[0001] Die Erfindung betrifft einen Spinn- oder Zwirnring sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
[0002] Beim Spinn- oder Zwirnring handelt es sich um einen Bestandteil einer sogenannten Ringspinnmaschine. Dieser Spinnmaschinen-Typ wird in der Spinnerei-Industrie sehr oft eingesetzt. Der Spinnring wirkt dabei mit auf dem Spinnring aufgesetzten Ringläufer zusammen. Diese Ringläufer rotieren mit hohen Geschwindigkeiten (30-50 m/s) auf den Spinnringen, was an den Kontaktflächen der beiden Teile zu hoher mechanischer und thermischer Belastung führt. Angestrebte Produktionssteigerungen machen noch höhere Rotationsgeschwindigkeit erforderlich und verschärfen dadurch die Belastung. Vermehrte Verschleiss- und Korrosionsschäden und schlechtes spinntechnisches Verhalten sind die Folge.
Durch Erreichen höherer Standzeiten sollten gleichzeitig die Kosten gesenkt werden.
[0003] Durch Beschichtung der Spinn- oder Zwirnringe mit entsprechenden Materialien konnten deren Betriebseigenschaften in den letzten Jahren verbessert werden. Allerdings konnte die Verschleissfestigkeit an der Kontaktfläche zwischen Spinn- oder Zwirnring und Ringläufer bei sehr hohen Läufergeschwindigkeiten (> 40 m/s) nicht im gewünschten Ausmass verbessert werden.
[0004] Die Herstellung eines Spinn- oder Zwirnringes ist beispielsweise in CH 690 779 beschrieben. Ein solcher Spinn- oder Zwirnring enthält einen aus Eisenwerkstoffen bestehenden Kern und weist einen kopfseitigen Flansch und einen Befestigungsflansch auf, die über einen Steg verbunden sind.
Bekannt sind auch noch weitere Herstellungsarten wie die Fertigung aus Rohrmaterial mit spanabhebenden Methoden.
[0005] Verfahren zur Verbesserung der Rostschutzeigenschaften von metallischen Maschinenteilen sind schon lange und in zahlreichen Varianten bekannt. Davon werden einige auch schon bei den hier vorliegenden Spinnringen eingesetzt, z.B., einfaches Oxidieren (Passivieren) der polierten Metalloberfläche, Brünieren und Phosphatieren, Verchromen, chemisches Vernickeln, Nickeldispersionsschichten etc.
[0006] CH 589 723 beschreibt ein Verfahren zum Beschichten von anorganischen Substraten mit Carbiden, Nitriden oder Carbonitriden.
[0007] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Spinn- oder Zwirnring zur Verfügung zu stellen, der einen verbesserte Verschleissfestigkeit und verbesserte Laufeigenschaften aufweist.
Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Spinn- oder Zwirnrings angegeben.
[0008] Das Problem wird gelöst durch einen Spinn- oder Zwirnring, welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, beziehungsweise durch ein Verfahren gemäss Anspruch 10. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0009] Ein erfindungsgemässer Spinn- oder Zwirnring weist einen Kern aus einem Eisenwerkstoff oder Sintermaterial (z.B. vergütbare Sinterstahlwerkstoffe mit verschiedenen Porositätsgraden bzw. Dichten) auf, auf dem mindestens teilweise eine Deckschicht angeordnet ist. Die Deckschicht besteht aus einer oder mehreren Lagen einer Oxidkeramik, Nitridkeramik, Carbidkeramik, Boridkeramik, einer Metall-Legierung oder Mischungen davon.
Die Dicke der Deckschicht beträgt weniger als 40 Nanometer (nm) (1/1 000 000 mm = der Millionste Teil eines Millimeters).
[0010] Die geringe Schichtdicke ergibt eine besonders gute Verbindung der Deckschicht mit dem Kern des Spinn- oder Zwirnrings. Die Deckschicht weist weniger Defekte auf, die beispielsweise durch mechanische Beanspruchung, wie sie beim Aufsetzen von Ringläufern entstehen, verursacht werden. Entgegen der in Fachkreisen verbreiteten Meinung lassen sich mit geringen Schichtdicken, d.h. Schichtdicken im Bereich von einigen Nanometern, nicht nur optische, chemische oder elektrische Eigenschaften der behandelten Oberfläche beeinflussen, sondern es werden auch die mechanischen Eigenschaften überraschend stark verbessert.
Daher haben die erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnringe insgesamt eine stark verbesserte Verschleissfestigkeit bei gleichzeitig günstigen Reibwerten für den Ringläufer. Die Verschleissfestigkeit gegenüber Spinn- oder Zwirnringen mit einer herkömmlichen Beschichtung ist signifikant höher, wodurch auch die Standzeiten verlängert werden. Dadurch sinken die Betriebskosten erheblich. Durch die Deckschicht hat der erfindungsgemässe Spinn- oder Zwirnring eine sehr gute Abriebfestigkeit und Korrosionsfestigkeit.
[0011] Die Deckschicht des erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnrings kann ein- oder mehrlagig sein.
Die Deckschicht weist eine Dicke von weniger als 40 nm, vorzugsweise von weniger als 30 nm und besonders bevorzugt von weniger als 20 nm, auf.
[0012] In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Nano-Oxidkeramik aus der Gruppe bestehend aus AIO3, TiO2, TiO, ZrO2, SiO2, SiO, ZnO, MgO, BeO, Cr2O3, InO3 oder Mischungen davon, ausgewählt.
[0013] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Nitridkeramik aus der Gruppe bestehend aus AlN, TiN, TiCN, Si3N4, TaN, GaN, BN, InN, CrN oder Mischungen davon ausgewählt.
[0014] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Carbidkeramik wird aus der Gruppe bestehend aus AlC, TiC, ZrC, Br4C, NbC, WC, TaC, HfC, C (Diamant), VC, CrC oder Mischungen davon, ausgewählt.
Deckschichten, die C(Diamant; auch Diamond like carbon (DLC) genannt)) umfassen, werden mittels PVD oder CVD aufgetragen.
[0015] In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Boridkeramik aus einer Gruppe bestehend aus AlB, TiB2, ZrB2, HfB2 oder Mischungen davon ausgewählt.
