Beginnt eine Werkzeugmaschine unruhig zu laufen, geht die Untersuchung meist von vornherein zur Spindel, zur Führung und zur Steuerungselektronik. Die Dichtung hat meist keinen Verdacht. Ein kostspieliger Irrtum, denn gerade im hydraulischen und pneumatischen System einer Werkzeugmaschine entscheidet die Güte der Dichtung, ob die Betriebsdrücke konstant sind, ob Schmiermittel dort ankommen, wo sie wirken sollen, und ob die Fremdstoffe außen bleiben müssen.
Wie Dichtungsversagen die Maschinenlage beeinträchtigt
Die Werkzeugmaschinen arbeiten mit engsten Toleranzen. Druckschwankungen im Hydrauliksystem, zu denen undichte Flanschverbindungen führen, schlagen sofort auf die Achspositionierung durch. Schon geringe Leckageraten verändern den effektiven Arbeitsdruck und damit die Kraftwirkung auf Spindel und Vorschubachse.
Das zweite Problem folgt auf dem Fuße. Undichte Dichtungen lassen Schmutz und Nässe in Lagerstellen und Führungsbahnen eindringen. Verunreinigte Lager zeigen häufig verbeulte Wälzkörper und erhöhte Schwingungswerte, was sich sofort auf die Oberflächenqualität des Werkstückes niederschlägt. Der Zusammenhang ist klar: Dichtungsversagen führt zu Verunreinigung, Verunreinigung führt zu Lagerverschleiß, Lagerverschleiß führt zu verminderter Positioniervorgabe.
Wirtschaftlicher Kontext: Ungeplante Maschinenausfälle verursachen in der Industrie erhebliche Kosten. Zu den Ursachen zählt auch die häufig übersehene Dichtungsunwirksamkeit.
Flachdichtungen: Funktion, Werkstoffe, Normen
Flachdichtungen sind ebene Dichtelemente, die zwischen zwei plane Gegenflächen, beispielsweise Flanschen, Getriebegehäusen oder Pumpendeckeln, gepresst werden und durch Flächenpressung abdichten. In Werkzeugmaschinen sind sie überall dort erforderlich, wo planparallele Verbindungen abgedichtet werden müssen, beispielsweise in Hydraulikaggregaten, Kühlmittelsystemen, Getriebeeinheiten und Spindelstöcken.
Die Werkstoffwahl ist von den Betriebsbedingungen abhängig. Grafit Flachdichtungen halten Temperaturen bis 500 °C in oxidierender Umgebung stand, PTFE-Varianten beim Einsatz in Medien mit aggressiven Eigenschaften und niedrigeren Temperaturen. Bei hohen mechanischen Beanspruchungen werden metallverstärkte Ausführungen eingesetzt. Wer für seine Maschinen eine hochwertige Flachdichtung benötigt, muss neben Druck- und Temperaturgrenzen auch die chemische Beständigkeit gegen die verwendeten Kühl- und Schmiermittel im Auge behalten.
Wichtige Rahmenbedingungen hierzu geben die entsprechenden Normen. So schreibt die DIN EN 1514 die Abmessungen für Flanschverbindungen vor, die Toleranzen nach DIN 7715 Teil 5 unterscheiden zwischen P1 (fein), P2 (mittel) und P3 (grob). Die Kennwertermittlungsgrundlage für Flanschdichtungen ist EN 13555, die auch Mindestflächenpressung und Dichtheitskriterien vorgibt. Die normgerechte Auswahl ist keine Formsache, sie ist die Grundlage für reproduzierbare Maschinenergebnisse.
Typische Fehlerquellen und wie man sie vermeidet
In der Praxis treten die meisten Dichtungsschäden nicht wegen mangelhafter Materialqualität, sondern infolge Fehler bei Auswahl und Montage auf. Hier drei besonders häufige Fehlerquellen:
- Falscher Anpressdruck: Wird eine PTFE-Dichtung zu stark angezogen, so setzt Kaltfluß (Creep) ein: Das Material gibt unter Dauerlast nach, die Vorspannung der Schraubenverbindung sinkt, es kommt zu Leckage. Zu geringer Anpressdruck sofort zu Undichtigkeit. Beides ist durch die aus EN 13555 und den Herstellerdatenblättern ersichtlichen Angaben vermeidbar.
- Ungeeignetes Material: Standarddichtungen aus Faserwerkstoff versagen bei aggressiven Kühlmitteln, die bestimmte Esteroder Glykolverbindungen enthalten. Hier sind chemisch beständige PTFE-Compounds oder Graphitdichtungen gefordert. Rückverfolgbarkeit der verwendeten Materialien, sprich Werkstoffzertifikate und Konformitätsnachweise, spielen hier bei der Qualitätssicherung eine nicht zu unterschätzende Rolle.
- Dichtflächen beschädigt: Selbst die beste Dichtung dichtet nicht zuverlässig, wenn die Gegenfläche Riefen, Korrosionsstellen oder Welligkeit aufweist. Die Flanschrauheit sollte daher vor der Montage geprüft werden, üblicherweise im Bereich Rz 10 bis Rz 63 nach DIN EN ISO 4287, abhängig vom Dichtungswerkstoff. Durch regelmäßige Sichtkontrollen, definierte Anzugsmomente und dokumentierte Wartungsintervalle lässt sich das Ausfallrisiko spürbar senken.
Wer Dichtungen nicht als Verschleißteil zweiter Klasse behandelt, sondern als sicherheitsrelevantes Präzisionselement, verlängert die Standzeit seiner Maschinen und schützt die Fertigungsqualität nachhaltig.