder gemessener Weg, Geschwindigkeitsprofil, Haltezeiten und Umkehrungen	Definiert die kumulierte Gleitbeanspruchung
Pneumatischer Zustand	Drücke beider Kammern, Qualität der Versorgungsluft und Abluftzustand	Erfasst Druckaktivierung und Belastung
Tribologischer Zustand	Fettbezeichnung und -menge, Textur der Gegenlauffläche, Verunreinigung	Erklärt Änderungen von Reibung und Verschleiß
Umgebung	Temperatur und Luftfeuchte bei Prüfung und Messung	Kontrolliert das Verhalten von Elastomer und Schmierstoff
Messung	Gerät, Raster, Kalibrierung, Messunsicherheit und Rohprofil	Macht das Verschleißergebnis reproduzierbar
Funktionsprüfungen	Leckage, Reibung oder Kraft, Bewegungszeit und sichtbare Schäden	Verknüpft den physischen Verschleiß mit der Gebrauchstauglichkeit

Vergleichen Sie keine „neuen“, „halb verschlissenen“ und „ausgefallenen“ Prüflinge aus verschiedenen Maschinen, wenn die Betriebsbedingungen nicht nachweislich übereinstimmen. Legen Sie stattdessen die Prüfzellen vor der Datenerfassung fest. Eine zweckmäßige Zelle kann Dichtungslos, Oberflächenzustand der Bohrung, Fett, Druckbereich, Geschwindigkeitsprofil, Temperaturbereich, Hub, Montage und Verunreinigungsklasse konstant halten.

Ein rückverfolgbares Zyklus-Verschleiß-Modell beginnt mit kontrollierter Hardware und endet mit einer funktionalen Entscheidungsregel.

Ein Streudiagramm ohne Zustandskennzeichnungen ist kein Verschleißmodell. Kennzeichnen Sie die Beobachtungen mindestens nach Prüfzelle durch Farben oder getrennte Diagrammfelder und bewahren Sie die Daten einzelner Prüflinge auf. Das Zusammenfassen verschiedener Hübe, Schmierstoffe, Drücke und Gegenlaufflächen kann eine scheinbar starke Korrelation erzeugen. Das Muster kann eher den Prüfplan als ein tatsächliches Verschleißgesetz abbilden.

Wann ist ein lineares Verschleißmodell vertretbar?

ISO 4649:2024 gibt den relativen Volumenverlust oder Abriebwiderstand aus einer kontrollierten Trommelprüfung an. Sie warnt ausdrücklich davor, daraus einen engen Zusammenhang mit dem Betriebsverhalten abzuleiten. Eine gerade Verschleißlinie ist nur innerhalb des beobachteten Fensters mit vergleichbaren Bedingungen vertretbar (ISO 4649).

Für zwei Inspektionen innerhalb einer vergleichbaren Bedingungsgruppe kann die Verschleißtiefenrate eines Intervalls wie folgt angegeben werden:

r_h = \frac{h_1 - h_2}{L_2 - L_1}

Das Ergebnis $r_h$ ist die Verschleißtiefe je Einheit der Gleitstrecke. Die Variablen $h_1$ und $h_2$ bezeichnen dieselbe registrierte Lippenabmessung bei zwei Inspektionen. Die Variablen $L_1$ und $L_2$ sind die jeweiligen kumulierten Gleitstrecken. Legen Sie die Vorzeichenkonvention so fest, dass ein positiver Wert von $r_h$ Materialverlust bedeutet.

Erfordert der Betrieb eine auf Zyklen bezogene Kennzahl, geben Sie diese als sekundäres Feld an:

r_{h,N} = \frac{h_1 - h_2}{(N_2 - N_1)/100{,}000}

Dieses Ergebnis hat beispielsweise die Einheit Mikrometer je 100.000 definierte Zyklen. Es gilt nur für den angegebenen Hub und das erklärte Belastungsprofil. Vergleichen Sie es erst mit einer anderen Anwendung, nachdem beide Werte auf dieselbe Streckenbasis und Bedingungsgruppe umgerechnet wurden.