[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Deckschicht TiCN, besonders bevorzugt reines TiCN, das eine Härte von HV (Vickers-Härte) 0.025 von 2600 bis 3600 aufweist. TiCN ist hart und gleichzeitig relativ zäh, was es besonders geeignet als Deckschicht des erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnrings macht.
[0017] In einer bevorzugten Ausführungsform wird als erste Lage der Deckschicht auf dem Kern eine Lage aufgebracht, die TiN enthält. Es wäre auch möglich an Stelle von TiN andere Metallnitride oder Metallkarbide zu verwenden, wie zum Beispiel CrN CrC.
Die Titannitridschicht weist eine ausgesprochen gute Affinität zum Eisenwerkstoff auf, was langfristig die Stabilität des Spinn- oder Zwirnrings erhöht. So kann beispielsweise Materialabplatzungen vorgebeugt werden.
[0018] Der erfindungsgemässe Spinn- oder Zwirnring weist einen aus Eisenwerkstoffen bestehenden Kern auf, auf dem zumindest teilweise eine Deckschicht angeordnet ist. Diese Deckschicht enthält mehr als 80%, bevorzugt mehr als 95% Zink. Die auf dem Spinn- oder Zwirnring angeordnete Deckschicht enthält in bevorzugten Ausführungsformen neben dem Hauptbestandteil Zink eines oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Aluminium, Kupfer, Nickel oder Kobalt und Mischungen davon. Neben Zink können auch Zinklegierungen wie Zink-Aluminium, Zink-Kupfer, Zink-Aluminium-Kupfer, Zink-Eisen, oder Zink-Kobalt verwendet werden.
Dadurch wird die Verschleissfestigkeit noch weiter markant gesteigert. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Deckschicht Reinzink.
[0019] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Deckschicht vollflächig auf dem Kern aufgebracht.
[0020] Wird der Kern des Spinn- oder Zwirnrings aus Eisenwerkstoff gefertigt, kann hierfür jede beliebige Stahlform verwendet werden. Besonders geeignet für den Kern des Spinn- oder Zwirnrings sind jedoch Eisenwerkstoffe aus einem unlegiertem Werkzeugstahl, Kaltarbeitsstahl, einem Kugellagerstahl oder einem Schnellstahl. Spinn- oder Zwirnringe können auch aus Sintermaterial mittels Sinterverfahren hergestellt werden.
[0021] Der erfindungsgemässe Spinn- oder Zwirnring mit einem Kern aus Eisenwerkstoff oder Sintermaterial wird hergestellt, in dem der Kern zumindest teilweise mit einer Deckschicht überzogen wird.
Dabei wird in einem ersten Schritt der Kern in einer Reaktionskämmer auf 150 deg. bis 1200 deg. C erhitzt. In PVD-Verfahren beträgt die Temperatur 150 deg. C bis 500 deg. C. In CVD-Verfahren beträgt die Temperatur 600 deg. C bis 1200 deg. C. Anschliessend wird in eine Reaktionskämmer ein Abscheidungsgas eingeleitet, so dass auf der Oberfläche des Kerns eine Schicht mit Titancarbonitrid, Chromnitrid oder Vanadiumcarbid aufgetragen wird. Anschliessend wird der beschichtete Spinn- oder Zwirnring unter Schutzgas während 1 bis 2 Stunden langsam abgekühlt. Das langsame Abkühlen des beschichteten Spinn- oder Zwirnrings unter Schutzgas stellt einen wesentlichen Verfahrensschritt dar, denn nur so kann sichergestellt werden, dass die erhaltene Deckschicht eine kristallisierte Nadelstruktur aufweist, und damit eine sehr kleine Eigenspannung aufweist.
Die Grösse der Kristalle ist im Bereich von 5 bis 40 nm.
[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform wird der abgekühlte Spinn- oder Zwirnring nachgehärtet, in dem die Härtetemparatur dem Kernkohlenstoff angepasst wird, beispielsweise bei 840 deg. C und für 30 Minuten gehalten wird.
[0023] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der nachgehärtete Spinn- oder Zwirnring in einem Thermalbad (80 deg. C warmem Öl oder einem Warmbad bei 170-260 deg. C) abgeschreckt und bei 200 bis 350 deg. C während 0.5 bis 1.5 Stunden angelassen, das heisst, einer Wärmebehandlung unterzogen.
Dadurch erhält der Spinn- oder Zwirnring eine grössere Zähigkeit und Elastizität, was eine längere Betriebsdauer des Spinn- oder Zwirnring gewährleistet und sich ebenfalls sehr günstig auf die Schichthaftung auswirkt.
[0024] Die Beschichtung der Spinn- oder Zwirnring erfolgt mittels PVD- (physical vapor deposition), CVD- (chemical vapor deposition) oder Sol-Gel-Verfahren. Ebenfalls eingesetzt werden können Photolithographie-Verfahren zur Erzeugung von dreidimensionalen Strukturen und das Dip-Pen-Nanolithographie-Verfahren für partielle Beschichtungen.
[0025] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Oberfläche des Spinn- oder Zwirnring vor und/oder nach der Beschichtung zusätzlich poliert, so dass eine glatte Oberfläche erhalten wird.
Als Poliermittel eignen sich z.B. diamanthaltige Pasten oder Schleifmittel, welche über der Härte der Deckschicht liegen.
[0026] Der Kern wird vor der Beschichtung bevorzugt noch entfettet.
[0027] In einer bevorzugten Ausführungsform ist auf dem Kern des erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnrings mindestens teilweise eine Zwischenschicht angeordnet. Es sind auch mehrere Zwischenschichten, zum Beispiel aus unterschiedlichen Stoffen bestehende Zwischenschichten, möglich. Besonders bevorzugt wird die Zwischenschicht vollflächig auf dem Kern des Spinn- oder Zwirnrings, beziehungsweise der Oberfläche des Kerns, angeordnet. Die Zwischenschicht besteht aus einer oder mehreren Lagen einer Nano-Oxidkeramik, einer Nano-Nitridkeramik, einer Nano-Carbidkeramik, einer Nano-Boridkeramik, einem reinen Metall, einer Metall-Legierung oder Mischungen davon.
