Lasergesteuerte Härteprüfung von O-Ringen

Wichtig zu wissen: Nicht immer bedeutet „härter“ auch „besser“. Manchmal ist es für die Funktionalität einer Dichtung gerade erforderlich, dass sie sich an Oberflächen der Dichtungspartner anschmiegt oder sich stärker verformen lässt. Man denke etwa an den Gummi-Türstopper: Er bedarf einer gewissen Weichheit, damit die Tür beim Anschlagen an den Stopper nicht beschädigt wird.

Auch O-Ringe verdanken ihre Wirksamkeit im Wesentlichen der Tatsache, dass sie sich unter Anpressdruck verformen und so alle Lücken verschließen, durch die zum Beispiel Wasser oder andere flüssige Agenzien dringen könnten. Gleichzeitig muss aber auch eine Formstabilität gewahrt bleiben, um gerade bei O-Ringen eine Spaltextrusion zu verhindern. Die notwendige Härte, die sich aufgrund der Dichtaufgabe im Anwendungsfall empfiehlt, muss innerhalb der Härtetoleranz von ±5 Härtepunkten gewährleistet sein. Um dies im Herstellerwerk und beim Anwender gleichermaßen prüfen und nachvollziehen zu können, sind reproduzierbare Härteprüfungen notwendig.

Die Härteprüfung an elastomeren Bauteilen wird vorzugsweise nach Shore A oder IRHD (International Rubber Hardness Degrees) vorgenommen. Die Härtemessung nach Shore A wird an sechs Millimeter dicken Normprobekörpern vorgenommen und dient dem Elastomerverarbeiter zur Wareneingangskontrolle und Freigabeprüfung seiner Gummimischung für die Produktion von Gummiteilen. Nun weisen die anwendungsspezifisch hergestellten Elastomerprodukte in den seltensten Fällen Wanddicken von sechs Millimetern auf, sodass der Anwender und Weiterverarbeiter des Produktes daran eine normgerechte und damit vergleichbare Härteprüfung nach Shore A vornehmen könnten. Bei dünnwandigen Elastomerprodukten und bei gekrümmten Oberflächen des Gummi-Fertigteils eignen sich die Härtemessverfahren nach Mikro-Shore oder IRHD; ein klassisches Beispiel dafür ist die Härtemessung an O-Ringen.

Die verschiedenen Härteprüfverfahren funktionieren trotz Unterschieden im Detail alle nach ein und demselben Prinzip: Bei dem Produkt, dessen Härte es zu ermitteln gilt, wird eine Messnadel, ein sogenannter Indenter, mit definierter Kraft auf der Oberfläche aufgesetzt und für eine definierte Zeitdauer angedrückt. Je mehr das Objekt dem Indenter nachgibt, das heißt je tiefer er eindringen kann, umso weniger hart ist der elastomere Werkstoff.

Sowohl bei den Verfahren nach Shore A, Mikro-Shore als auch nach IRHD wird die maximale Härte mit dem Wert 100 angegeben, der niedrigste mit 0. Die für industrielle Anwendungsfälle meist verwendete Härte von Dichtungswerkstoffen beträgt 60 bis 70 Shore A und wird auch gerne als „mittlere Härte“ bezeichnet. Diese Angabe kann Nicht-Fachleuten als eine erste Orientierungshilfe dienen.

Eingesetzt werden diese Verfahren unter anderem bei Dichtungs- und Formteileherstellern, beispielsweise dem Unternehmen Kremer, das auf kundenspezifische Produkte aus Elastomeren und Kunststoffen spezialisiert ist. Die IRHD-Härtemessung an O-Ringen besteht bei dem Anbieter aus drei Schritten: Zuerst wird eine lasergestützte Messung der Höhe der O-Ringe vorgenommen und dabei der höchste Punkt der gekrümmten Oberfläche ermittelt. Anschließend wird das Mess-System auf den Wert 100 kalibriert, der einen Werkstoff bezeichnet, in den kein Eindringen möglich ist. Das Messgerät fährt nun den Messpunkt an. Er liegt auf der höchsten Stelle der O-Ring-Krümmung. Dort setzt die Messnadel für 30 Sekunden mit genau definiertem Druck auf und dringt in den O-Ring ein. Der Wert fällt dabei von 100 schlagartig ab, bis er sich zum Ende der Messung nur noch ganz wenig verändert.

Die finalen Messwerte in IRHD und Mikro-Shore entsprechen zwar nicht exakt dem Wert nach Shore-A, der an der sechs Millimeter starken Prüfplatte des verwendeten Elastomers ermittelt wurde, sind aber ausreichend genau, um eine Aussage über die Härte am Fertigteil machen zu können. do

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