Ein lineares Modell lässt sich folgendermaßen schreiben:

h(L) = h_0 - \beta L + \varepsilon

Der Term $h_0$ ist die angepasste Ausgangsabmessung, $\beta$ der angepasste Verlust je Streckeneinheit und $\varepsilon$ das Residuum. Prüfen Sie vor der Verwendung von $\beta$ die Residuen in Abhängigkeit von Strecke, Prüfling, Temperatur, Druck, Bewegungsrichtung und Prüfintervall.

Verwerfen oder segmentieren Sie das lineare Modell, wenn:

die Residuen über der Strecke eine systematische Krümmung zeigen;
sich die Steigung nach einer Änderung von Schmierstoff, Dichtung, Bohrung oder Betrieb ändert;
der Verschleiß über den Umfang stark ungleichförmig wird;
sich funktionale Leckage oder Reibung ohne proportionale Profilabnahme verändert;
sich die Schadensart von allmählichem Abrieb zu Schneiden, Extrusion, Reißen oder chemischem Abbau verändert;
die Prognose wesentlich über die längste beobachtete Strecke hinausgeht.

Die Beziehung nach Archard eignet sich als Hypothese für die Untersuchung von Gleitverschleiß:

V = k\frac{F_N L}{H}

Der Term $V$ bezeichnet das Verschleißvolumen, $k$ einen empirischen Koeffizienten für das geprüfte tribologische System. Die Variable $F_N$ ist die Normalkraft, $L$ die Gleitstrecke und $H$ die Härte gemäß einer geeigneten Definition. Kontaktlast, Schmierfilm, Geometrie, Temperatur und Werkstoffeigenschaften können sich während des Betriebs verändern. Die Gleichung ist kein unmittelbar einsetzbarer Lebensdauerrechner.

Welche Bedingungen müssen konstant gehalten werden?

In einer Studie zu Pneumatikzylindern aus dem Jahr 2019 wurden Dichtungsgeometrie, Durchmesser, Druck, Geschwindigkeit und Hubrichtung variiert. In den geprüften Anordnungen verursachten Kolbendichtungen 90 % der gemessenen Reibung, und der Druck hatte einen größeren Einfluss als die Geschwindigkeit. Die starken Wechselwirkungen der Parameter bedeuten, dass Aussagen zur Wirkung eines einzelnen Faktors vergleichbare Prüfungen voraussetzen. Sie zeigen außerdem, welche Variablen bei einer Verschleißuntersuchung erfasst werden sollten. Der Verschleiß muss jedoch unabhängig gemessen werden (Azzi et al., 2019).

Reibung und Verschleiß hängen zusammen, sind aber nicht austauschbar. Eine hohe Losbrechkraft kann durch Stillstand, Fettumverteilung, Druckaktivierung oder Elastomerrelaxation entstehen, ohne dass proportional Material verloren geht. Umgekehrt können abrasive Partikel Material abtragen, während sich die gemessene Gleitreibung nur wenig verändert.

Kontrollieren oder dokumentieren Sie die folgenden Größen:

