CH679587A5

CH679587A5 -

Info

Publication number: CH679587A5
Application number: CH3095/89A
Authority: CH
Inventors: Herbert Dr Stalder; Werner Oeggerli
Original assignee: Rieter Ag Maschf
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1992-03-13
Also published as: US5075968A; DE4023985A1; JPH03104934A

Description

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CH 679 587 A5

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Düse für eine Spinnvorrichtung, welche einen in Längsrichtung der Düse verlaufenden Kanal und seitliche, tangential in den Kanal einmündende Bohrungen aufweist und eine Düse hergestellt nach diesem Verfahren.

Es sind schon seit längerer Zeit Düsen für Dralldüsenspinnvorrichtungen nach dem pneumatischen Spinnprinzip bekannt (siehe zum Beispiel DE-A 3 237 990). In dieser Schrift ist eine Spinnvorrichtung mit zwei Dralldüsen beschrieben, insbesondere mit einer ersten oder Injektordüse und einer zweiten oder Dralldüse. Diese Düsen weisen seitliche Bohrungen auf, die bekannterweise einen Durchmesser von kleiner als 1 mm aufweisen.

Da die Düsen zunehmend komplizierterer Form sind und/oder einen Durchmesser mit genaueren Toleranzen aufweisen sollen, jedoch bis anhin keine geeignete Herstellungsverfahren bekannt sind, war es bislang nicht möglich, diesen höheren Anforderungen der fast beliebig geringen Masstoleranzen und gleichzeitig einer sehr hohen Veschleissfestigkeit zu genügen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für eine Düse einer Spinnvorrichtung anzugeben, welches eine sehr grosse Verschleissfestigkeit mit einer sehr hohen Massund Richtungsgenauigkeit der Bohrungen gewährleistet, wobei die Düsen im Vergleich zu den herkömmlichen Herstellungsverfahren besonders wirtschaftlich angefertigt werden können. Gleichfalls soll eine Düse angegeben werden, die besonders ausgezeichnet ist für das oben genannte Herstellungsverfahren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 11 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Bohrungen in einem harten und daher verschleiss-festen Zustand der Düse nur unter sehr grossen Schwierigkeiten, angefertigt werden können, das heisst, es braucht spezielle Lehren und besonders gehärtete Bohrer oder besondere Bohrverfahren, damit eine einigermassen genaue Richtung der Bohrung eingehalten werden kann, jedoch besteht auch bei gut eingespannten Bohrvorrichtungen die Gefahr, dass das Bohreiement abweicht und somit die Bohrung, abweichend von der Ideal-Geometrie, hergestellt wird. Zudem kann dadurch eine elliptische Bohrung entstehen. Bei der Suche nach geeigneten Herstellungsverfahren für solche Düsen, hat es sich besonders zweckmässig erwiesen, die Bohrungen vor einer Härtung anzufertigen. Dabei wird trotz allem eine sehr hohe Mass- und Richtungsgenauigkeit der Bohrungen erhalten. Es hat sich nämlich erwiesen, dass der verwendete Härtungsprozess keinen massgeblichen Einfluss auf die Qualität der Bohrungen ausübt.

Die Erfindung hat den grossen Vorteil, dass nunmehr verschleissfeste Düsen für Düsenspinnvor-richtungen sehr wirtschaftlich und massgenau hergestellt werden können. Dabei ist die Herstellung der Bohrungen nicht auf die üblichen mechanischen Verarbeitungen beschränkt, sondern kann auch durch Giessen oder durch pulvermetallurgische Verfahren angefertigt werden, jedoch können auch Erodieren oder Bearbeitungen mittels Ultraschall, oder Elektronen- oder Laserstrahlen angewandt werden.

Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise bei der werkstoffspezifischen Härtetemperatur oder bei der Nitriertemperatur des verwendeten Stahles vorgenommen.

Zum Schlichten der Oberflächen der Bohrungen und des Kanals werden mechanische oder chemische Polierverfahren angewandt Als mechanische Verfahren haben sich das Kugelstrahlen mit Glaskugeln oder das Schlämmstrahlen mit Korund besonders bewährt. Eine andere sehr geeignete Methode ist Längspolieren mit einer Schnur und Polierpaste.

Bei der Auswahl des Stahles sollte vorallem darauf geachtet werden, dass der Stahl bei der Wärmebehandlung oder Härtung keine grossen Verformungen aufweist. Als Stähle haben sich besonders bewährt: X40Cr13,100MnCrW4, 34CrA!Mo5 oder ETG 100.