Zudem ist die Zwischenschicht verschieden von der Deckschicht. Das heisst, Zwischenschicht und Deckschicht bestehen aus verschiedenen Stoffen. Durch die Kombination der Zwischenschicht mit der Deckschicht ist es möglich die Oberflächeneigenschaften des erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnrings sehr gezielt zu steuern.
[0028] Ein reines Metall, wie hierin verwendet, enthält mindestens 95%, bevorzugt mindestens 98% und besonders bevorzugt mindestens 99% des betreffenden Metalls.
[0029] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Zwischenschicht aus einem reinen Metall oder einer Metall-Legierung. Besonders bevorzugte Metall-Legierungen sind Chrom-Legierungen oder Nickel-Legierungen. Zwischenschichten aus Chrom oder Chromlegierungen, die zum Schutz des Substrats (vorliegend des Kerns des Spinn- oder Zwirnrings) werden auch als Hartchrom bezeichnet.
Die Beschichtung der Spinn- oder Zwirnringe mit Metall-Legierungen, insbesondere mit Hartchrom und Nickel-Legierungen kann sowohl auf chemischem als auch auf elektrolytischem Wege erfolgen. Bevorzugte Metalle sind Chrom und Nickel. Bevorzugte Nickel-Legierungen sind NiP und NiB.
[0030] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Dicke der Zwischenschicht sehr klein gehalten, d.h., sie beträgt weniger als 40 nm, bevorzugt weniger als 30 nm und besonders bevorzugt weniger als 20 nm. Durch die sehr geringe Dicke der Zwischenschicht werden die Dimensionen der erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnringe praktisch nicht beeinflusst. Im Weiteren kann die Zwischenschicht (und auch die Deckschicht) selbst aus Nanopartikeln enthalten oder daraus bestehen. Nanopartikel bezeichnen einen Verbund von wenigen bis einigen tausend Atomen oder Molekülen.
Die Grösse liegt typischerweise bei 1 bis 100 Nanometern. Die Nanopartikel können auch nanokristallin sein, d.h. eine kristalline Struktur haben. Ein Nanokristall ist ein kristalliner Stoff, dessen Grösse im Bereich von Nanometern liegt, ein Nanopartikel mit einer grösstenteils kristallinen Struktur. Da viele der elektrischen und thermodynamischen Eigenschaften Nanopartikeln in Abhängigkeit zu ihrer Grösse stehen, kann die Ausprägung dieser Eigenschaften und somit die Oberflächeneigenschaften der erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnringe durch präzise Verarbeitung der Stoffe kontrolliert werden.
[0031] Die erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnringe können sowohl in Spinnereinen als auch in Zwirnereien verwendet werden.
Ihre guten Laufeigenschaften, wie zum Beispiel ihre guten Reibwerte und der geringe Verschleiss, kommen besonders vorteilhaft im Zusammenwirken mit (beschichteten) Ringläufern zur Geltung.
[0032] Die erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnringe mit einer Titancarbonitrid-Deckschicht können universell eingesetzt werden, sie sind aber insbesondere geeignet für Spinn- oder Zwirnringe, die relativ hohen Kräften ausgesetzt sind oder wenn eine Mangelschmierung vorliegt.
[0033] Die erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnringe mit einer Vanadiumcarbid-Deckschicht können ebenfalls universell eingesetzt werden, sind jedoch besonders bevorzugt, falls mit einer sehr hohen Laufgeschwindigkeit gearbeitet wird, da die Vanadiumcarbid Deckschicht ausgesprochen hart ist, d.h.
eine Härte von 3000-4000 HV aufweist.
[0034] Die erfindungsgemässen Spinn- oder Zwirnringe mit einer Chromnitrid-Deckschicht können ebenfalls universell eingesetzt werden, sind jedoch besonders bevorzugt bei der Herstellung von Mischgarnen, da die Deckschicht sehr korrosionsresistent ist und bei der Herstellung von synthetischen Garnen, Avivagen und chlorhaltige Fasern zum Einsatz kommen, was die Korrosion erhöht.
[0035] Der erfindungsgemässe Spinn- oder Zwirnring wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
<tb>Fig. 1<sep>eine Ausführungsform eines Spinn- oder Zwirnrings in Seitenansicht;
<tb>Fig. 2<sep>einen Grundriss einer Ausführungsform eines Spinn- oder Zwirnrings;
<tb>Fig. 3<sep>einen Querschnitt durch einen im Tiefziehverfahren hergestellten Spinn- oder Zwirnring;
<tb>Fig. 4a<sep>einen vergrösserten Querschnitt durch das Profil eines im Tiefziehverfahren hergestellten Spinn- oder Zwirnrings;
<tb>Fig. 4b<sep>einen Profilquerschnitt eines Spinnrings mit teilweise angeordneter Deckschicht;
<tb>Fig. 4c<sep>einen weiteren Profilquerschnitt eines Spinnrings mit teilweise angeordneter Deckschicht;
<tb>Fig. 4d<sep>einen weiteren Profilquerschnitt eines Spinn- oder Zwirnringes mit vollflächig angeordneter Deckschicht;
<tb>Fig. 5<sep>einen Querschnitt durch einen gedrehten (spanabhebendes Verfahren) Spinn- oder Zwirnring
<tb>Fig. 6a<sep>einen vergrösserten Profilquerschnitt eines gedrehten Spinnrings;
<tb>Fig. 6b<sep>einen Profilquerschnitt eines gedrehten Spinn- oder Zwirnrings mit teilweise angeordneter Deckschicht;
<tb>Fig. 6c<sep>einen weiteren Profilquerschnitt eines gedrehten Spinnrings mit teilweise angeordneter Deckschicht;
<tb>Fig. 6d<sep>einen Profilquerschnitt eines gedrehten Spinn- oder Zwirnringes mit vollflächig angeordneter Deckschicht;
<tb>Fig. 7a<sep>einen Grundriss einer Ausführungsform eines zweiteiligen Spinn oder Zwirnrings;
<tb>Fig. 7b<sep>eine Seitenansicht eines zweiteiligen Spinn- oder Zwirnrings;
<tb>Fig. 7c<sep>eine Ausführungsform eines zweiteiligen Spinn- oder Zwirnringes von unten;
<tb>Fig. 7d<sep>eine perspektivische Ansicht eines zweiteiligen Spinn- oder Zwirnrings;
<tb>Fig. 7e<sep>eine weitere perspektivische Ansicht eines zweiteiligen Spinn- oder Zwirnrings.
