Manganhaltige Phosphorbronze Die Erfindung betrifft eine manganhaltige Phos phorbronze.
Legierungen aus Kupfer, Zinn und Phosphor wurden schon für verschiedene Zwecke hergestellt, aber der Zusatz von Mangan zu solchen Legierungen wurde stets als unerwünscht angesehen, weil das Vor handensein von Mangan die Bearbeitung der Legierung sehr erschwerte und derselben auch keine vorteilhaften Eigenschaften zu verleihen versprach.
Durch Versuche wurde festgestellt, dass der Zusatz von Mangan in begrenzten Mengen zu solchen Legierungen eine Legierung mit hoher Abriebfestigkeit ergibt. Ausserdem wurde festgestellt, dass aus den so hergestellten Legierungen Stangen und Drähte gezogen werden können, die in zufriedenstellender Weise kalt und warm bearbeitet werden können, insbesondere Stangen oder Drähte geringen Durchmessers von weniger als<B>32</B> mm.
Drähte aus Phosphorbronze, die Kupfer, Zinn und Phosphor, aber kein Mangan enthalten, wurden bisher allgemein zur Herstellung von Drahtgeweben bzw. Drahtgewebebändern für Papierherstellungsmaschinen, wie z. B. die Fourdrinier-Maschine, verwendet.
Der Verschleiss dieser Drahtgewebebänder rührt hauptsächlich von ihrer Reibungsberührung mit Teilen der Papierherstellungsmaschine her. Da die Bänder gewebt sind, werden beispielsweise in den Ketten drähten verhältnismässig scharfe Krümmungen oder Buckel an den Stellen gebildet, an denen sie die Schussdrähte kreuzen. Diese Buckel der Kettendrähte sind durch die Reibungsberührung mit Teilen der Papierherstellungsmaschine, wie z. B. den Saugkasten- deckeln und Rollen, einem starken Verschleiss unter worfen.
Das Vorhandensein besonderer Schleifstoffe im Papierbrei, von denen einige bei der Herstellung zugesetzt werden, ergibt einen zusätzlichen Verschleiss. Auf diese Weise werden die Kettendrähte, insbesondere an den Buckeln, nach einer bestimmten Zeit abge schliffen. In gewissen Fällen können auch die Schuss- fäden dem Verschleiss unterworfen sein.
Phosphorbronzen, die beispielsweise etwa<B>92 %</B> Kupfer,<B>8%</B> Zinn und<B>0,35%</B> Phosphor enthalten, wurden lange Zeit als der beste Werkstoff für die Kettendrähte von Drahtgewebebändern für Four- drinier-Maschinen angesehen.
Solche Phosphorbron zen haben sich für diesen Zweck bei mit mässigen Geschwindigkeiten betriebenen Papierherstellungsma- schinen als zufriedenstellend erwiesen, aber die Be triebsgeschwindigkeiten dieser Maschinen sind in den letzten Jahren bedeutend gesteigert worden, und die aus solchen Phosphorbronzen hergestellten Kettendrähte nützen sich auf Hochleistungsmaschinen infolge des erhöhten Verschleisses verhältnismässig rasch ab, was eine unerwünschte Unterbrechung des Papierherstel- lungsvorganges mit sich bringt, wenn ein abgenütztes Band während der Arbeitstage der Woche statt wäh rend der normalen Abschaltzeiten,
z. B. am Wochen ende, ersetzt werden muss. Seit 20 oder mehr Jahren wurden daher viele Anstrengungen gemacht, die Zu sammensetzung einer Kettendrahtlegierung für schnell- laufende Papierherstellungsmaschinen zu finden. Eine solche Legierung soll ausser den wünschenswerten Eigenschaften der Phosphorbronzen, wie gute Biegsam keit, Korrosionsbeständigkeit usw., zusätzlich eine wesentlich höhere Abriebfestigkeit besitzen.
Nach zahlreichen Versuchen wurde festgestellt, dass aus der erfindungsgemässen Phosphorbronze her gestellte Drähte neben guter Biegsamkeit und Korro sionsbeständigkeit im Vergleich zu bisher bekanntem Phosphorbronzedraht auch eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen. Solche Drähte sind daher für Drahtgewebe- bänder von Papierherstellungsmaschinen als Ketten drähte und/oder Schussdrähte sehr geeignet, und solche Drähte können auch in Verbindung mit Ketten- oder Schussdrähten aus anderen Werkstoffen, wie z. B.
Kunstharz, verwendet werden.
