CH691384A5 - Textilmaschinenteil mit eingelagerten Festschmierstoffen. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Textilmaschinenteil nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches. Die Erfindung ist eine Weiterentwicklung eines Teils gemäss der Patentanmeldung DE-A1 4 335 539.0 und dem CH-Patent 688 864. Es ist bekannt, die Notlaufeigenschaften von stark beanspruchten Teilen durch Festschmierstoffe zu verbessern, beispielsweise aus den folgenden Publikationen: - JP-OS-5-179 522 - JP-OSGM-4-92 567 - US-PS-5 086 615 - JP-OS-2-182 926 - JP-OSGM-5-777 - Artikel NI-P-BN Dispersion Coating for Cylinder aus der Schriftenreihe "PRAXIS-FORUM" (Autoren u.a. Suzuki Motor Company, Limited). Solche Festschmierstoffe gemäss den oben erwähnten Schriften eignen sich nur bedingt für Textilmaschinenteile nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs. Die bekannten Festschmierstoffe wie z.B. Teflon, Molybdän-Disulfid usw. können bei hoher mechanischer oder thermischer Belastung nicht bestehen, weshalb bisher durchwegs schlechte Erfahrungen mit Festschmierstoffen gesammelt wurden. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hoch beanspruchte Bauteile von Textilmaschinen so zu verbessern, dass Notlaufeigenschaften über das bis heute bekannte Ausmass erzielt werden. Insbesondere ist ein Festschmierstoff zu definieren, der eine hohe Temperaturbeständigkeit besitzt. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. Erfindungsgemäss wird bei einem Textilmaschinenteil, das entweder ganz - oder nur teilweise an seiner Oberfläche - vorzugsweise aus Metall-Phosphor und/oder Metall-Bor besteht, ein Festschmierstoff in Form eines weichen Nitrids in die Metall-Phosphor-Matrix oder Metall-Bor-Matrix beigegeben, wobei das Nitrid weicher als die Matrix ist. Die Stärke der Matrix kann durch geeignete Wärmebehandlungen erheblich gesteigert werden. Die Härtesteigerung wird durch die Bildung von keramischen Ausscheidungen in einer metallischen Matrix erzeugt. Diese wird deshalb in der Folge eine Metall-Keramik-Matrix genannt. Ein hartes Nitrid, beispielsweise kubisches Bornitrid, bekannt aus den japanischen Offenlegungsschriften 4-194 031 und 2 182 927, wäre als Festschmierstoff ungeeignet, könnte aber zur Verstärkung der Matrix beigefügt werden. Der Festschmierstoff kann als Dispersion in die Metall-Keramik-Matrix eingelagert werden. Im Falle einer Beschichtung des Bauteils aus einem beliebigen Werkstoff wird das Bauteil in ein Bad eingebracht. Das Bauteil kann teilweise oder ganz gesintert werden, sodass in diesem Fall die vorzugsweise aus legiertem Stahl bestehende Matrix und der Festschmierstoff zunächst vor der Formgebung in Pulverform vorliegen müssen. Als weiches Nitrid, das den Festschmierstoff darstellt, wird beispielsweise hexagonales Bornitrid oder Chromnitrid oder Aluminiumnitrid oder Eisennitrid verwendet. Im Fall einer Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils wird vorzugsweise eine Schichtdicke angestrebt. Als Metalle kommen Nickel, Kobalt, Eisen oder Kombinationen dieser Metalle in Frage, bevorzugt jedoch Eisen. Neben dem Festschmierstoff können in der Metall-Keramik-Matrix auch verstärkende Dispersionen vorkommen, beispielsweise feinkeramisches Korn, insbesondere Siliziumkarbid. Als Träger für die aufzubringende Metall-Keramik-Matrix mit dem Nitrid können beliebige Werkstoffe verwendet werden, beispielsweise Aluminium-, Magnesium-, Zinklegierungen oder Kunststoffe, die mit Füllstoffen, vorzugsweise Fasern, verstärkt sein können. Das Grundmaterial des Textilmaschinenteils kann durch spanende Bearbeitung, durch Umformung oder durch Giessen gewonnen werden. Phosphor und Bor werden bevorzugt mit 1 bis 15% bzw. 0.5 bis 5% des Massenanteils der Metall-Keramik-Matrix zugegeben. Für den Massenanteil des Phosphors bzw. des Bors mit 1 bis 15% bzw. 0.5 bis 5% ist deshalb jeweils ein grösserer Bereich angegeben, da je