[0036] In Fig. 1 wird ein Spinn- oder Zwirnring 1 gezeigt, wie er typischerweise in Ringspinn- oder Zwirnspinnmaschinen zum Einsatz kommt. Der hier gezeigte Spinn- oder Zwirnring 1 wurde in einem Tiefziehverfahren hergestellt. Der Spinnring 1 weist einen kopfseitigen Flansch 5 auf, der über einen Steg 10 mit dem am unteren Rand liegenden Befestigungsflansch 15 verbunden ist. Der Flansch 5 ist so auf dem Steg 10 angeordnet, dass er radial sowohl nach innen wie auch nach aussen über den Steg 10 ragt. Für sich alleine betrachtet, bilden der Steg 10 und der kopfseitige Flansch 5 ein T-förmiges Profil. Der am unteren Rand liegende Befestigungsflansch 15 dagegen ragt nur radial nach aussen über den Steg 10.
Zusammengenommen bilden der Steg 10 und der Befestigungsflansch 15 also ein L-förmiges Profil. Es wären aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Befestigungsflansch radial nach aussen und/oder nach innen ragt. Die mit dem Spinn- oder Zwirnring zusammenwirkenden Ringläufer werden auf den kopfseitigen Flansch 5 aufgesetzt. Die Spinn- oder Zwirnringe werden beispielsweise durch Verschraubung oder mittels Klemmelementen an der Ringbank befestigt.
[0037] Fig. 2 zeigt einen Grundriss eines Spinn- oder Zwirnrings 1. Sichtbar sind hier lediglich der kopfseitige Flansch 5 und teilweise der Befestigungsflansch 15. Der äussere Rand des Befestigungsflansches 15 ragt über den äusseren Rand des kopfseitigen Flansches hinaus. Der Steg 10 ist hingegen vollkommen verdeckt.
[0038] Fig. 3 zeigt den Aufriss eines in der Mitte durchgeschnittenen Spinn- oder Zwirnringes 1.
Deutlich zu sehen sind in dieser Ansicht, wie der innere Rand des unten liegenden Befestigungsflansches 15 bündig an den Steg 10 anschliesst und mit diesem zusammengenommen das bereits oben erwähnte L-förmige Profil bildet. Ebenfalls deutlich zu sehen ist wie der kopfseitige Flansch 5 auf dem Steg 10 aufsitzt und mit diesem ein T-förmiges Profil bildet. Der ins Ring-Innere ragende Teil des kopfseitigen Flansches 5 ist grösser als die nach aussen ragende Partie. Dies hat ein asymmetrisches T-Profil zur Folge.
[0039] Fig. 4a zeigt einen vergrösserten Profilquerschnitt eines Spinn- und Zwirnringes 1. Der Spinnring weist einen aus Eisenwerkstoffen bestehenden Kern 20 auf. Der Eisenwerkstoff des Kerns ist vorzugsweise ein unlegierter oder niedrig legierter Stahl. Der Kern wird vor der Beschichtung vorzugsweise gehärtet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche des Kerns vor der Beschichtung poliert. Dadurch wird eine optimale Schichthaftung der Deckschicht auf dem Kern gewährleistet.
[0040] Fig. 4b zeigt einen Profilquerschnitt durch einen im Tiefziehverfahren hergestellten Spinnring. Der Kern 20 des Spinnrings bildet die drei formbestimmenden Teile, nämlich den kopfseitigen Flansch 5, den Steg 10 und den am unteren Rand liegende Befestigungsflansch 15. Im abgebildeten Beispiel ist auf dem kopfseitigen Flansch 5 eine erfindungsgemässe Deckschicht 25 mit dem Hauptbestandteil Zink angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Deckschicht 25 mehr also 80%, in weiteren bevorzugten Ausführungsformen mehr als 95% beziehungsweise mehr als 99% Zink. Die Deckschicht 25 kann nach ihrem Aufbringen chromatiert, chromitiert bzw. passiviert werden.
Je nach Farbe der Chromatierung spricht man von Gelb-, Oliv-, Blau- oder Schwarzchromatierung. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Deckschicht 25 mit einem Lack versiegelt. Der kopfseitige Flansch 5 ist jener Teil des Spinn- oder Zwirnringes 1, auf den die Ringläufer aufgesetzt werden und auf dem sie während des Betriebes der Ringspinn- oder Zwirnmaschine mit grosser Geschwindigkeit rotieren. Daher finden sich am kopfseitigen Flansch 5 auch die mechanisch und thermisch am stärksten belasteten Bereiche, die gleichzeitig mit guten Gleiteigenschaften ausgestattet sein müssen, was durch die Deckschicht 25 gegeben ist.
[0041] Die Fig. 4c zeigt wiederum einen Profilquerschnitt durch einen Spinnring 1 auf dem teilweise eine Deckschicht 25 angeordnet ist.
Die erfindungsgemässe Deckschicht 25 ist hier jedoch nicht nur auf dem kopfseitigen Flansch 5 sondern auch auf dem an den kopfseitigen Flansch anschliessenden Teil des Steges 10 angeordnet. Selbstverständlich ist die gezeigte Anordnung der erfindungsgemässen Deckschicht 25, die sich ungefähr bis in die Hälfte des Steges erstreckt, nicht zwingend. Ebenso ist möglich, dass die Deckschicht 25 weiter oder weniger weit in Richtung des Befestigungsflansches 15 angeordnet ist.
[0042] Die Fig. 4d zeigt schliesslich einen Profilquerschnitt durch einen Spinn- oder Zwirnring 1, bei welchem auf dem Kern 20 eine vollflächige erfindungsgemässe Deckschicht 25 angeordnet ist.