Druck: Erfassen Sie die Drücke beider Kammern und den Druckverlauf, nicht nur den Sollwert der Versorgung.
Geschwindigkeit und Bewegungsprofil: Berücksichtigen Sie Beschleunigung, Bewegungsumkehr, Haltezeiten, Teilhübe und Aufprall.
Temperatur: Messen Sie die Umgebung und die maßgebliche Bauteiloberfläche. Setzen Sie die innere Temperatur der Dichtlippe nicht einfach voraus.
Schmierung: Geben Sie Fettprodukt, aufgetragene Menge, Montageverfahren, zusätzliche Druckluftölschmierung und Nachschmierereignisse an.
Luftqualität und Verunreinigung: Erfassen Sie Filtration, Wasser, Ölverschleppung, Staubbelastung und wartungsbedingte Eingriffe.
Gegenlauffläche: Geben Sie Werkstoff, Beschichtung, Honverfahren, Texturparameter, Bearbeitungsrichtung und örtliche Fehlstellen an.
Ausrichtung und Querbelastung: Dokumentieren Sie Montage, Zustand der Führung, Lastmittelpunkt, Durchbiegung der Kolbenstange und Momente am Schlitten.
Dichtungsidentität: Bewahren Sie Angaben zu Lieferant, Profil, Werkstoffmischung, Härtespezifikation, Charge, Abmessungen und Lagerungsdauer auf.

Parker weist darauf hin, dass sich Fettfilme in pneumatischen Anwendungen verringern, weil die Dichtungen die Oberfläche abstreifen, und dass der Verschleiß von Werkstoffmischung, Schmierstoff, Gegenlauffläche und Arbeitsbedingungen abhängt. Das Handbuch warnt außerdem vor einer Verallgemeinerung von Reibungs- und Verschleißmessungen aus Laborversuchen, wenn die Parameter nicht bekannt und reproduzierbar sind (Parker O-Ring Handbook).

Zur Schmierungshistorie siehe warum Zylinderfett altert und welche Voraussetzungen selbstschmierende Dichtungen tatsächlich benötigen. Wenn der Werkstoff als kontrollierte Variable dient, erläutert der Trockenluftvergleich zwischen PTFE und Polyurethan, warum die Bezeichnung einer Werkstoffmischung allein die Leistung nicht festlegt.

Wie sollte die Korrelation in Instandhaltungsgrenzen einfließen?

ISO 19973-3 legt Ausrüstung und Schwellenwerte für Zuverlässigkeitsprüfungen an Zylindern mit Kolbenstange fest; ISO 19973-1 behandelt den ersten Ausfall ohne Reparatur. Für eine angegebene Konfiguration stützen diese Normen funktionale Kriterien, nicht einen allgemeingültigen Austauschprozentsatz auf Grundlage der Lippendicke (ISO 19973-3; ISO 19973-1).

Bauen Sie einen Instandhaltungsgrenzwert aus drei Ebenen auf:

Physischer Zustand: Registrierter Lippenverlust, Ungleichförmigkeit, Riss, Schnitt, Extrusion, Verhärtung, Quellung oder Ablagerung.
Funktionszustand: Äußere oder innere Leckage, Druckabfall, Losbrechkraft, Gleitreibung, Bewegungszeit, Wiederholgenauigkeit oder Unfähigkeit, einen angeforderten Hub vollständig auszuführen.
Folgen: Produktionsausfall, Verunreinigung, Kontrollverlust, Gefährdung durch Schwerkraft, Zugänglichkeit für Reparaturen, Ersatzteilverfügbarkeit und Erkennbarkeit.

Die physischen und funktionalen Entwicklungen sollten gemeinsam erfasst werden, müssen ihre Grenzwerte jedoch nicht gleichzeitig überschreiten. Eine Dichtung kann aufgrund eines Schnitts, einer Extrusion, eines Druckverformungsrests oder einer chemischen Veränderung funktional ausfallen, bevor der allmähliche Lippenverlust einen geplanten Wert erreicht. Eine andere Dichtung kann eine messbare Profiländerung zeigen und die Leckage- und Bewegungskriterien dennoch erfüllen.

Für die nichtinvasive Überwachung kann eine Druckabfallprüfung eine Änderung der Systemleckage erkennen lassen. Ohne eine kontrollierte Prüfgrenze bestimmt sie jedoch nicht die undichte Schnittstelle. Der Rechner für die Leckrate aus dem Druckabfall wandelt Druckabfall und isoliertes Volumen in eine geschätzte Leckrate um. Legen Sie den Abnahmegrenzwert anhand des Prüfverfahrens der Maschine fest.