Ausserdem wurde durch Versuche festgestellt, dass eine aus Kupfer, Zinn, Mangan und Phosphor be stehende Legierung, die sehr reines Mangan enthält, für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet ist. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise auf elektrolyti- chem Wege hergestelltes Mangan verwendet, das eine Reinheit von<B>99,9 %</B> besitzt. Mangan weist gewöhnlich nur eine Reinheit von etwa<B>96-98 %</B> auf, weil es Ver unreinigungen von etwa 2<B>%</B> Eisen, etwa<B>1 %</B> Silizium und einen kleinen Prozentsatz Kohlenstoff enthält.
Gegenstand der Erfindung ist eine manganhaltige Phosphorbronze, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie<B>1-5 %</B> Mangan,<B>6-8 %</B> Zinn, 0,2-0,4 <B>%</B> Phosphor und als Rest Kupfer enthält. Die Legierung kann ins besondere einen Gehalt von<B>1,5 %</B> Mangan,<B>7,5 %</B> Zinn, <B>0,3 %</B> Phosphor und als Rest Kupfer aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist ausserdem die Ver wendung der manganhaltigen Phosphorbronze zur Herstellung von Drahtgeweben, insbesondere von Drahtgewebebändern fürPapierherstellungsmaschinen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Phosphor bronze zu Draht gezogen und der Draht in Draht geweben mindestens als Kette eingewoben wird. Gegebenenfalls kann aus der Phosphorbronze gezoge ner Draht als Kette und Schuss eingewoben werden.
In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungs formen solcher Drahtgewebebänder dargestellt.
Fig. <B>1</B> zeigt im Grundriss eine vergrösserte Dar stellung eines Teiles eines Drahtgewebebandes einer Fourdrinier-Maschine.
Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. <B>1.</B> Fig. <B>3</B> ist ein Fig. 2 ähnlicher Schnitt, der das gleiche Band nach einer bestimmten Zeit der Abnützung auf einer Fourdrinier-Maschine zeigt.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Prüfvorrichtung, welche die in einer Fourdrinier-Maschine herrschenden Bedingungen nachahmt und welche ein zu einem end losen Band verbundenes Drahtgewebe enthält, das auf Rollen angeordnet ist und zwischen diesen Rollen über einen Holzklotz läuft, der den Saugkasten einer Fourdrinier-Maschine darstellt.
Die Fig. <B>5</B> und<B>6</B> zeigen eine Ansicht in der Richtung des Kettendrahtes bzw. in der Richtung des Schuss- drahtes eines Drahtgewebes mit einer langen Kröpfung oder einer abgeänderten Köperbindung. Die Dar stellung lässt die Bindung des Drahtgewebes erkennen, das unter Verwendung des Drahtes aus der erfindungs gemässen Phosphorbronze# hergestellt ist.
Gemäss den Fig. <B>1</B> bis<B>3</B> besteht das Drahtgewebe- band einer Fourdrinier-Maschine aus Kettendrähten <B>10</B> und Schussdrähten 12, die in einfacher glatter Bin dung miteinander vereinigt sind. Wie Fig. 2 zeigt, ergeben die Krümmungen der Kettendrähte<B>10</B> Buckel<B>10A</B> an den Stellen, an denen sie die Schuss- drähte 12 kreuzen.
Das in Fig. 2 dargestellte Draht gewebe ist ein neu hergestelltes Gewebe, und die Kettendrähte zeigen daher selbstverständlich keinerlei Abnützung. Fig. <B>3</B> zeigt das gleiche Drahtgewebeband, das in den Fig. <B>1</B> und 2 dargestellt ist, nach seiner Verwendung auf einer Fourdrinier-Maschine. Diese Figur veranschaulicht, dass die Buckel IOB durch den Abrieb verhältnismässig flach abgeschliffen werden, wenn das Band über einen oder mehrere Saugkästen und Rollen läuft.
Da das Reissen des Bandes bedeutende Kosten verursacht, muss die Dicke der Kettendrähte an den durch die Kreuzungsstellen mit den Schuss- drähten gebildeten Buckeln ständig überwacht werden. Wenn Papierherstellungsmaschinen mit mässigen Ge schwindigkeiten betrieben werden, wird das Band im allgemeinen abgenommen und ersetzt, wenn die Abnützung dieser Buckel ungefähr<B>80</B> %. beträgt. Wenn jedoch verhältnismässig hohe Geschwindigkeiten ver wendet werden, sind die Kettendrähte einer wesentlich grösseren Spannung unterworfen, was den Ersatz des Bandes zu einem Zeitpunkt erforderlich macht, bevor dieser Grad der Abnützung erreicht ist.
