ISO 3601: O-Ring Norm, Maße und Toleranzen
Die ISO 3601 ist die wichtigste O-Ring Norm weltweit. Sie ist in fünf Teile gegliedert und bildet die Basis für die Auslegung, Bemaßung und Bewertung von O-Ringen. Hier erfahren Sie, was die einzelnen Teile regeln und worauf es bei Toleranzklassen, Sortenmerkmalen und Stützringen ankommt.
- Die ISO 3601 ist die wichtigste internationale O-Ring Norm und in fünf Teile gegliedert. In Deutschland gilt sie als DIN ISO 3601 und hat 2010 die DIN 3771 abgelöst.
- Teil 1 regelt Abmessungen und Toleranzen, Teil 2 die Einbauräume, Teil 3 die Qualität, Teil 4 die Stützringe, Teil 5 die Werkstoffe.
- Für den Innendurchmesser gibt es zwei Toleranzklassen: Klasse A mit engeren Toleranzen wie bei AS568 und Klasse B für allgemeine Anwendungen. Nach Klasse B darf ein Innendurchmesser von 100 mm um ±0,82 mm abweichen.
- Die Sortenmerkmale N, S und CS legen fest, welche Form- und Oberflächenabweichungen zulässig sind.
- Stützringe nach Teil 4 schützen O-Ringe bei hohem Druck vor Spaltextrusion.
Was ist die ISO 3601?
Die ISO 3601 ist auf internationaler Ebene mit Abstand die wichtigste O-Ring Norm. Sie ist in fünf Teile gegliedert und bildet die Basis für die Auslegung und Bewertung eines O-Rings. In Deutschland ist sie als DIN ISO 3601 übernommen und hat 2010 die frühere DIN 3771 abgelöst.
| Teil | Inhalt |
|---|---|
| ISO 3601-1 | Innendurchmesser, Schnurstärken, Toleranzen und Bezeichnung |
| ISO 3601-2 | Einbauräume für allgemeine Anwendungen |
| ISO 3601-3 | Form- und Oberflächenabweichungen (Qualität) |
| ISO 3601-4 | Stützringe gegen Spaltextrusion |
| ISO 3601-5 | Anforderungen an Elastomer-Werkstoffe |
Die Norm in Etappen
Die erste Fassung erschien 1978 und übernahm im Kern die metrischen Maße der DIN 3771. Weltweit am weitesten verbreitet waren aber schon damals die zölligen Größen der amerikanischen AS568. Erst die Fassung von 2008 hat sie in Millimeter umgerechnet aufgenommen. Seitdem deckt eine Norm den weitaus größten Teil der weltweit genutzten O-Ring Größen ab.
So bringen Teil 1 und Teil 2 einen erheblichen Mehrwert für Konstrukteure auf der ganzen Welt: Für eine Vielzahl von Standardanwendungen liefern die Tabellen alle wichtigen Richtwerte für ein leistungsfähiges Dichtungssystem. Teil 3 und Teil 5 ergänzen das mit verbindlichen Qualitätskriterien für Herstellung und Rezeptur.
Teil 1: Wie wird ein O-Ring korrekt definiert?
Grundsätzlich wird ein O-Ring durch zwei Maße vollständig beschrieben: den Innendurchmesser d1 und die Schnurstärke d2, zum Beispiel 12,42 × 1,78 mm. Teil 1 legt fest, welche Kombinationen als Normgröße gelten, wie groß die zulässigen Toleranzen sind und wie eine Größe bezeichnet wird.
Entspricht die Kombination aus Innendurchmesser und Schnurstärke einer Normgröße, ergeben sich zwei Vorteile:
- Der Artikel hat wahrscheinlich eine kürzere Lieferzeit oder ist sogar lagernd.
- Im Vergleich zu Sondermaßen ist der Preis oft deutlich besser.
Toleranzklassen A und B
Für den Innendurchmesser kennt die ISO 3601-1 zwei Toleranzklassen:
- Klasse A: engere Toleranzen, die denen der AS568 entsprechen. Für Industrie und Luftfahrt, wenn die Anwendung oder der Einbauraum enge Toleranzen verlangt.
- Klasse B: etwas weitere Toleranzen für allgemeine Anwendungen, also marktübliche O-Ringe.
Ist keine Klasse angegeben, wird in der Praxis meist von Klasse B ausgegangen. Brauchen Sie engere Toleranzen, geben Sie Klasse A deshalb ausdrücklich an.