Vollflächig heisst, dass die Deckschicht 25 sowohl auf dem kopfseitigen Flansch 5, dem Steg 10 und dem Befestigungsflansch 15 angeordnet ist.
[0043] Fig. 5 zeigt den Aufriss eines in der Mitte durchgeschnittenen Spinn- oder Zwirnringes 1. Im Gegensatz zu den in den Fig. 1-4d gezeigten Spinn- oder Zwirnringen ist der hier abgebildete Spinnring "gedreht", d.h., mittels eines spanabhebenden Verfahrens hergestellt worden. Deutlich zu sehen ist hier, wie der innere Rand des unten liegenden Befestigungsflansches 15 nicht bündig an den Steg 10 anschliesst, ein ins Innere des Spinnringes 1 hineinragt. Zusammen mit dem Steg 10 ist wieder ein L-förmiges Profil erkennbar, wobei der horizontale Teil des L-förmigen Profils, d.h. der Befestigungsflansch 15, dicker ist als der vertikale Teil des L-förmigen Profils, d.h. der Steg 10.
Auch deutlich zu sehen ist wie der kopfseitige Flansch 5 auf dem Steg 10 aufsitzt und mit diesem ein T-förmiges Profil bildet. Der ins Ring-Innere ragende Teil des kopfseitigen Flansches 5 ist grösser als die nach aussen ragende Partie. Dies hat ein asymmetrisches T-Profil zur Folge.
[0044] Fig. 6a zeigt einen vergrösserten Profilquerschnitt eines gedrehten Spinn- und Zwirnringes 1. Der Spinnring weist analog zu dem in Fig. 4a gezeigten gezogenen Spinnring 1 einen aus Eisenwerkstoffen bestehenden Kern 20 auf, der die drei Teile des Spinnringes 1 bildet, nämlich den kopfseitigen Flansch 5, den Befestigungsfuss 15 und den beide verbindenden Steg 10.
[0045] Fig. 6b zeigt einen gedrehten Spinn- oder Zwirnring 1.
Analog zu dem in Fig. 4b gezeigten gezogenen Spinnring 1 ergibt sich auch hier die grösste mechanische und thermische Belastung durch die rotierenden Ringläufer am kopfseitigen Flansch 5, auf dem eine erfindungsgemässe Deckschicht 25 angeordnet ist.
[0046] Fig. 6c zeigt analog zu dem in Fig. 4c gezeigten gezogenen Spinnring 1 einen gedrehten Spinn- oder Zwirnring 1, bei dem sowohl auf dem kopfseitigen Flansch 5 als auch teilweise auf dem Steg 10 eine erfindungsgemässe Deckschicht 25 angeordnet ist. Die erfindungsgemässe Deckschicht 25 auf dem Steg 10 ist auf der dem kopfseitigen Flansch 5 zugewandten Hälfte angeordnet.
Dies bringt den Vorteil, dass der Spinnring 1 durch die Deckschicht 25 auch dann vor mechanischen und thermischem Stress geschützt ist, wenn die Ringläufer aufgrund der Fadenspannung seitlich verkippt rotieren.
[0047] Fig. 6d zeigt analog zu dem in Fig. 4d gezeigten gezogenen Spinn- oder Zwirnring 1 wiederum einen vergrösserten Profilquerschnitt durch einen gedrehten Spinn- oder Zwirnring 1, bei welchem auf dem kopfseitigen Flansch 5, dem Steg 10 und dem Befestigungsflansch 15 eine erfindungsgemässe Deckschicht 25 angeordnet ist. Die Deckschicht 25 ist also vollflächig auf dem Kern 20 angeordnet.
[0048] Fig. 7a zeigt eine Ausführungsform eines zweiteiligen Spinn- oder Zwirnrings 1. Der Spinn- oder Zwirnring umfasst dabei einen Halter 2 und eine Krone 3.
Durch die Zweiteiligkeit des Spinn- oder Zwirnrings 1 können für die gleiche Krone 3 unterschiedliche Halter 2 verwendet werden, womit den Erfordernissen verschiedener Spinnmaschinentypen Rechnung getragen werden kann.
[0049] Fig. 7b zeigt einen zweiteiligen Spinn- oder Zwirnring 1 in Seitenansicht. Die Krone 2 ist auf dem Halter 3 angeordnet, wobei die Krone 2 einen kopfseitigen Flansch 5 und einen Steg 10 aufweist.
[0050] Fig. 7c zeigt einen zweiteiligen Spinn- oder Zwirnring von unten. Dabei ist der Halter 3 und die Krone 2 sichtbar. Letztere wird jedoch durch den Halter 3 teilweise verdeckt. Der Halter 3 eines zweiteiligen Spinn- oder Zwirnrings entspricht dem Befestigungsflansch 15 (auch Befestigungsfuss genannt) eines einteiligen Spinn- oder Zwirnrings.
[0051] Fig. 7d zeigt einen zweiteiligen Spinn- oder Zwirnring 1 in perspektivischer Darstellung.
Im Vordergrund zu sehen ist dabei der Halter 3, der die Krone 2 teilweise verdeckt.
[0052] Fig. 7e zeigt einen zweiteiligen Spinn- oder Zwirnring 1 wiederum in perspektivischer Darstellung. Dabei ist im Vordergrund die Krone 2 zu sehen, die den Halter 3 teilweise verdeckt.
[0053] Der erfindungsgemässe Spinn- oder Zwirnring wird erhalten, indem der vorzugsweise gehärtete, polierte und entfettete Kern in einer Reaktionskammer auf 700 deg. bis 1200 deg. C erhitzt wird. Dabei reduziert sich die Härte im Kern auf HV 100-400. Anschliessend wird gemäss dem CVD Verfahren (chemical vapor deposition) ein Abscheidungsgas in die Reaktionskammer eingeleitet. Falls die Deckschicht Titancarbonitrid enthält wird als Abscheidungsgas CH3CN und TiCl4 verwendet (Nanotitancarbonitrid-Deckschicht).
