Hydraulikzylinder-Kavitation

Die Kavitation von Hydraulikzylindern ist ein Albtraum für jedes Hydrauliksystem und führt zu einer Reihe von kaskadierenden Schäden, die schließlich kritische (und kostspielige) Komponenten in Ihrem Hydrauliksystem zerstören werden. Während die meisten Menschen Kavitationsprobleme mit Pumpen und Motoren in Verbindung bringen, kann Kavitation auch ein Problem für Hydraulikzylinder sein. Um Kavitationsschäden zu minimieren oder zu beseitigen, sind Kenntnisse darüber, wie sie funktioniert und zu welchen Schäden sie führen, gute Ausgangspunkte. Der klügste Ansatz im Umgang mit Kavitationsproblemen ist jedoch das Ergreifen vorbeugender Maßnahmen.

Definition von Kavitation

Die einfachste Erklärung für Kavitation ist das Vorhandensein von Gas, das in Blasen in einer Flüssigkeit eingeschlossen ist. Bei hydraulischen Systemen und Komponenten wie Pumpen oder Zylindern handelt es sich um die druckübertragende Hydraulikflüssigkeit. In Hydraulikzylindern wird der von der Flüssigkeit übertragene Druck für eine lineare Betätigung verwendet, die auf Knopfdruck Tausende von Pfund bewegen kann. Offensichtlich sind sehr hohe Drücke beteiligt.

Mit gelösten Gasen oder Dampf gefüllte Blasen beginnen sich zu bilden und zu wachsen, wenn der Druck für die Temperatur der Flüssigkeit nahe dem des gesättigten Dampfes liegt (z. B. wenn die Flüssigkeit örtlich siedet). Bei einem Zylinder muss die Flüssigkeit lediglich unter den atmosphärischen Druck fallen, damit sich Blasen bilden.

Wenn diese Blasen in sich zusammenfallen (oder implodieren), ist das Ergebnis Lärm, Hitze, ernsthafte Oberflächenschäden und negative Auswirkungen auf Effizienz und Produktivität. Im Wesentlichen erzeugen die Blasen einen starken mechanischen Stoß, der dazu führt, dass Mikrodüsen auf Metall in der Nähe treffen. Diese Implosion tritt auf, wenn die Blasen einen Bereich mit niedrigem Druck erreichen, der bewirkt, dass der darin enthaltene Dampf kondensiert. Das Metall beginnt sich in einem Prozess abzunutzen, der als Kavitationserosion, Kavitationsverschleiß oder Kavitationsfraß bekannt ist.

Kavitation kann auch auftreten, wenn Luft in der Hydraulikflüssigkeit eingeschlossen ist (ein Phänomen, das als Belüftung bekannt ist). Wenn der Druck zunimmt (z. B. wenn sich die Stange an der Endkappe in einem Hydraulikzylinder schließt), platzen die Blasen heftig. In einem Hydraulikzylinder tritt Kavitation am häufigsten auf der Deckelseite des Kolbens auf, wenn dieser schnell ausfährt, und insbesondere, wenn versucht wird, eine überlaufende Last zu stoppen. Es tritt auch auf, wenn die Stange nach unten zeigt, während sie am Ende eine starke Zugbelastung trägt. Einige Experten würden argumentieren, dass dies keine echte Kavitation ist, aber ihre Auswirkungen sind die gleichen.

Kavitation erkennen

Eine der einfachsten Möglichkeiten, Kavitation in einem Hydraulikzylinder zu erkennen, ist das Geräusch:Wenn Kavitationsblasen implodieren, können Sie dies in Form eines intensiven Rasselns hören. Sie werden auch Lochfraß auf der Oberfläche von Teilen bemerken, die von Kavitation betroffen sind; bei Hydraulikzylindern befindet es sich auf der Oberfläche der Stange und der Innenfläche des Zylinders.

Probleme durch Kavitation

Kavitation kann zu zahlreichen Problemen innerhalb eines gesamten Hydrauliksystems sowie in Hydraulikzylindern führen. Dazu gehören beschleunigter Verschleiß kritischer Oberflächen, Dichtungsversagen, Erzeugung unerwünschter Wärme, Verringerung der Hydraulikölqualität und Schmierprobleme.

