8 veelvoorkomende oorzaken van defecten aan hydraulische cilinders. En hoe u ze voorkomt.

Hydraulische cilinders vormen een essentieel onderdeel van machines en voertuigen en worden vaak blootgesteld aan zware belastingen. Onder deze veeleisende omstandigheden krijgen ze te maken met vervuiling, chemicaliën en tal van andere invloeden. Ongeveer 90% van de defecten aan industriële hydraulische cilinders houdt direct of indirect verband met problemen aan de oppervlaktecoating. Daarnaast leiden deze factoren tot meer stilstand en hogere onderhoudskosten voor de eindgebruiker.

Als het om onverwachte kosten gaat, is het herstellen of vervangen van de coating op de zuigerstang de grootste uitdaging. Niet alleen omdat de coating plotseling bezwijkt, maar ook omdat reparaties regelmatig speciale goedkeuringen vereisen en het hersteltraject veel planning en coördinatie vraagt.

Hieronder bespreken we acht veelvoorkomende oorzaken van defecten aan hydraulische cilinders en hoe deze kunnen worden beperkt.

1. Schade aan de zuigerstang

Een beschadigde zuigerstang verhindert dat de hydraulische cilinder zijn volledige slag maakt en verkort de levensduur van de hydraulische afdichting. Het is essentieel om de zuigerstang in goede conditie te houden.

Schade ontstaat vaak wanneer een hard voorwerp contact maakt met de zuigerstang. Hierdoor ontstaan diepe krassen of beschadigingen met scherpe randen. Wanneer de afdichting hier vervolgens overheen beweegt, raakt deze snel beschadigd, met lekkage als onvermijdelijk gevolg.

In de meeste gevallen worden beschadigde zuigerstangen opnieuw gecoat om het oppervlak te herstellen. Moderne coatingtechnologieën maken het echter mogelijk om zelfs zwaar beschadigde oppervlakken lokaal te repareren, bijvoorbeeld door ter plaatse te lassen.

2. Corrosie en chemische aantasting

De geschatte corrosieschade bedraagt ongeveer 3,5% van het GNP en kost alleen Nederland al 28 miljard euro per jaar. Corrosieschade is een steeds belangrijkere oorzaak van defecten aan hydraulische cilinders. Zuigerstangen en afdichtingen krijgen vaak te maken met roest en putcorrosie. De gevolgen zijn schadelijk: van corrosie op de zuigerstang, die overslaat naar de stangafdichtingen, tot andere versleten onderdelen.

Bij gebruik buiten worden zuigerstangen continu blootgesteld aan weersinvloeden, zout, vocht en andere agressieve omstandigheden. Stangen met een verkeerde coating laten vroeg of laat roestplekken zien die overgaan in putjes. Na roest- en putvorming vernielt de stang de cilinder afdichting zodra de cilinder weer intrekt.

In sterk corrosieve of chemisch agressieve omgevingen biedt thermisch spuiten een duurzaam alternatief voor traditionele coatings. Technologieën zoals plasma- en HVOF-spuiten leveren coatings met een aanzienlijk hogere corrosie- en chemische bestendigheid, waardoor de levensduur van zowel de zuigerstang als de afdichtingen wordt verlengd.

3. Onjuiste oppervlakteruwheid

Een correcte oppervlakteruwheid is essentieel voor een betrouwbare en langdurige werking.

Is de ruwheid te laag, dan is het oppervlak te glad om de bewegende delen goed te smeren. Daardoor gaat de levensduur van de afdichting op termijn achteruit. Is de oppervlakteruwheid te hoog, dan neemt het risico toe dat vervuiling binnendringt tot een onacceptabel niveau. In dat geval ontstaan niet alleen kleine inkepingen en beschadigingen op de afdichtingslip, maar kan er ook lekkage langs de stangafdichting optreden.

Bij lange cilinders (van 15 m en langer) is de gladheid vaak ongelijkmatig, wat leidt tot onregelmatige smering en daarmee tot stilstand. De oorzaak daarvan is de zeer gespecialiseerde en nauwkeurige methode waarmee de coating wordt afgewerkt voordat die de fabriek verlaat.

De oppervlaktekwaliteit of ruwheid van zuigerstangen verandert echter in de loop van de tijd. Het oppervlak wordt daarbij doorgaans gladder, wat tegen de verwachting in de wrijving op de stangafdichtingen kan vergroten. Al deze veranderingen aan het stangoppervlak leiden uiteindelijk tot schade zoals haarscheurtjes en afschuring.

Diverse praktijk- en laboratoriumtests hebben aangetoond dat er technologieën zijn die de verandering van de ruwheid in de tijd tot een minimum beperken, zelfs onder de zwaarste omstandigheden. Recente tests laten zien dat de ruwheidswaarden van onze gecoate oppervlakken vrijwel onveranderd blijven, in tegenstelling tot chroomlagen of Inconel-lagen van laser cladding, die snel glad worden en de neiging hebben in te lopen. Dit heeft niet alleen een positief effect op de tribologische eigenschappen van het systeem, maar verlengt ook de levensduur van afdichtingen. Hierdoor nemen onderhoudsintervallen toe en vermindert de kans op storingen.

4. Wrijving van afdichtingen

De wrijving tussen de zuigerstang en de afdichting bepaalt de levensduur van het hydraulische systeem. Is die wrijving hoog, zowel statisch als dynamisch, dan slijt de afdichting snel. Ook gaat het rendement van het hele hydraulische systeem achteruit en ontstaat er ongewenste stick-slip nadat de onderdelen langere tijd hebben stilgestaan. Daarom groeit de vraag naar afdichtingen die specifiek zijn ontworpen voor minimale wrijving en maximale levensduur bij moderne gebruikers van hydraulische systemen.