Die Abscheidungsgase, die bei der Herstellung der Nanochromnitrid-Schicht oder Nanovanadiumcarbid-Schicht verwendet werden, sind dem Fachmann bekannt. Auf der Oberfläche des Kerns wird dabei eine Schicht mit Titancarbonitrid, Chromnitrid oder Vanadiumcarbid aufgetragen. Dieses Verfahren kann mehrfach angewendet werden, so dass mehrere Lagen der Deckschicht entstehen. Zwischen dem Aufbringen der einzelnen Lagen der Deckschicht wird der Spinn- oder Zwirnring jeweils vorzugsweise gekühlt. Anschliessend wird der beschichtete Spinn- oder Zwirnring unter Schutzgas, vorzugsweise unter Stickstoff, während 1 bis 2 Stunden, vorzugsweise 2 Stunden, abgekühlt. Die so erhaltene Deckschicht weist eine kristallisierte Nadelstruktur auf. Der so erhaltene Spinn- oder Zwirnring wird anschliessend vorzugsweise nachgehärtet, in heissem Öl oder Warmbad abgeschreckt und bei 285 deg.
C 1 Stunde angelassen. Schliesslich können der Spinn- oder Zwirnring noch poliert werden, um eine fadenfeine Oberfläche zu erhalten.
The invention relates to a spinning or twisting ring and a method for its production.
When spinning or twisting ring is a part of a so-called ring spinning machine. This spinning machine type is very often used in the spinning industry. The spinning ring acts together with attached on the spinning ring ring rotor. These ring rotors rotate at high speeds (30-50 m / s) on the spinning rings, resulting in the contact surfaces of the two parts to high mechanical and thermal stress. Desired increases in production require even higher rotational speed and thereby exacerbate the burden. Increased wear and corrosion damage and poor spinning behavior are the result.
By achieving longer service lives, costs should be reduced at the same time.
By coating the spinning or twisting rings with appropriate materials whose operating properties have been improved in recent years. However, the wear resistance at the contact surface between spinning or twist ring and ring traveler at very high rotor speeds (> 40 m / s) could not be improved to the desired extent.
The preparation of a spinning or twisting ring is described for example in CH 690 779. Such a spinning or twisting ring contains a core made of iron materials and has a head-side flange and a mounting flange, which are connected via a web.
Also known are other production methods such as the production of pipe material with machining methods.
Methods for improving the anti-rust properties of metallic machine parts have been known for a long time and in numerous variants. Of these, some are already used in the spinning rings herein, for example, easy oxidation (passivation) of the polished metal surface, burnishing and phosphating, chrome plating, chemical nickel plating, nickel dispersion layers, etc.
[0006] CH 589 723 describes a process for coating inorganic substrates with carbides, nitrides or carbonitrides.
The object of the present invention is to provide a spinning or twisting ring which has improved wear resistance and improved running properties.
In addition, a method for producing such a spinning or twisting ring is specified.
The problem is solved by a spinning or twisting ring, which has the features specified in claim 1, or by a method according to claim 10. Further preferred embodiments are the subject of the dependent claims.
A spinning or twisting ring according to the invention has a core made of a ferrous material or sintered material (for example heat-treatable sintered steel materials with different degrees of porosity or densities), on which at least partially a cover layer is arranged. The cover layer consists of one or more layers of an oxide ceramic, nitride ceramics, carbide ceramics, boride ceramics, a metal alloy or mixtures thereof.
The thickness of the cover layer is less than 40 nanometers (nm) (1/1 000 000 mm = the millionth part of a millimeter).
The small layer thickness results in a particularly good connection of the cover layer with the core of the spinning or twisting ring. The cover layer has fewer defects that are caused, for example, by mechanical stress, such as those resulting from the fitting of ring travelers. Contrary to the opinion prevalent in the art, with low layer thicknesses, i. Layer thicknesses in the range of a few nanometers, not only affect optical, chemical or electrical properties of the treated surface, but it also improves the mechanical properties surprisingly strong.
Therefore, the spinning or twisting rings according to the invention as a whole have a greatly improved wear resistance with at the same time favorable coefficients of friction for the ring traveler. The wear resistance against spinning or twisting rings with a conventional coating is significantly higher, which also extends the service life. This reduces the operating costs considerably. Due to the cover layer of the inventive spinning or twisting ring has a very good abrasion resistance and corrosion resistance.
The cover layer of the spinning or twisting ring according to the invention may be single or multi-layered.
The cover layer has a thickness of less than 40 nm, preferably less than 30 nm, and more preferably less than 20 nm.
In a preferred embodiment, the nano-oxide ceramic is selected from the group consisting of AIO3, TiO2, TiO, ZrO2, SiO2, SiO, ZnO, MgO, BeO, Cr2O3, InO3 or mixtures thereof.
In a further preferred embodiment, the nitride ceramic is selected from the group consisting of AlN, TiN, TiCN, Si 3 N 4, TaN, GaN, BN, InN, CrN or mixtures thereof.
In a further preferred embodiment, the carbide ceramic is selected from the group consisting of AlC, TiC, ZrC, Br4C, NbC, WC, TaC, HfC, C (diamond), VC, CrC or mixtures thereof.
Coatings comprising C (diamond, also called diamond like carbon (DLC)) are applied by PVD or CVD.
In a preferred embodiment, the boride ceramic is selected from a group consisting of AlB, TiB2, ZrB2, HfB2 or mixtures thereof.
In a preferred embodiment, the cover layer TiCN, particularly preferably pure TiCN, which has a hardness of HV (Vickers hardness) 0.025 from 2600 to 3600. TiCN is hard and at the same time relatively tough, which makes it particularly suitable as a cover layer of the inventive spinning or twisting ring.
In a preferred embodiment, a layer is applied as the first layer of the cover layer on the core, which contains TiN. It would also be possible to use other metal nitrides or metal carbides instead of TiN, such as CrN CrC.
The titanium nitride layer has a very good affinity for the iron material, which in the long term increases the stability of the spinning or twisting ring. For example, material chipping can be prevented.
The spinning or twisting ring according to the invention has a core consisting of ferrous materials, on which at least partially a covering layer is arranged. This topcoat contains more than 80%, preferably more than 95% zinc. The cover layer arranged on the spinning or twist ring contains in preferred embodiments, in addition to the main constituent zinc, one or more elements selected from the group consisting of iron, aluminum, copper, nickel or cobalt and mixtures thereof. Besides zinc, zinc alloys such as zinc-aluminum, zinc-copper, zinc-aluminum-copper, zinc-iron, or zinc-cobalt can also be used.