Klasse B in Zahlen
Die zulässige Abweichung wächst mit dem Innendurchmesser. Für die Schnurstärke gelten feste Stufen, hier für die fünf gängigen Schnurstärken der Norm, zöllig und metrisch:
| Innendurchmesser | Toleranz Klasse B |
|---|---|
| 5 mm | ±0,15 mm |
| 10 mm | ±0,19 mm |
| 25 mm | ±0,30 mm |
| 50 mm | ±0,48 mm |
| 100 mm | ±0,82 mm |
| 200 mm | ±1,51 mm |
| 300 mm | ±2,14 mm |
| 500 mm | ±3,51 mm |
| 1.000 mm | ±6,48 mm |
| Schnurstärke | Toleranz |
|---|---|
| 1,78 und 1,80 mm | ±0,08 mm |
| 2,62 und 2,65 mm | ±0,09 mm |
| 3,53 und 3,55 mm | ±0,10 mm |
| 5,30 und 5,33 mm | ±0,13 mm |
| 6,99 und 7,00 mm | ±0,15 mm |
Innendurchmesser 100 ±0,82 mm, also 99,18 bis 100,82 mm. Schnurstärke 3,53 ±0,10 mm, also 3,43 bis 3,63 mm. Rechnen Sie Verpressung und Füllgrad Ihrer Nut mit diesen Grenzwerten, nicht nur mit dem Nennmaß.
Werte nach ISO 3601-1 Klasse B. Die Toleranz für jeden Innendurchmesser bis 2.000 mm zeigt unser Rechner O-Ring Toleranzen.
Alle Normgrößen finden Sie in unserer ISO 3601 Tabelle und in den O-Ring Tabellen, wie eine Größe bezeichnet wird, erklärt der Beitrag zu den O-Ring Bezeichnungen.
Teil 2: Wie lege ich einen O-Ring optimal aus?
Die korrekte Auslegung eines O-Rings ist entscheidend für eine langfristige Dichtwirkung. Teil 2 legt seit 2008 die Einbauräume für allgemeine Anwendungen der Fluidtechnik fest, mit abgestimmten Richtwerten für Verpressung und Dehnung. Auf diese Angaben sollten Sie bei der Auslegung von O-Ringen und Einbauräumen immer zurückgreifen.
In der Praxis sind dabei zwei Fälle wichtig:
- Der Einbauraum ist gegeben und es wird der passende O-Ring gesucht.
- Der O-Ring ist gegeben und es wird der passende Einbauraum gesucht.
Für beide Fälle liefert die Norm Tabellen, getrennt nach den drei Einbauarten:
Axial verpresst, statisch. Nut im Flansch oder Deckel.
Radial verpresst, Nut im Gehäuse. Statisch oder dynamisch, der Ring wird gestaucht.
Für jede Einbauart nennt die Norm die Maße der Nut. Diese Maße beschreiben eine Nut:
- b
- Nutbreite
- t
- Nuttiefe
- d2
- Schnurstärke vor dem Einbau
- r1
- Radius am Nutgrund
- r2
- Radius an der Nutkante
Die Nutmaße hängen von der Schnurstärke, von der Einbauart und davon ab, ob die Abdichtung ruhend (statisch) oder bewegt (dynamisch) ist. Nutbreite und Nuttiefe für Ihre Größe berechnen Sie mit unserer Nutberechnung. Wie Einbauraum, Verpressung und Dehnung zusammenspielen, zeigt unser Beitrag zur O-Ring Auslegung.
Teil 3: Was ist bei der Qualität eines O-Rings entscheidend?
Die Fertigungsqualität eines O-Rings wird anhand von sechs Merkmalen bewertet:
Für jedes dieser Merkmale gibt die ISO 3601-3 die zulässigen Abweichungen an. Damit ist ein Standard geschaffen, der als Grundlage für die Bewertung eines O-Rings dient. Wie groß ein Fehler sein darf, hängt vom Sortenmerkmal ab:
Für allgemeine Anwendungen. Nahezu alle O-Ringe werden so gefertigt.
Für leistungsstarke Industrieanwendungen und die Luftfahrt.
Für besondere Luftfahrtanwendungen und Sauerstoffeinrichtungen.
Nahezu alle O-Ringe werden in der Standardqualität N hergestellt. Soll ein O-Ring nach Sortenmerkmal S oder CS gefertigt werden, muss das immer angegeben werden. Je kritischer die Anwendung, desto engere Grenzen gelten für die Fehlergrößen. Diese Grenzen lassen sich nur mit erheblichem Aufwand in Fertigung und Prüfung einhalten, entsprechend liegen die Kosten deutlich über denen der Standardqualität. Wie wir Qualität prüfen, lesen Sie im Beitrag zur Qualitätskontrolle von O-Ringen.
Teil 4: Welche Arten von Stützringen gibt es?
Der vierte Teil der Norm befasst sich mit Stützringen, auch Anti-Extrusionsringe genannt. Abhängig von der Schnurstärke aus Teil 1 ordnet er den O-Ringen Stützringe mit bestimmten Profilmaßen zu. Sie schützen O-Ringe vor zu hohem Druck.
Hoher Druck und vor allem schnell wechselnde Druckverhältnisse können den O-Ring mechanisch schädigen. Er wird auf der druckabgewandten Seite in den Dichtspalt gepresst, und scharfe Nutkanten scheren Teile des O-Rings ab. Dieses Schadensbild heißt Spaltextrusion.