Verwenden Sie das angepasste Verschleißmodell, um ein Inspektionsfenster vorherzusagen, nicht einen automatischen Austauschzeitpunkt. Erhöhen Sie bei einer einzelnen künftigen Dichtung die Inspektionshäufigkeit, bevor die konservative Prognosegrenze der überwachten Größe ihren Abnahmegrenzwert schneidet. Sagt das Modell stattdessen die verbleibende Strecke voraus, handeln Sie, bevor deren untere Prognosegrenze den Planungshorizont der Instandhaltung erreicht. Für den Austausch bleibt die freigegebene Risiko- und Instandhaltungsregel maßgeblich.

Die nützliche Prognose ist keine trügerisch genaue Ausfallzykluszahl. Sie ist ein Inspektionsfenster, das durch den beobachteten Trend des Profilverlusts, dessen Unsicherheit und den Funktionsgrenzwert definiert wird. Diese Entscheidung bleibt überprüfbar und wahrt die Unsicherheit, statt sie hinter einer einzigen Zykluszahl zu verbergen.

Dokumentieren Sie die Prüfung, bevor Sie der Kurve vertrauen

ISO/TR 16194:2017 widmet 59 Seiten den Leitlinien für beschleunigte Lebensdauerprüfungen pneumatischer Bauteile. Der Bericht erläutert die Variabilität der Verfahren, statt ein universelles Beschleunigungsverfahren vorzuschreiben. Bei einem beschleunigten Programm zum Dichtungsverschleiß muss daher nachgewiesen werden, dass die Beschleunigung den wirksamen Ausfallmechanismus nicht verändert hat (ISO/TR 16194).

Ein vollständiger Bericht sollte Folgendes enthalten:

Prüfziel und vorgesehener Anwendungsbereich;
Identifikation von Zylinder, Dichtung, Führung, Bohrung, Schmierstoff, Ventil, Schlauch und Sensor;
Zyklusdefinition und Vorgehen bei unvollständigen Hüben;
Berechnung der kumulierten Gleitstrecke oder Integration des Positionssignals;
Aufzeichnungen zu Druck, Geschwindigkeit, Haltezeit, Temperatur, Verunreinigung und Ausrichtung;
Anzahl der Prüflinge, Prüfplan, zensierte Einheiten, Ausschlüsse und Ausreißerbehandlung;
Raster der Profilmessung, Kalibrierung, Rohdaten, Wiederholpräzision und Messunsicherheit;
vor der Prüfung festgelegte physische und funktionale Ausfallkriterien;
angepasstes Modell, Residuendiagramme, Konfidenz- oder Prognoseintervalle und beobachteter Bereich;
Fotos nach der Demontage und Klassifikation der Ausfallarten;
ausdrückliche Grenzen der Extrapolation und Übertragbarkeit auf andere Konfigurationen.

Wenn bei der Prüfung Geschwindigkeit, Druck, Temperatur, Verunreinigung oder Last erhöht werden, vergleichen Sie die Befunde nach der Demontage mit Rückläufern aus dem Feld. Eine schnellere Schädigung ist nur dann aussagekräftig, wenn derselbe maßgebliche Mechanismus erhalten bleibt. Eine Prüfung, die allmählichen Lippenabrieb in thermische Schäden oder Extrusion überführt, kann keinen gültigen Beschleunigungsfaktor für den normalen Betrieb liefern.

Der verwandte Artikel zur Optimierung des Dichtlippenprofils zeigt, warum Profil, Werkstoffmischung, Übermaß, Nut, Gegenlauffläche und Schmierstoff gemeinsam validiert werden müssen. Der Leitfaden zur Stribeck-Kurve bietet einen gesonderten Rahmen für die Reibungskennfeldanalyse. Verwenden Sie eine Reibungskurve nicht als Ersatz für die Verschleißmessung.