Om de wrijving te verlagen is High-Pressure High-Velocity Oxygen Fuel (HP-HVOF) de nieuwste toevoeging aan de technieken voor thermisch spuiten. Uit recente tests blijkt dat oppervlakken met een HP-HVOF-coating in het tribologische systeem aanzienlijk betere eigenschappen hebben dan andere. Denk aan een hoge oppervlaktehardheid, een dichte laagstructuur, een hoge slijtvastheid en het vermogen om vloeistof op te nemen bij een lage porositeit van minder dan één procent.

5. Zijbelasting op hydraulische cilinders

Soms worden hydraulische cilinders zo ingebouwd dat de krachten dwars op de beoogde bewegingsrichting werken. Dat noemen we zijbelasting.

Zijbelasting is dus de onbedoelde belasting op onderdelen van de hydraulische cilinder die daar niet op zijn berekend. Te hoge zijbelasting en doorbuiging van de stang kunnen direct tot een catastrofaal defect leiden. Ook een gematigde zijbelasting versnelt de achteruitgang van de cilinderonderdelen. Uiteindelijk verkort dit de levensduur van de installatie en verhoogt het de kans op ongeplande stilstand.

6. Lekkende afdichtingen

Een defect aan een hydraulische cilinder begint vaak bij het zwakste onderdeel van het systeem dat gaat lekken: de afdichting. Afdichtingen bestaan uit relatief zachte materialen en zijn daardoor gevoelig voor te hoge temperaturen, bekraste zuigerstangen en drukpieken. Daarnaast zijn afdichtingen gevoelig voor chemische aantasting en slijten ze door vuil en schurende deeltjes uit hun omgeving.

Ook een onjuiste montage en een verkeerde maat afdichting horen bij de vele oorzaken van een defecte afdichting. Een lekkende afdichting is gelukkig goed te herkennen: de stang loopt nat, er hoopt zich vuil op rond de cilinderkop en er verzamelt zich hydraulische vloeistof onder de cilinder.

Afdichtingen spelen een belangrijke rol in de goede werking van hydraulische cilinders. Zodra een afdichting lekt, verdwijnt de barrière tussen de binnen- en de buitenzijdeen buitenzijde van het hydraulische systeem. Een gescheurde afdichting laat hydraulische vloeistof onder druk vanuit de binnenzijde ontsnappen en vuildeeltjes van buitenaf binnendringen.

7. Vervuiling van de hydraulische vloeistof

Vervuilde vloeistof die vrij door het hydraulische systeem stroomt, is een belangrijke oorzaak van defecten aan hydraulische cilinders. Vervuiling van hydraulische vloeistof komt in twee lastige vormen voor: vuildeeltjes die erin terechtkomen en vervuilde lucht of water.

Deze verontreinigingen komen via verschillende wegen in de hydraulische cilinder terecht en vormen daar een blijvend risico voor bijna alle functionele onderdelen en voor de operationele efficiëntie. Ernstige vervuiling kan leiden tot verstopte doorstromingen, beschadigde oppervlakken en versnelde slijtage van afdichtingen.

Komen er vuildeeltjes in het systeem, dan raakt de cilinderboring aan de binnenzijde bekrast en gegroefd. Stroomt er vervuilde lucht of water mee met de hydraulische vloeistof, dan gaan het maximale draagvermogen en het bereiken van de volledige slag achteruit. De vloeistof in hydraulische cilinders gaat weliswaar in kwaliteit achteruit, maar een slechte staat van de machine (zoals defecte afstrijkringen) vergroot de kans op verdere vervuiling aanzienlijk.

8. Extreme temperaturen

Of het hydraulische systeem nu onder grote hitte of in extreme kou werkt: in beide gevallen raken de hydraulische cilinders defect. In een zeer hete omgeving bezwijken de afdichtingen van de hydraulische cilinder vroegtijdig doordat ze hun vorm en werking verliezen. Zakt de temperatuur onder een bepaalde waarde, dan begint het smeermiddel te bevriezen. Hierdoor verliezen essentiële onderdelen hun taaiheid en kunnen zij bros worden.

Deze sterke temperatuurschommelingen veranderen ook de viscositeit van de hydraulische vloeistof, waardoor die dikker wordt dan normaal. Daardoor kan de vloeistof de onderdelen niet meer goed doorstromen. Het resultaat is plotselinge lekkage naar buiten, meer slijtage en uiteindelijk een volledig defect van de hydraulische cilinder.

Griekspoor Thermal Coatings

Slecht onderhouden onderdelen van hydraulische cilinders kunnen plotseling meerdere problemen veroorzaken of zelfs leiden tot een volledig defect systeem. De stilstand loopt op en het geleidelijke verlies aan efficiëntie kan de groei van de organisatie ernstig remmen.

Om de organisatie op koers te houden, richten wij – Griekspoor Thermal Coatings – ons op het beperken van al deze problemen met de eigen coatingmethoden die wij hebben ontwikkeld.

Neem gerust contact met ons op voor oplossingen die uw problemen verhelpen. Onze coatings bieden een uitstekende corrosie- en slijtvastheid, minimale slijtage van afdichtingen en afstrijkringen en de mogelijkheid om beschadigingen snel en efficiënt te herstellen.