As a result, the wear resistance is further increased significantly. In a preferred embodiment, the cover layer contains pure zinc.
In a particularly preferred embodiment, the cover layer is applied over the entire surface of the core.
If the core of the spinning or twisting ring made of iron material, any steel form can be used for this purpose. However, particularly suitable for the core of the spinning or twisting ring are iron materials of a non-alloy tool steel, cold work steel, a ball bearing steel or a high-speed steel. Spinning or twist rings can also be made of sintered material by means of sintering.
The inventive spinning or twisting ring with a core of iron material or sintered material is prepared in which the core is at least partially coated with a cover layer.
In a first step, the core is heated to 150 ° C in a reaction chamber. up to 1200 deg. C heated. In PVD process the temperature is 150 deg. C up to 500 deg. C. In CVD method the temperature is 600 deg. C up to 1200 deg. C. Subsequently, a deposition gas is introduced into a reaction chamber, so that a layer of titanium carbonitride, chromium nitride or vanadium carbide is applied to the surface of the core. Subsequently, the coated spinning or twisting ring is slowly cooled under inert gas for 1 to 2 hours. The slow cooling of the coated spinning or twisting ring under protective gas is an essential step in the process, because this is the only way to ensure that the covering layer obtained has a crystallized needle structure, and thus has a very low residual stress.
The size of the crystals is in the range of 5 to 40 nm.
In a preferred embodiment, the cooled spinning or twisting ring is postcured, in which the hardening temperature is adapted to the core carbon, for example at 840 deg. C and kept for 30 minutes.
In a further preferred embodiment, the post-hardened spinning or twist ring is quenched in a thermal bath (80 ° C. warm oil or a warm bath at 170-260 ° C.) and heated at 200 to 350 ° C. C tempered for 0.5 to 1.5 hours, that is, subjected to a heat treatment.
This gives the spinning or twisting ring a greater toughness and elasticity, which ensures a longer service life of the spinning or twisting ring and also has a very favorable effect on the layer adhesion.
The coating of the spinning or twisting ring by means of PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition) or sol-gel method. Also useful are photolithographic processes for creating three-dimensional structures and the dip-pen nanolithography process for partial coatings.
In a preferred embodiment of the invention, the surface of the spinning or twisting ring is additionally polished before and / or after the coating, so that a smooth surface is obtained.
As polishing agents are suitable, e.g. diamond-containing pastes or abrasives which are above the hardness of the topcoat.
The core is preferably still degreased prior to coating.
In a preferred embodiment, an intermediate layer is at least partially disposed on the core of the spinning or twisting ring according to the invention. There are also several intermediate layers, for example, consisting of different materials intermediate layers possible. Particularly preferably, the intermediate layer is arranged over the entire surface of the core of the spinning or twisting ring, or the surface of the core. The intermediate layer consists of one or more layers of a nano-oxide ceramic, a nano-nitride ceramic, a nano-carbide ceramic, a nano-boride ceramic, a pure metal, a metal alloy or mixtures thereof.
In addition, the intermediate layer is different from the cover layer. This means that the intermediate layer and top layer are made of different materials. By combining the intermediate layer with the cover layer, it is possible to control the surface properties of the inventive spinning or twisting ring in a very targeted manner.
A pure metal as used herein contains at least 95%, preferably at least 98% and most preferably at least 99% of the metal of interest.
In a further preferred embodiment, the intermediate layer consists of a pure metal or a metal alloy. Particularly preferred metal alloys are chromium alloys or nickel alloys. Intermediate layers of chromium or chromium alloys used to protect the substrate (in this case the core of the spinning or twisting ring) are also referred to as hard chrome.
The coating of the spinning or twisting rings with metal alloys, in particular with hard chrome and nickel alloys, can take place both chemically and electrolytically. Preferred metals are chromium and nickel. Preferred nickel alloys are NiP and NiB.
In another preferred embodiment, the thickness of the intermediate layer is kept very small, that is, it is less than 40 nm, preferably less than 30 nm and particularly preferably less than 20 nm. Due to the very small thickness of the intermediate layer, the dimensions of inventive spinning or twisting rings practically not affected. Furthermore, the intermediate layer (and also the cover layer) itself may contain or consist of nanoparticles. Nanoparticles denote a composite of a few to a few thousand atoms or molecules.
The size is typically from 1 to 100 nanometers. The nanoparticles may also be nanocrystalline, i. have a crystalline structure. A nanocrystal is a crystalline material whose size is in the range of nanometers, a nanoparticle with a largely crystalline structure. Since many of the electrical and thermodynamic properties of nanoparticles are dependent on their size, the expression of these properties and thus the surface properties of the inventive spinning or twisting rings can be controlled by precise processing of the substances.
The inventive spinning or twisting rings can be used both in spinning as well as in twisting.
Their good running properties, such as their good coefficients of friction and low wear, are particularly advantageous in conjunction with (coated) ring travelers to advantage.
The inventive spinning or twisting rings with a titanium carbonitride cover layer can be used universally, but they are particularly suitable for spinning or twisting rings, which are exposed to relatively high forces or if there is a lack of lubrication.
The spinning or twisting rings according to the invention with a vanadium carbide covering layer can also be used universally, but are particularly preferred if working at a very high running speed, since the vanadium carbide covering layer is extremely hard, i.
has a hardness of 3000-4000 HV.
The inventive spinning or twisting rings with a chromium nitride cover layer can also be used universally, but are particularly preferred in the production of blended yarns, since the top layer is very resistant to corrosion and in the production of synthetic yarns, finishing and chlorine-containing fibers used come, which increases the corrosion.