Das neue Herstellungsverfahren für Düsen hat sich besonders bewährt für Düsen, bei denen das Verhältnis des Durchmessers der Bohrungen zu der Länge der Bohrung zwischen 1:3 und 1:8, vorzugsweise um 1:5, beträgt. Der Durchmesser der Bohrungen soll dabei zwischen 0,3 und 1,0 mm, vorzugsweise um 0,5 mm liegen und der Kanal soll einen Querschnitt mit einem Durchmesser von 2,0 bis 4,0 mm, vorzugsweise 2,5 mm, aufweisen. Der Winkel der Bohrungen mit der Längsachse des Kanals liegt zwischen 30° und 90°, aber vorzugsweise um 45°.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Dort wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert:

Es zeigt die einzige Figur, ein Düsengehäuse mit zwei Düsen.

In Fig. 1 ist ein Düsengehäuse 1 dargestellt mit einer Injektordüse 2 und einer Dralldüse 3, die beide einen Kanal 4 aufweisen. Der Kanal 4 der Dralldüse 3 weist ein konisch erweitertes Ende 5 auf. In den Düsen 2 und 3 sind je drei seitliche Bohrungen 6 angeordnet, wovon jeweils nur eine dargestellt ist. Die Bohrungen münden tangential in den Kanal 4 ein, wobei die Bohrung 6 der Düse 2 einen Winkel a von 45° mit der Längsrichtung des Kanals 4 bildet und die Bohrung 6 der Dralldüse 3 einen Winkel p von 60° mit der Längsrichtung des Kanals 4 bildet. Die Bohrungen 6 der Injektordüse 2 münden in etwa in der Mitte des Kanals 4 ein. An den Aussenseiten der Düsen 2 und 3 sind Abschrägungen 7 vorgesehen, die senkrecht zur Längsrichtung der Bohrungen 6 verlaufen. Diese Abschrägungen 7 dienen zur genauen Plazierung des Bohrkopfes damit die Bohrungen massgenau und richtungsgenau hergestellt werden können. Die Injektordüse 2 ist mit einer Kappe 8, die ein Gewinde 9 aufweist, auf das Düsengehäuse 1 ge2

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schraubt. Im Düsengehäuse 1 sind zwei Lufteinlässe 10 angeordnet, welche für die Luftzufuhr dienen. Bei der Injektordüse 2 gelangt die Luft mittels einer durchgehenden Bohrung 11, welche parallel zu dem Kanal 4 verläuft, in eine Luftkammer 12, welche in Verbindung mit den Bohrungen 6 steht. Bei der Dralldüse 3 ist eine ringförmige Ausnehmung 13 vorgesehen, die mit dem Lufteinlass 10 und den Bohrungen 6 in Verbindung steht. Zur Abdichtung sind O-Ringe 14 zwischen den Düsen 2 und 3 und dem Düsengehäuse 1 vorgesehen. Aus fertigungstechnischen und montagetechnischen Überlegungen sind auf beiden Seiten der Düsen 2 und 3 im Düsengehäuse 1 Lufteinlässe 10 vorgesehen, wobei die nicht verwendeten Lufteinlässe 10 mit einer Schraube 15 abgeschlossen sind. Die Bohrungen 6 haben einen Durchmesser von 0,5 mm und eine Länge von mindestens 2,5 mm. In der Praxis hat es sich besonders bewährt, wenn die Länge in etwa 5 mal so gross ist wie der Durchmesser der Bohrung.

Die Injektordüse 2 und die Dralldüse 3 werden nun wie folgt hergestellt:

- In einem ersten Verfahrensschritt werden die Düsen 2 und 3 aus ungehärtetem Stahl gedreht und der Kanal 4 und die Bohrungen 6 darin hergestellt. In der Regel werden der Kanal 4 und die Bohrungen 6 durch Bohren mit einer Bohrmaschine und einem geeigneten Stahlbohrer durchgeführt. Es können jedoch auch andere Verfahren angewandt werden, wie Erodieren oder Bohren mittels Ultraschall, oder La-ser- oder Elektronenstrahlen. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, die Düsen durch Giessen oder pulvermetallurgische Verfahren wie Heisspressen direkt herzustellen. Dabei braucht es jedoch eine geeignete Giess- oder Heisspressform.

- In einem zweiten Verfahrensschritt werden die Düsen 2 und 3, welche nun die erforderliche Rohform aufweisen, durch Läppen mittels Kugelstrahlen oder mittels Schlämmstrahlen von Gräten und sonstigen Unebenheiten befreit werden. Dieses sogenannte Schlichten wird mittels Kugelstrahlen mit Glaskugeln eines Durchmessers von 150-250 um, bei einem Strahldruck von 3-7 bar insbesondere bei 5 bar, durchgeführt. Ein anderes dazu geeignetes Verfahren ist Schlämmstrahlen mit Korund einer Korngrös-se von 20-100 um, insbesondere 40 (im, und mit Wasser bei einem Strahldruck von 4-8 bar, insbesondere bei 6 bar. Ebenso können der Kanal 4 und die Bohrungen 6 mit einer Schnur und Polierpaste längspoliert werden. Ein anderes Polierverfahren ist chemischer Natur und ist zum Beispiel ausführlich erläutert in einem Artikel von F.H.Wells in Electroplating & Metal Finishing, Juni 1960, Seite 241 ff.