nach tribologischer Hauptbeanspruchung wie Abrasion, Tribooxidation, Erosion oder Ermüdung ein bestimmter Anteil an Phosphor oder Bor innerhalb des ganzen angegebenen Spektrums optimal ist. Teile gemäss vorstehender Beschreibung werden bevorzugt als Spinnringe oder Läufer für Ringspinnmaschinen, Rotoren, Rotorschäfte, Rotordeckel und Auflösewalzen für Rotorspinnmaschinen oder Düsen und Walzen zur Führung von Fasern oder Garnen ausgeführt. Auch schmiermittelfreie Gleitlager können aus Werkstoffen gemäss der Erfindung gefertigt werden. Wie bereits angedeutet, kann anstatt einer Beschichtung eines Bauteils das ganze Bauteil aus einer legierten Metall-Matrix (Stahl) mit dem Festschmierstoff hergestellt werden. Pulvermetallurgische Verfahren, die hier zur Anwendung kommen können, sind in der japanischen Patentanmeldung JP-OS-4-241 125 oder JP-OS-63-35 832 beschrieben. Damit das Nitrid als Festschmierstoff wirksam werden kann, muss seine Härte so bestimmt werden, dass bei Freilegung des Nitrids infolge der Betriebsbeanspruchung dieses als verschleissmindernder Schmierstoff wirksam werden kann, wobei die verschleissmindernde Wirkung sowohl bezüglich der Matrix als auch des Gegenkörpers angestrebt wird. Bevorzugt soll das Nitrid bei der Freilegung zu einem schützenden Schmierfilm auf der Matrix bzw. auf dem Gegenkörper umgewandelt werden.
Claims (16)
1. Textilmaschinenteil, bei dem zumindest der Verschleissbereich oder zumindest die Oberfläche eine Matrix aus Metall-Phosphor oder Metall-Bor oder aus legiertem Metall aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass als Festschmierstoff ein weiches Nitrid in die Matrix eingelagert ist, wobei das Nitrid weicher als die Matrix ist.
2. Teil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Festschmierstoff als Dispersion in die Matrix eingelagert ist.
3. Teil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix und der Festschmierstoff zusammengesintert sind.
4. Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitrid aus hexagonalem Bornitrid oder Chromnitrid oder Aluminiumnitrid oder Eisennitrid besteht.
5.
Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine Matrix-Schicht aufweist, welche auf ein Grundmaterial aufgebracht ist.
6. Teil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Nickel, Kobalt oder Eisen bzw. Kombinationen dieser Metalle, also Nickel-Kobalt, Kobalt-Eisen, Nickel-Eisen oder Nickel-Kobalt-Eisen ist.
7. Teil nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Verstärkung der Matrix-Schicht mittels keramischer und/oder metallischer Dispersionen.
8. Teil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Matrix-Schicht hartes feinkeramisches Korn, bevorzugt Silizium-Karbid, eingelagert ist.
9.
Teil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial des Teils aus einer Aluminium oder Magnesium- oder Zinklegierung oder aus Kunststoff mit oder ohne Füllstoffe bzw. Fasern besteht.
10. Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial des Teils durch spanende Bearbeitung, durch Umformung oder durch ein Giessverfahren geformt ist.
11. Teil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus Stahl mit dem Festschmierstoff.
12. Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitrid eine Härte zwischen 50 bis 1000 HV aufweist.
13. Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Matrix der Phosphorgehalt 1 bis 15% und/oder der Bor-Anteil 0.5 bis 5% ist.
14.
Verwendung des Teils nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Teil ein Spinnring oder Läufer einer Ringspinnmaschine ist.
15. Verwendung des Teils nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Teil ein Rotor, ein Rotorschaft, ein Rotordeckel oder eine Auflösewalze einer Rotorspinnmaschine ist.
16. Verwendung des Teils nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Teil eine Düse oder Walze oder ein faserführendes Teil ist.
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