Zylinderrohr
Nahtlose Zylinderrohre verbinden in der Regel die hydraulischen Komponenten in einem hydraulischen System. Charakteristisch für diese Art der Leitungsgestaltung sind eine geringe Ovalität, eine hohe Geradheit sowie enge Maßtoleranzen. Zusätzlich zu diesen Eigenschaften weisen Zylinderrohre in der Regel niedrige Rauheitswerte sowie günstige Gleiteigenschaften auf der Innenoberfläche auf und sind beständig gegenüber Korrosion. Hierbei können sowohl geschweißte als auch nahtlose Rohre eingesetzt werden. Nahtlose Zylinderrohre können sowohl kalt- als auch warmgefertigt sein. Anwendung finden Zylinderrohre nicht nur in der Hydraulik, sondern auch in der Pneumatik und als Arbeitszylinder.Zylinderrohren: Vergleich von kalt- und warmgefertigten Zylinderrohren
Obwohl die Übergänge zwischen kalt- und warmgefertigten Zylinderrohren fließend sind, sind Normen, Anwendungsbestimmen, Einsatz und Verarbeitung verbindlich geregelt. Durch den Deutschen Stahlbau-Verband wurden fertigungstechnisch bedingte Unterschiede zwischen den beiden Produktgruppen definiert. Durch die unterschiedliche Temperaturspanne beim Produktionsprozess besitzen kaltgeformte Zylinderrohre eine inhomogene Härteverteilung sowie eine höhere Eigenspannungsverteilung als vergleichbare warmgeformte Zylinderrohre. Kaltgefertigte Zylinderrohre leiden beispielsweise unter starken Einschränkungen der Schweißbarkeit. Bei bestimmten Schweißvorgängen ist es erforderlich, das Material normalzuglühen. Solche Einschränkungen existieren bei warmgefertigten Zylinderrohren nicht.
Des Weiteren unterscheiden sich kalt- und warmgefertigte Zylinderrohre durch unterschiedliche statische Eigenschaften. Warm gefertigte Zylinderrohre besitzen höhere statische Werte und sind somit in der Lage, deutlich höhere Lasten bei gleichen Abmessungen und Wanddicken aufzunehmen als vergleichbare kaltgefertigte Zylinderrohre. Das bedeutet, dass auch zwingend warmgefertigte Zylinderrohre zu verwenden ist, wenn die Statik auf Werten von warmgefertigten Rohren beruht.
Das Zylinderrohr als Hauptkomponente eines Hydraulikzylinders
Das starre Element eines Hydraulikzylinders, welches die Kolbenstange bzw. das Kolbenrohr führt, wird als Zylinderrohr bezeichnet. An dieses Rohr werden die Hydraulikleitungen sowie Dichtungen angebracht, um die Kolbenstange mit Hilfe des verwendeten Hydraulikmediums zu bewegen. Ebenso ist zu beachten, dass das Zylinderrohr gleichzeitig auch die äußere Haut des Zylinders ist. Die in den vorigen Abschnitten genannten Oberflächen- und Materialeigenschaften werden durch bestimmte Prozesse bei der Produktion der Rohre beeinflusst. Hier sind beispielsweise die Verfahren des Honens oder Rollierens zu nennen, bei welchen die Innenwände hinsichtlich der Fließeigenschaften des Mediums optimiert werden. Das Rollieren hat eindeutige Vorteile hinsichtlich der Oberflächenqualität, der Kosten und der Prozesszeit. Die Prozesssicherheit beim Rollieren, auch Glatt- oder Festwalzen genannt, ist wesentlich höher als beim Honen, welches sich insbesondere für große Bauteile in kleinerer Stückzahl eignet.
Typische Anwendungsgebiete von konventionellen Hydraulikzylindern sind beispielweise Bagger, Kräne, sämtliche landwirtschaftliche Maschinen, Ladebordwände sowie Führungen bei Automaten. Um Vorstellungen bezüglich der Dimensionierung von Zylinderrohren zu erhalten, befindet sich im Folgenden ein Datenblatt eines Beispielrohrs.
Datenblatt für ein geeignetes nahtloses Zylinderrohr mit feinstbearbeiteter Funktionsfläche:
- Außendurchmesser: Bei kaltgefertigten Rohren 25 – 280 mm, bei warmgefertigten Rohren bis zu 660 mm
- Innendurchmesser: Bei kaltgefertigten Rohren 20 – 250 mm
- Verwendeter Werkstoff: E355 / St 52 (Unlegierter Grundstahl, Standardstahl für die Anwendung im Maschinenbau oder für allgemeine technische Zwecke)
- Minimale Zugfestigkeit: 570 N/mm^2
- Minimale Streckgrenze: 470 N/mm^2
- Minimale Bruchdehnung: 15 %
- Wahlweise Lieferzustand „zugblank und spannungsarmgeglüht“ oder „Walzzustand“
- Innenoberfläche: rolliert oder gehont
- Maximal zulässige Rauigkeit: 0,3 µm für kaltgefertige Zylinderrohre, 0,5 µm für warmgefertigte Zylinderrohre
- Die Länge solcher Zylinderrohre kann beliebig gewählt werden, da es direkt vom Halbmaterial geschnitten wird.