Als Gegenmaßnahme dient ein Stützring auf der druckabgewandten Seite. Unter Belastung verformt sich der harte Stützring und verschließt den Dichtspalt, ohne ihn abzudichten. So kann der O-Ring nicht in den Spalt einfließen. Die ISO 3601-4 definiert fünf Bauformen:
So sitzt der Stützring richtig
- Auf der druckabgewandten Seite, bei wechselnder Druckrichtung auf beiden Seiten.
- Konkave Bauformen liegen mit der hohlen Seite am O-Ring an.
- Je Stützring wird die Nut um dessen Breite breiter. Die Nutmaße der ISO 3601-2 sind darauf abgestimmt.
- Stützringe bestehen meist aus PTFE, auch aus POM oder PA.
Welche Bauform passt, hängt vor allem von der Zugänglichkeit der Nut und den Druckverhältnissen ab. Außerdem zählt, ob es sich um eine ruhende oder eine bewegte Abdichtung handelt. Mehr zum Verhalten unter Last lesen Sie im Beitrag O-Ringe unter Druck.
Teil 5: Was muss ein Elastomer-Werkstoff können?
Medienangriff, Temperatur und Druck stellen hochspezifische Anforderungen an O-Ring Werkstoffe. Dabei geht es nicht nur um ein leistungsfähiges Basiselastomer. Auch die Rezeptur muss so gewählt sein, dass die Werkstoffeigenschaften zu den Betriebsbedingungen passen. Ob sie das tun, zeigen Kennwerte zu den mechanischen Eigenschaften sowie zum Temperatur- und Alterungsverhalten.
Seit der ersten Fassung von 2002 stellt die ISO 3601-5 Anforderungen an O-Ring Werkstoffe. Anfangs war sie eher eine allgemeine Auswahlhilfe nach Kontaktmedium. Die Ausgabe von 2015 brachte einen deutlichen Fortschritt: Sie legt Anforderungen für gängige Werkstoffe in bestimmten Härtestufen fest, nämlich NBR, HNBR, FKM, EPDM, VMQ und ACM. Hochleistungswerkstoffe wie FFKM regelt Teil 5 nicht, dort zählen die Datenblätter der Hersteller.
Neben der Rezeptur beeinflusst auch die Fertigung die Eigenschaften des Fertigteils, vor allem der kritische Schritt der Vulkanisation. Deshalb gelten die Anforderungen am fertigen O-Ring. Geprüft werden unter anderem Härte, Zugfestigkeit, Reißdehnung und Druckverformungsrest, dazu die Alterung unter Wärme und die Lagerung in Referenzmedien. Diese Kennwerte zeigen in der Praxis, ob ein O-Ring ausreichend vulkanisiert ist.
Ist ein O-Ring konform zu Teil 5, sind Sie gegen grobe Abweichungen bei Rezeptur und Vulkanisation gleichermaßen abgesichert. Welche Werkstoffe es gibt und wofür sie sich eignen, vergleicht unser Beitrag O-Ring Material.
Was muss gemäß ISO 3601 auf Datenblättern stehen?
Die O-Ring Norm schreibt keinen festen Aufbau für Datenblätter vor. Durchgesetzt haben sich in der Praxis aber diese fünf Angaben:
Bezeichnung nach ISO 1629, zum Beispiel FKM oder EPDM.
Bleibende Verformung nach Druck und Wärme. Je kleiner, desto besser bleibt die Rückstellkraft erhalten.
Darüber hinaus sind auch diese Angaben sinnvoll:
Worauf Sie beim Lesen eines Datenblatts achten sollten, beantworten wir in 10 Fragen zum O-Ring Datenblatt.
Welche Abmessungsnormen gibt es neben der ISO 3601?
Neben der ISO 3601 gibt es weitere nationale und internationale Abmessungsnormen für O-Ringe. Eine ausführliche Gegenüberstellung finden Sie im Leitfaden O-Ring Tabellen.
| Norm | Herkunft | Einheit |
|---|---|---|
| ISO 3601 | International | metrisch, dazu die zölligen Größen aus AS568 |
| DIN 3771 | Deutschland, bis 2010 | metrisch, seit 2010 durch die ISO 3601 abgelöst |
| AS568 | SAE, Luftfahrt | Zoll (führend) |
| BS 1806 | Großbritannien | Zoll |
| BS 4518 | Großbritannien | metrisch |
| SMS 1586 | Schweden | metrisch |
| JIS B2401 | Japan | metrisch und Zoll |
| NF T 47-501 | Frankreich | metrisch |
Ein Klick auf die Norm öffnet die Größentabelle.
Tabellen und Werkzeuge
Häufige Fragen
Welche O-Ringe fallen unter die ISO 3601-1 Klasse A?
Welche O-Ringe fallen unter die ISO 3601-1 Klasse B?
In wie viele Teile ist die ISO 3601 gegliedert?
Wofür stehen die Sortenmerkmale N, S und CS?
Was bedeutet Spaltextrusion bei O-Ringen?
Welche Norm hat die DIN 3771 abgelöst?
Gibt es eine DIN-Norm für O-Ringe?