Beschleunigter Oberflächenverschleiß

Eines der schwerwiegendsten durch Kavitation verursachten Probleme ist der Oberflächenverschleiß, der manchmal als Lochfraß bezeichnet wird. Denken Sie daran, dass die Dampfblasen auf fast molekularer Ebene implodieren und eine enorme Kraft auf einer unglaublich kleinen Fläche freisetzen. Das führt zu hohen Spannungen – Spannungen, die hoch genug sind, um Metall von Oberflächen neben diesen Blasen zu entfernen. Das Ergebnis ist ein stark beschleunigter Verschleiß in Form von Oberflächenfraß und intern erzeugter Verschmutzung. Die von der Oberfläche entfernten Metallpartikel bleiben im System und können die Bildung von noch mehr Kavitationsblasen verursachen.

Vorzeitiges Versagen der Versiegelung

Denken Sie auch daran, dass die Oberflächenbeschaffenheit bei vielen Anwendungen ein wichtiger Faktor sein kann, insbesondere bei Hydraulikzylindern. Bei der Auswahl einer geeigneten Dichtung für einen Hydraulikzylinder ist die Oberflächenbeschaffenheit der Stange entscheidend. Wenn die Stange aufgrund von Kavitation Lochfraß erfährt, führt dies zu vorzeitigem Verschleiß der Dichtung. Wenn die Dichtung zu verschleißen beginnt, kann Hydraulikflüssigkeit austreten (die Leistung wird verringert) und Umweltverschmutzungen wie Staub und Feuchtigkeit können ins Innere gelangen.

Übermäßige Wärmeerzeugung

Die Blasenimplosionen führen auch zu hohen Temperaturen, die manchmal bis zu 5.000 ° F erreichen. Da die Oberfläche beschädigt ist, kommt es außerdem zu einer erhöhten Reibung, wenn Flüssigkeit darüber fließt. Diese Reibung führt nicht nur zu Systemverlusten und einem geringeren Wirkungsgrad, sondern auch zu unerwünschter Wärmeerzeugung. Dies ist einer der Gründe, warum übermäßige Hitze auch ein starker Indikator für Kavitation sein kann.

Verringerung der Flüssigkeitsqualität

Aufgrund der hohen Temperaturen, die durch Kavitation entstehen können, wird die Hydraulikflüssigkeit sehr wahrscheinlich geschädigt (eine allgemeine Verringerung der Flüssigkeitsqualität). Übermäßige Hitze und hohe Temperaturen lassen die Flüssigkeit schneller als normal altern, beeinträchtigen die vorhandenen Additive ernsthaft und verringern die Viskosität der Flüssigkeit.

Mangelnde Schmierung

Das Vorhandensein von Blasen in der Hydraulikflüssigkeit kann auch zu einem Mangel an Schmierung führen, was zu Metall-zu-Metall-Kontakt und vorzeitigem Verschleiß führt. Diese Art von Verschleiß nimmt eine andere Form an als die, die direkt aus Kavitationsimplosion und Explosion resultiert:Es sieht eher wie Abrieb in einem Muster aus, das mit der Bewegung der Metallteile übereinstimmt, als wie Lochfraß.

Kavitation verhindern

Eines der Mittel zur Vermeidung von Kavitation liegt in der Temperaturregelung. Wenn die Hydraulikflüssigkeit zu viskos ist, werden Druckabfälle zu einem größeren Problem; Dieser Viskositätsanstieg kann das Ergebnis einer Hydraulikflüssigkeit mit einer nicht idealen Temperatur sein. Darüber hinaus können hohe Temperaturen in Kombination mit niedrigen Drücken auch Kavitation verursachen, sodass darauf geachtet werden muss, dass die Hydraulikflüssigkeit so nahe wie möglich an einer idealen Betriebstemperatur liegt. In einigen Fällen kann dies so einfach sein wie das Isolieren von Hydraulikrohren gegen direkte Sonneneinstrahlung.

Rohrleitungsverluste können zur Kavitation beitragen und resultieren aus Problemen wie der Verwendung zu vieler Fittings, einer kollabierten Rohrauskleidung oder Saugleitung, einer in die Rohre ragenden Dichtung, einer Ersatzpumpe, die zu viel Kapazität für das System hat, oder der Ansammlung von Feststoffe auf der Innenfläche der Rohre.

Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung von Kavitation, die insbesondere bei Hydraulikzylindern anwendbar ist, besteht darin, das Eindringen von Luft in das Hydrauliksystem zu verhindern. Beispielsweise sollten Hydrauliksysteme und einige Komponenten ordnungsgemäß entlüftet werden, nachdem sie gefüllt (oder nachgefüllt) wurden, um die im System eingeschlossene Luft abzulassen. Wenn dem System zusätzliche Flüssigkeit hinzugefügt wird, sollte sie vorsichtig eingeführt werden, um Spritzer und Bewegung zu vermeiden – beides kann dazu führen, dass Luft mit der Flüssigkeit mitgerissen wird. Darüber hinaus können unsachgemäß konstruierte Hydraulikreservoirs unbeabsichtigt den Lufteinschluss in der Hydraulikflüssigkeit fördern.

Das Vorhandensein von Schmutzpartikeln in der Hydraulikflüssigkeit kann als Ausgangspunkt für die Bildung von Kavitationsblasen dienen, daher kann es ein ausgezeichneter Ausgangspunkt sein, die Hydraulikflüssigkeit sauber und das System frei von Verunreinigungen zu halten. Dazu gehört der Wechsel von Hydraulikfiltern nach Bedarf, das Filtern von Hydraulikflüssigkeit, die in das System gelangt, und das Beheben von Lecks, sobald sie erkannt werden.

Reparatur des durch Kavitation verursachten Schadens

Wenn Teile aufgrund von Kavitation Oberflächenschäden erfahren haben, sind Reparaturen oft ein hoffnungsloser Fall. Bei Teilen mit kreisförmiger Geometrie, wie Stangen und Zylindern, ist der Lochfraß oft zu tief, wenn er entdeckt wird, um poliert zu werden, da Stangen und Zylinder sehr strenge Oberflächenbedingungen und geometrische Toleranzen erfüllen müssen. Sofern der Schaden nicht schnell entdeckt wird, wäre es klüger, die beschädigten Komponenten auszutauschen. Bei durch Kavitation beschädigten Dichtungen kann es ausreichen, die Lippe der Dichtung auszutauschen.

Schlussfolgerung

Kavitation verursacht so viele Schäden:beschleunigter Oberflächenverschleiß in Form von Lochfraß, vorzeitiger Dichtungsausfall, Erzeugung unerwünschter Wärme, beeinträchtigte Qualität der Hydraulikflüssigkeit und Mangel an Schmierung, was zu zusätzlichem Verschleiß führt. Der beste Weg, um mit Kavitation fertig zu werden, besteht darin, Maßnahmen zu ergreifen, um sie zu verhindern, denn sobald sie die Oberflächen von Geräten (einschließlich Hydraulikzylindern) verwüstet hat, kann es äußerst schwierig, wenn nicht sogar unmöglich sein, sie zu reparieren. Vorbeugende Maßnahmen gegen Kavitation sind die klügste Vorgehensweise und können häufig grundlegende Wartungsprinzipien umfassen (z. B. Entlüften des Systems, Filtern von Hydraulikflüssigkeit). Sobald Hydraulikzylinder anfangen zu klappern oder heißer als normal werden, ist es Zeit, sie zu überprüfen.

MAC-Hydraulik

Bei MAC Hydraulics kann unser hochqualifiziertes Team Hydrauliksysteme und -komponenten, einschließlich Hydraulikzylinder, warten, Fehler beheben und reparieren. Unser Reparaturservice umfasst den Austausch von Dichtungen, Polierstäben und Honrohren – und wir haben auch einen 24-Stunden-Abhol- und Lieferservice für die Neuversiegelung. MAC Hydraulics kann mit unseren hochmodernen Fertigungsanlagen kundenspezifische Zylinder, Rohre und Stangen herstellen und Geräte aller Marken aus Branchen warten, darunter Bau, Recycling, Fertigung, Vermietung, Luftfahrt und Abfallbehandlung. Wenn Sie Symptome haben, die mit Kavitation vereinbar sind, helfen wir Ihnen, die Ursache aufzuspüren und zu verhindern, dass es erneut auftritt. Kontaktieren Sie MAC Hydraulics noch heute für alle Ihre Anforderungen an Hydraulikzylinder!