Kolbenstange
Die Kolbenstange ist ein wesentliches Bauteil in hydraulischen und pneumatischen Zylindern. Sie überträgt die im Zylinder erzeugte Kraft auf ein außerhalb liegendes Maschinenelement und ermöglicht so gezielte Bewegungsabläufe. Ihre Qualität und Ausführung haben entscheidenden Einfluss auf die Leistung und Lebensdauer des gesamten Zylindersystems.
Was macht eine Kolbenstange?
Die Kolbenstange verbindet den Kolben, das bewegliche Element im Inneren des Zylinders, mit der äußeren Mechanik, beispielsweise einem Hebel, Schlitten oder einer anderen beweglichen Komponente. Wird der Kolben mit Druckluft oder Hydrauliköl beaufschlagt, wird diese Kraft über die Kolbenstange nach außen geleitet. Je nach Steuerung bewegt sich die Kolbenstange linear aus dem Zylinder heraus oder wieder hinein.
Die Kolbenstange ist mit Dichtungen versehen, die sowohl das Austreten von Hydraulikflüssigkeit verhindern als auch das Eindringen von Verunreinigungen von außen unterbinden. Als Verbindungsglied zwischen dem Kolben im Zylinderinneren und externen Bauteilen ermöglicht sie die direkte Verbindung mit verschiedenen Bauteile.
Woraus besteht eine Kolbenstange?
Die Kolbenstange besteht in der Regel aus hochwertigem Vergütungsstahl oder Edelstahl. Häufig verwendete Werkstoffe sind etwa:
- Ck45 (auch als 1.1191 oder C45E bezeichnet; unlegierter Qualitätsstahl)
- 42CrMo4 (Werkstoffnummer 1.7225; legierter Vergütungsstahl mit hoher Festigkeit; ideal für Anwendungen mit hoher mechanischer Belastung)
- rostfreie Edelstähle wie 1.4301 oder 1.4404 (besonders hohe Korrosionsbeständigkeit; geeignet für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie oder Offshore)
Die Oberfläche der Kolbenstange wird meist bearbeitet und speziell beschichtet, um sie gegen Verschleiß, Korrosion und Reibung zu schützen. Dabei kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz:
- Induktionshärtung: Wird zur Erhöhung der Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit der Kolbenstange genutzt.
- Hartverchromung: Ein klassisches Verfahren, das eine sehr harte, glatte und korrosionsbeständige Beschichtung bietet. Dadurch wird die Gleitfähigkeit verbessert und schützt so vor vorzeitigem Abrieb.
- Nickel- oder Keramikbeschichtung: Wenn ein erhöhter Korrosionsschutzbedarf oder spezielle Einsatzbedingungen gegeben sind, ist diese Art von Beschichtung ein alternativer Ansatz. Damit kann eine sehr harte und glatte Oberfläche erreicht werden.
- Chrom(VI)-freie Beschichtungen: Im Vergleich zu einer regulären Hartverchromung sind sie eine umweltfreundlichere Option. Mit dieser Beschichtung können selbst höchste industrielle Anforderungen erfüllt werden.
Welche Oberflächenrauheit sollte eine Kolbenstange haben?
Die Beschaffenheit der Oberfläche einer Kolbenstange ist entscheidend für die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders. Insbesondere das Zusammenspiel mit den Dichtungen und Führungen wird davon beeinflusst, da an diesen Stellen Reibung, Dichtigkeit und Verschleiß eine große Rolle spielen. Aus diesem Grund liegt für Kolbenstangen die empfohlene mittlere Rauheit (Ra) typischerweise im Bereich von 0,1 bis 0,3 µm.
Warum ist die Rauheit so wichtig?
Eine gleichmäßige, fein geschliffene Oberfläche der Kolbenstange reduziert den Abrieb an den Dichtungen und trägt damit wesentlich zur Dichtungsschonung bei. Gleichzeitig unterstützt eine geeignete Rauheit den Aufbau eines stabilen Schmierfilms, der für ein reibungsarmes Gleiten und eine lange Lebensdauer der Komponenten sorgt. Zudem gewährleistet eine präzise bearbeitete Oberfläche eine zuverlässige Abdichtung, auch bei wechselnden Druckverhältnissen, und trägt so zur Vermeidung von Leckagen bei.