In den Fig. <B>5</B> und<B>6</B> ist der Kettendraht mit<B>15</B> und der Schussdraht mit<B>16</B> bezeichnet. Bei dieser Bindung ist die Unterseite sowohl des Kettendrahtes als auch des Schussdrahtes der Abnützung unterworfen.
Abriebversuche haben gezeigt, dass ein aus der erfindungsgemässenPhosphorbronzehergestellterDraht eine Lebensdauer besitzt, die durchschnittlich ungefähr 2 V2mal grösser ist als jene von Drähten aus bekannten Phosphorbronzen. Durch Verwendung eines Draht- gewebebandes mit Kettendrähten aus vorliegender Phosphorbronze kann daher die Häufigkeit der Still- legung einer mit hohen oder mässigen Geschwindig keiten betriebenen Maschine zwecks Ersatzes eines abgenützten Bandes wesentlich herabgesetzt werden.
Dies ist von besonderem Wert für den Betrieb schnell- laufender Maschinen, bei welchen die Häufigkeit der Stillegung verhältnismässig gross ist und der Grad der Abnützung eines Bandes häufig die Unterbrechung des Papierherstellungsvorganges erforderlich macht, um den Ersatz eines Bandes während der Arbeitstage der Woche statt während der normalen Abschaltzeiten, z. B. am Wochenende, vorzunehmen. Solche Abschalt- zeiten sind insbesondere während der Arbeitswoche kostspielig, weil sie unproduktiv sind.
Durch die Erfindung kann daher die Menge des von einer be stimmten Maschine hergestellten Papiers wesentlich gesteigert werden, und die Abschaltzeiten während der Arbeitstage der Woche können auf einem Mindestmass gehalten werden. Durch die Erfindung sind daher beträchtliche wirtschaftliche Vorteile erzielbar.
Aus vorliegender Phosphorbronze hergestellter Draht besitzt alle vorteilhaften Eigenschaften des bekannten Phosphorbronzedrahtes, wie z. B. gute Biegsamkeit, Korrosionsbeständigkeit usw., und zu sätzlich aber auch eine besonders hohe Abriebfestig- keit.
Bei Verwendung von Drähten aus der oben beschriebenen neuen Legierung für die Kettendrähte von Drahtgewebebändern für Papierherstellungsma- schinen wird der Draht im allgemeinen einen Durch messer aufweisen, der nicht grösser ist als etwa 2 mm.
Bei den meisten Drahtgewebebändern von Fourdrinier- Maschinen haben die Kettendrähte im allgemeinen einen Durchmesser von etwa 0,0875-0,425mm. Der Draht wird zu einem Band gewebt, beispielsweise mit der in Fig. <B>1</B> gezeigten einfachen glatten Bindung, mit der in den Fig. <B>5</B> und<B>6</B> gezeigten abgeänderten Köper- bindung mit langer Kröpfung oder mit einer anderen in solchen Bändern allgemein verwendeten Bindung, wobei der Draht die Kettendrähte bildet.
Selbstverständlich kann der Kettendraht und der Schussdraht aus Draht gebildet werden, der aus der erfindungsgemässen Phosphorbronze hergestellt ist. Im allgemeinen werden jedoch Schussdrähte aus Messing hergestellt, da sie der Abnützung nicht in gleicher Weise ausgesetzt sind wie die Kettendrähte. Selbst verständlich sind solche Drähte für jede Webart ver wendbar.
Die Abriebfestigkeit der manganhaltigen Phosphor bronze gemäss der Erfindung wurde auf folgende Weise mit der Abriebfestigkeit der gewöhnlichen bekannten Phosphorbronzen verglichen: Eine Anzahl von Dräh ten mit einem Durchmesser von<B>2,5</B> mm wurden mittels Ziehdiamanten aus einem dickeren Draht gezogen und durch Ausglühen auf eine Zugfestigkeit von etwa <B>5255</B> kg/cm' gebracht. Einige der für Vergleichszwecke verwendeten Drähte hatten die Zusammensetzung der üblichen Fourdrinier-Legierung, nämlich<B>7,5 %</B> Zinn, 0,35% Phosphor und Rest Kupfer.
Andere Drähte waren aus Phosphorbronzen gemäss der Erfindung hergestellt, die<B>1,</B> 2 und 4<B>%</B> Mangan enthielten.