- In einem dritten und letzten Verfahrensschritt wird die so gefertigte Düse 2 oder 3 einer Wärmebehandlung unterzogen. Diese Wärmebehandlung wird unter einem Schutzgas oder im Vakuum vorgenommen und ist abhängig von dem verwendeten Stahl (siehe die nachfolgende Tabelle). Für die weiteren Einzelheiten der Wärmebehandlung wird hier auf die DIN-Norm 1651 (Automatenstähle) und die DIN-Norm 17211 (Nitrierstähle; Gütevorschriften) verwiesen. Die solchermassen hergestellten Düsen 2 und 3 weisen eine sehr geringe Oberflächenrauhigkeit von RA = 0,1 auf, das heisst der Kanal 4 und die Bohrungen 6 haben eine maximale Abweichung von 0,5 um. Die Wärmebehandlung kann jedoch auch mit der sogenannten Hochfrequenz-Härtung durchgeführt werden. Die solchermassen hergestellten Düsen 2 und 3 besitzen nun tangential in den Kanal 4 einmündende Bohrungen 6 mit einer sehr hohen Mass- und Richtungsgenauigkeit. Das vorgestellte Herstellungsverfahren hat sich als besonders wirtschaftlich erwiesen, da eine weitestgehende automatische Fertigung der Düsen stattfinden kann.

Tabelle Stahlsorte

Härteverfahren

X40013

100MnCrW4

34CrA!Mo5 (Nitrierstahl)

ETG100

(äquivalent zu 45S20)

Vakuum- oder Schutzgashärtung Härte HRC54+2 Härte-Temperatur 1000-1050°C Anlass-Temperatur 180°C Härte HRC 62 ±0,2 Härte-Temperatur780-830°C Abschrecken in Öl Anlass-Temperatur 180°C

Gasnitrieren

Härte HV31100 + 100

Härteschicht 0,3-0,4 mm

Badnitrieren (Teniferbehandlung) Nitridschichtdicke 10-20 um

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Düse für eine Düsenspinnvorrichtung, welche einen in Längsrichtung der Düse verlaufenden Kanal und seitliche, tangential in den Kanal einmündende Bohrungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (2, 3) aus einem härtbaren oder nitrierbaren Stahl in un-

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gehärtetem Zustand durch eine fertigungstechnische Bearbeitung geformt wird, wobei die Aussenform, der Kanal (4) und die Bohrungen (6) richtungs- und massgenau gefertigt werden, und die Düse (2, 3) anschliessend durch eine geeignete Wärmebehandlung auf eine Härte von mindestens 50 HRC gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenform, der Kanal (4) und die Bohrungen (6) mechanisch durch Bohren und Fräsen hergestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (2, 3) durch Giessen oder pulvermetallurgische Verfahren, wie Heisspressen, hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenform, der Kanal (4) und die Bohrungen (6) durch Erodieren oder mittels Ultraschall, oder Laser- oder Elektronenstrahlen hergestellt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung darin besteht, dass die bearbeitete Düse (2, 3) bei der werkstoffspezifischen Härtetemperatur oder Nitriertemperatur gehärtet und/oder nitriert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Temperatur-behandiung die Oberflächen und der Kanal (4) der bearbeiteten Düse (2, 3) mechanisch oder chemisch poliert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (2, 3) mittels Kugelstrahlen mit Glaskugeln eines Durchmessers von 150 bis 250 (im bei einem Strahldruck von 3 bis 7 bar, vorzugsweise 5 bar, poliert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (2, 3) mittels Schlämmstrahlen mit Korund einer Korngrösse von 20 bis 100 (im, vorzugsweise 40 p.m, und Wasser bei einem Strahldruck von 4 bis 8 bar, vorzugsweise 6 bar, poliert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (2, 3) mit einer Schnur und Polierpaste längspoliert wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (2, 3) aus einem härtbaren oder nitrierbaren Stahl wie X40Cr13, 100MnCrW4, 34CrAIMo5, oder ETG 100 besteht.

11. Düse einer Düsenspinnvorrichtung hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers der Bohrungen (6) zu der Länge der Bohrungen zwischen 1:3 und 1:8 beträgt.

12. Düse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (6) einen Durchmesser von 0,3 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,5 mm, aufweisen, und der Kanal (4) einen Querschnitt mit einem Durchmesser von 2,0 mm bis 4,0 mm, vorzugsweise 2,5 mm, aufweist.

13. Düse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (6) einen Winkel (a, p) mit der Längsachse des Kanals von 30° bis 90°, vorzugsweise um 45°, bilden, und die Mündungen der Bohrungen (6) an der Aussenseite der Düse (2, 3) eine ebene Fläche (7) bilden, welche annähernd senkrecht zur Längsachse der Bohrung (6) steht.

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