Werkstoffe für Hydraulikzylinder: Zylinderrohre und Kolbenstangen

Das Zylinderrohr: gehontes Rohr

Zylinderrohre sind in der Regel nahtlose oder gezogene Rohre aus Stahl der Klasse E355 (St52), die gehont oder geschält und rolliert mit feiner Innenoberfläche geliefert werden; DOM-Rohre aus SAE 1020/1045 decken denselben Bereich in der Zoll-Praxis ab. Wesentliche Punkte:

• Die Innentoleranz liegt üblicherweise bei etwa H8–H9, mit einer Oberflächenrauheit, die niedrig genug ist (typischerweise Ra ≈ 0.2–0.4 µm nach dem Rollieren), damit Dichtungen auf einem Ölfilm gleiten und nicht auf Bearbeitungsspuren.
• Schweißbarkeit ist wichtig — Anschlüsse, Flansche und Endkappen werden angeschweißt —, was ein Grund dafür ist, dass mittelgekohlte Stähle der E355-Klasse hier höherlegierten Alternativen überlegen sind.
• Die Wanddicke folgt den Druck- und Knickregeln der Auslegungsnormen für Zylinder, nicht allein der Werkstoffgüte.

Die Stange: verchromter Stabstahl

Kolbenstangen bestehen am häufigsten aus CK45 / SAE 1045, hartverchromt:

• Der Stahlkern trägt die Zug- und Knicklast; vergüteter oder normalgeglühter Zustand je nach Beanspruchung.
• Hartchrom (typischerweise in der Größenordnung von 20–30 µm) bietet Korrosionsschutz und eine harte, reibungsarme Lauffläche, fertigbearbeitet auf etwa Ra 0.1–0.3 µm.
• Wo Prallbeanspruchung oder Steinschlag die Stange gefährdet, widersteht induktionsgehärteter CK45 unter der Chromschicht Eindellungen, die andernfalls Dichtungen zerschneiden würden.
• Bei schwererer Beanspruchung oder hochbelasteten Stangen erfolgt der Aufstieg zu 42CrMo4 (4140), vergütet, in gleicher Weise verchromt.

Die Oberfläche ist eine funktionale Spezifikation

Die Lebensdauer der Dichtung wird weniger durch den Stahl als durch die Oberflächen bestimmt: Zu rau scheuert Dichtungen ab, zu glatt kann die Schmierung verhungern lassen, und Chromfehler (Poren, Risse, dünne Kanten an Zapfen) werden zu Leckage- und Rostpfaden. Salzsprühnebel-Bewertungen und Chromdicke gehören neben der Stahlgüte in eine Stangenspezifikation; bei Rohren sind die Hon-/Rollieroberfläche und die Innendurchmesser-Toleranz die kaufentscheidenden Spezifikationen. Keines der beiden Teile ist exotisch — Zylinder gelingen mit gleichmäßigen, gewöhnlichen Werkstoffen, die zu gleichmäßigen Oberflächen verarbeitet werden.

Wissenswerte Varianten beim Stangenstahl

Neben CK45 werden mikrolegierte Stähle vom Typ 20MnV6 weit verbreitet für Stangen eingesetzt: Sie bieten im walzfrischen Zustand eine höhere und gleichmäßigere Streckgrenze als 1045 bei guter Schweißbarkeit für die Verbindung am Stangenende — relevant, weil das Stangenauge oder der Flansch vor dem Verchromen angeschweißt wird. Für korrosive Umgebungen (Marine, Lebensmittel, Offshore) wechseln Stangen zu hartverchromtem nichtrostendem Stahl oder zunehmend zu alternativen Beschichtungen (thermisch gespritzte oder laserauftragsgeschweißte Schichten), wo Verfahren mit sechswertigem Chrom eingeschränkt sind; die Logik des Grundstahls — Festigkeit, Schweißbarkeit, Widerstand gegen Eindellungen — bleibt unter dem Oberflächensystem dieselbe.

Was tatsächlich spezifiziert wird

Eine vollständige Werkstoffangabe für einen Zylinder benennt für das Zylinderrohr in der Regel: Rohrnorm und Güte, Lieferzustand (spannungsarm geglüht für gehontes Rohr), Innendurchmesser-Toleranz und Rauheit sowie die Anforderung an die Druckprüfung; für die Stange: Stahlgüte und Zustand, Chromdicke und -härte, Rauheit sowie eine Dauer für den Korrosionstest. Die Angaben zu Oberfläche und Beschichtung auszulassen, während der Stahl im Detail spezifiziert wird, ist die häufigste Schwäche in realen Einkaufsspezifikationen.