Behandeln Sie die Korrelation als qualifiziertes Modell

In der Studie zu Pneumatikdichtungen aus dem Jahr 2012 wurden vier Proben, acht Umfangspositionen, berührungslose Messungen und die zurückgelegte Strecke verwendet, um eine bestimmte NBR-Lippendichtungskonfiguration zu beschreiben. Diese Angaben sind nicht nebensächlich. Sie begrenzen die Aussagekraft des Ergebnisses und zeigen, was berichtet werden muss, bevor eine Zyklus-Verschleiß-Kurve die Instandhaltung unterstützen kann (Belforte et al., 2012).

Die Korrelation der Zykluszahl mit dem Dichtlippenverschleiß ist wertvoll, wenn das Modell weiterhin durch Hardware, Beanspruchung, Umgebung, Messverfahren und beobachteten Bereich qualifiziert bleibt. Zählen Sie abgeschlossene Ereignisse für die Instandhaltung. Beziehen Sie Vergleiche auf die Gleitstrecke. Bewahren Sie die Daten einzelner Prüflinge und räumlicher Messungen auf. Prüfen Sie die Residuen, bevor Sie Linearität annehmen.

Verknüpfen Sie vor allem den physischen Verschleiß mit der funktionalen Abnahme. Eine belastbare Instandhaltungsregel verlangt nicht von der Zykluszahl, jeden Ausfallmechanismus zu erklären. Sie betrachtet die Beanspruchung durch Zyklen und Strecke gemeinsam mit Leckage, Reibung, Bewegung, Befunden nach der Demontage und Risiko.

Häufige Fragen zum Verschleiß von Dichtlippen

ISO 19973-3 erkennt sowohl Zyklen als auch Kilometer als Kenngrößen für die Lebensdauer von Pneumatikzylindern an, während die berührungslose Studie von 2012 den gemessenen Lippenverlust über der zurückgelegten Strecke auftrug. Diese Quellen stützen eine einheitliche Antwort: Die Zykluszahl ist nur dann aussagekräftig, wenn Bewegungsdefinition, Hub, Bedingungen, Messtechnik und Funktionsgrenzwerte angegeben sind.

Reicht die Zykluszahl allein aus, um den Verschleiß einer Pneumatikdichtung vorherzusagen?

Nein. Die Zykluszahl berücksichtigt weder Hublänge, Teilbewegungen, Druck, Geschwindigkeit, Temperatur, Schmierung, Verunreinigung, Textur der Gegenlauffläche noch Ausrichtung. Verwenden Sie sie als Instandhaltungskennzahl. Berechnen oder messen Sie für Vergleiche die kumulierte Gleitstrecke und analysieren Sie anschließend nur Prüflinge mit vergleichbarer Hardware, gleichen Betriebsbedingungen, Prüfverfahren und Ausfalldefinitionen.

Sollte Dichtungsverschleiß je Zyklus oder je Kilometer angegeben werden?

Erfassen Sie nach Möglichkeit beides. Zyklen entsprechen den SPS-Zählern und Instandhaltungsplänen, während Kilometer oder Meter unterschiedliche Hübe normieren. Ein Verschleißwert je 100.000 Zyklen bleibt innerhalb eines festgelegten Belastungsprofils nützlich. Ein streckenbezogener Verschleiß lässt sich jedoch leichter vergleichen, nachdem die Übereinstimmung von Dichtung, Gegenlauffläche, Schmierstoff, Druck, Geschwindigkeit und Umgebung bestätigt wurde.

Kann ein Dichtungswerkstoff eine universelle Verschleißrate haben?

Nein. NBR, Polyurethan, PTFE und FKM bezeichnen Werkstofffamilien, keine vollständigen tribologischen Systeme. Profil, Rezeptur der Werkstoffmischung, Härte, Übermaß, Nut, Druck, Geschwindigkeit, Temperatur, Fett, Gegenlauffläche, Verunreinigung und Ausrichtung beeinflussen die Leistung. Veröffentlichen Sie Verschleißraten nur für die geprüfte Konfiguration und das angegebene Betriebsfenster.