Ein Endejedes Versuchsdrahtes wurde festgemacht, um eine Bewegung zu verhindern, und der Draht wurde um eine korrosionsbeständige Chromstahltrommel von<B>10</B> cm Durchmesser gewickelt. Am anderen Ende des Drahtes wurde ein Gewicht von<B>28,3 g</B> befestigt. Der untere Teil der Trommel wurde in eine wässrige Lösung eingetaucht, die auf 4,5 Liter Lösung etwa <B>28,3 g</B> Diatomeenerde enthielt. Die Trommel wurde mit einer Geschwindigkeit von<B>100</B> U/min in Drehung versetzt. In bestimmten Abständen wurde die Drehung der Trommel unterbrochen und die Dicke des Drahtes gemessen.
Dann wurde das Mass der Abnützung des aus der Phosphorbronze gemäss der Erfindung her gestellten Drahtes mit jenem des Drahtes aus der üblichen Phosphorbronze verglichen.
Verschiedene Drahtgewebe wurden hergestellt, von denen einige Kettendrähte aus Phosphorbronzen. gemäss der Erfindung mit einem Gehalt von<B>1,</B> 2 und 4<B>%</B> Mangan enthielten, während ein Drahtgewebe Ketten drähte aus Phosphorbronze üblicher Zusammensetzung enthielt. Die Drahtgewebe wurden durch Silberlot zu einem endlosen Band verbunden. Die Schussdrähte aller untersuchten Drahtgewebe bestanden aus Messing mit einem Gehalt von<B>83 %</B> Kupfer und<B>17 %</B> Zink. Die Bänder wurden auf der in Fig. 4 dargestellten Prüfvorrichtung untersucht. Das endlose Band<B>A</B> wurde um zwei Trommeln B gelegt, von denen die eine durch einen Elektromotor und die andere durch das Band angetrieben wurde.
Der untere Teil des Bandes und der Trommeln wurde in eine Lösung eingetaucht, die auf 4,5 Liter Lösung etwa<B>35 g</B> Diatomeenerde ent- hielt. In der Mitte zwischen den beiden Trommeln wird ein Block<B>C</B> aus Ahornholz stirnseitig gegen das Band gedrückt, um einen Saugkasten nachzuahmen. Der Holzklotz sammelt alle Schleifstoffe und schleift den Draht ab, wodurch die in einer Fourdrinier-Maschine herrschenden Abnützungsbedingungen gut nachgeahmt werden. Die Trommeln werden mit einer Geschwindig keit von<B>1000</B> U/min gedreht. In bestimmten Abstän den wird die Vorrichtung angehalten und die Dicke jedes Drahtgewebes gemessen.
Dann wird das Mass der Abnützung des Bandes mit Kettendrähten aus der Phosphorbronze gemäss der Erfindung mit jenem des Bandes mit Kettendrähten aus der üblichen Phosphor bronze verglichen.
Diese verschiedenen Versuche zeigten, dass Ketten drähte aus der Phosphorbronze gemäss der Erfindung eine wesentlich höhere Abriebfestigkeit aufwiesen als Kettendrähte aus der üblichen Phosphorbronze. Die Versuche zeigten auch, dass Drähte aus der Phosphor bronze gemässder Erfindung eineum200-300 <B>%</B> grössere Lebensdauer aufwiesen als Drähte aus der üblichen Phosphorbronze.
Das bedeutet, dass Drahtgewebe- bänder für Fourdrinier-Maschinen mit Kettendrähten aus der neuen manganhaltigen Phosphorbronze viel länger halten als Drahtgewebebänder mit Ketten drähten aus der üblichen Phosphorbronze.
Wie gesagt, können Drähte aus der erfindungs gemässen Phosphorbronze in beliebiger Art verwoben werden. Das Drahtgewebe kann beispielsweise mit glatter, Köper- oder Leinwandbindung hergestellt werden, die in einem Drahtwebstuhl gewebt wird, in welchem zwei, drei oder mehr Webrahmen verwendet werden, um den Kettendraht in der durch das besondere herzustellende Muster erforderlichen Reihenfolge zu heben und zu senken. Die Drähte müssen nicht unbe dingt runden Querschnitt aufweisen, sondern können beispielsweise rechteckig, viereckig oder oval sein. In manchen Fällen kann insbesondere der Schussdraht hohl bzw. rohrförmig sein.
Die Erfindung ist auch auf Drahtgewebe anwend bar, bei welchen die Kettendrähte und/oder die Schuss- drähte aus mehreren feineren Drähten bestehen, die verdrillt sind. Ein solches Drahtgewebe wird als ein fach verdrilltes Gewebe bezeichnet, wenn nur die Kettendrähte verdrillt sind, und als doppelt verdrilltes Gewebe, wenn sowohl die Kettendrähte als auch die Schussdrähte aus verdrillten Drähten bestehen.