Beweist eine lineare Anpassung, dass der Dichtungsverschleiß konstant bleibt?

Nein. Eine angepasste Gerade fasst Beobachtungen innerhalb eines ausgewählten Streckenbereichs zusammen. Prüfen Sie Residuen, Intervallsteigungen, Streuung der Prüflinge, Ungleichförmigkeit über den Umfang und den Verlauf der Bedingungen. Ein Schmierstoffwechsel, eine Verunreinigung, eine Temperaturänderung, ein Profilübergang oder eine neue Schadensart kann die Steigung ungültig machen, selbst wenn der Gesamtkorrelationskoeffizient hoch bleibt.

Wann sollte die Dichtung eines Pneumatikzylinders ausgetauscht werden?

Tauschen Sie sie anhand vorab festgelegter physischer, funktionaler und risikobezogener Grenzwerte aus, nicht anhand eines allgemeingültigen Prozentsatzes der Lippendicke. Maßgebliche Grenzwerte können Leckage, Druckabfall, Reibung, Wiederholgenauigkeit der Bewegung, sichtbare Schnitte oder Extrusion sowie Prozessfolgen umfassen. Verwenden Sie das Verschleißmodell, um Inspektionen einzuplanen, bevor die konservative Prognosegrenze der überwachten Größe den freigegebenen Grenzwert schneidet.

Quellen

ISO 19973-3:2015, Fluidtechnik – Pneumatik – Beurteilung der Zuverlässigkeit von Bauteilen durch Prüfungen – Teil 3: Zylinder mit Kolbenstange, Zuverlässigkeitsprüfung von Zylindern, Berichterstattung und Kenngrößen der Lebensdauer. Abgerufen am 26.07.2026.
ISO 19973-1:2015, Fluidtechnik – Pneumatik – Beurteilung der Zuverlässigkeit von Bauteilen durch Prüfungen – Teil 1: Allgemeine Verfahren, statistische Auswertung, erster Ausfall und Berichterstattung. Abgerufen am 26.07.2026.
ISO/TR 16194:2017, Fluidtechnik – Pneumatik – Beurteilung der Zuverlässigkeit von Bauteilen durch beschleunigte Lebensdauerprüfungen, Variabilität beschleunigter Prüfungen und Leitlinien zur Berichterstattung. Abgerufen am 26.07.2026.
ISO 23337:2024, Bestimmung des Abriebwiderstandes von Gummi mit der verbesserten Lambourn-Prüfmaschine, Abriebverlust je Prüfdauer oder Laufstrecke in einer kontrollierten Werkstoffprüfung. Abgerufen am 26.07.2026.
ISO 4649:2024, Bestimmung des Abriebwiderstandes von Gummi mit einem Gerät mit rotierender Zylindertrommel, vergleichende Abriebprüfung und deren Begrenzung hinsichtlich des Betriebsverhaltens. Abgerufen am 26.07.2026.
Belforte, Mazza und Visconte, Berührungslose Verschleißmessung an Pneumatikdichtungen, Laserprofilmessung, räumliche Probenahme, Wiederholungen und wegbezogene Auswertung. Abgerufen am 26.07.2026.
Azzi et al., Experimentelle Untersuchung der Reibung in Pneumatikdichtungen, Wechselwirkungen zwischen Dichtungsausführung, Durchmesser, Druck, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung. Abgerufen am 26.07.2026.
Parker O-Ring-Handbuch, pneumatische Schmierung, Einflussgrößen auf Reibung und Verschleiß sowie Grenzen der Verallgemeinerung von Prüfdaten. Abgerufen am 26.07.2026.

Korrelation zwischen Zykluszahl und Verschleißrate der Dichtlippe

Jason Tan