The spinning or twisting ring according to the invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings. It shows purely schematically:
<Tb> FIG. 1 <sep> an embodiment of a spinning or twisting ring in side view;
<Tb> FIG. Fig. 2 is a plan view of an embodiment of a spinning or twisting ring;
<Tb> FIG. 3 <sep> a cross-section through a spinning or twisting ring produced by thermoforming;
<Tb> FIG. 4a is an enlarged cross-sectional view of the profile of a spun or twisted ring produced by deep drawing;
<Tb> FIG. 4b <sep> a profile cross section of a spinning ring with partially arranged cover layer;
<Tb> FIG. 4c <sep> another profile cross section of a spinning ring with partially arranged cover layer;
<Tb> FIG. 4d <sep> another profile cross section of a spinning or twisting ring with cover layer arranged over the entire area;
<Tb> FIG. 5 <sep> a cross section through a twisted (cutting process) spinning or twisting ring
<Tb> FIG. 6a <sep> an enlarged profile cross-section of a rotated spinning ring;
<Tb> FIG. 6b <sep> a profile cross-section of a twisted spinning or twisting ring with partially arranged covering layer;
<Tb> FIG. 6c <sep> another profile cross-section of a rotated spinning ring with partially arranged cover layer;
<Tb> FIG. 6d <sep> a profile cross-section of a twisted spinning or twisting ring with cover layer arranged over the entire area;
<Tb> FIG. Fig. 7a is a plan view of one embodiment of a two-piece spinning or twisting ring;
<Tb> FIG. 7b <sep> is a side view of a two-part spinning or twisting ring;
<Tb> FIG. 7c <sep> an embodiment of a two-part spinning or twisting ring from below;
<Tb> FIG. Fig. 7d <sep> is a perspective view of a two-part spinning or twisting ring;
<Tb> FIG. 7e <sep> another perspective view of a two-piece spun or twisted ring.
In Fig. 1, a spinning or twisting ring 1 is shown, as is typically used in ring spinning or twisting spinning machines. The spinning or twisting ring 1 shown here was produced in a deep-drawing process. The spinning ring 1 has a head-side flange 5 which is connected via a web 10 with the mounting flange 15 located at the lower edge. The flange 5 is arranged on the web 10 in such a way that it projects radially beyond the web 10 both inwards and outwards. Considered alone, the web 10 and the head-side flange 5 form a T-shaped profile. By contrast, the fastening flange 15 located at the lower edge projects radially outward beyond the web 10.
Taken together, the web 10 and the mounting flange 15 thus form an L-shaped profile. However, embodiments would also be conceivable in which the fastening flange protrudes radially outwards and / or inwards. The cooperating with the spinning or twist ring travelers are placed on the head flange 5. The spinning or twisting rings are fastened, for example by screwing or by means of clamping elements on the ring rail.
Visible are here only the head-side flange 5 and partially the mounting flange 15. The outer edge of the mounting flange 15 protrudes beyond the outer edge of the head-side flange addition. The web 10, however, is completely hidden.
FIG. 3 shows the elevation of a spinning or twisting ring 1 cut through in the middle.
Clearly visible in this view, as the inner edge of the underlying mounting flange 15 connects flush with the web 10 and taken together this forms the above-mentioned L-shaped profile. Also clearly visible is how the head-side flange 5 is seated on the web 10 and forms a T-shaped profile with this. The projecting into the ring-inner part of the head-side flange 5 is larger than the outwardly projecting batch. This results in an asymmetric T-profile.
4a shows an enlarged profile cross-section of a spinning and twisting ring 1. The spinning ring has a core 20 made of iron materials. The iron material of the core is preferably an unalloyed or low alloy steel. The core is preferably cured prior to coating.
In a preferred embodiment, the surface of the core is polished prior to coating. This ensures optimal layer adhesion of the cover layer on the core.
FIG. 4b shows a profile cross-section through a spinning ring produced by the deep-drawing process. The core 20 of the spinning ring forms the three shape-determining parts, namely the head-side flange 5, the web 10 and the mounting flange 15 lying at the bottom. In the example shown, a covering layer 25 according to the invention with the main component zinc is arranged on the head-side flange 5. In a preferred embodiment, the cover layer 25 contains more than 80%, in other preferred embodiments more than 95% or more than 99% zinc. The cover layer 25 can be chromated, chromitized or passivated after its application.
Depending on the color of the chromating one speaks of yellow, olive, blue or black chromating. In another preferred embodiment, the cover layer 25 is sealed with a lacquer. The head-side flange 5 is that part of the spinning or twisting ring 1, on which the ring travelers are placed and on which they rotate at high speed during operation of the ring spinning or twisting machine. Therefore, the mechanically and thermally most heavily loaded areas, which must be equipped with good sliding properties at the same time, which is given by the cover layer 25, can be found on the head-side flange 5.
Fig. 4c again shows a profile cross section through a spinning ring 1 on which a cover layer 25 is partially arranged.
However, the cover layer 25 according to the invention is arranged not only on the head-side flange 5 but also on the part of the web 10 adjoining the head-side flange. Of course, the arrangement shown the inventive cover layer 25, which extends approximately to half of the web, not mandatory. It is also possible that the cover layer 25 is arranged further or less far in the direction of the mounting flange 15.
Finally, FIG. 4 d shows a profile cross-section through a spinning or twisting ring 1, in which a full-surface covering layer 25 according to the invention is arranged on the core 20.
Full surface means that the cover layer 25 is arranged on both the head-side flange 5, the web 10 and the mounting flange 15.
Fig. 5 shows the elevation of a centered in the middle spinning or twisting ring 1. In contrast to the spinning or twisting rings shown in Figs. 1-4d of the spinning ring shown here is "rotated", ie, by means of a cutting Process has been prepared. Clearly visible here is how the inner edge of the underlying mounting flange 15 is not flush with the web 10, one protrudes into the interior of the spinning ring 1. Together with the web 10, an L-shaped profile is again recognizable, the horizontal part of the L-shaped profile, i. the attachment flange 15 is thicker than the vertical part of the L-shaped profile, i. the bridge 10.
Also clearly visible as the head-side flange 5 is seated on the web 10 and forms a T-shaped profile with this. The projecting into the ring-inner part of the head-side flange 5 is larger than the outwardly projecting batch. This results in an asymmetric T-profile.
Fig. 6a shows an enlarged profile cross-section of a rotated spinning and twisting ring 1. The spinning ring has, analogous to the drawn in Fig. 4a drawn spinning ring 1 a consisting of iron core 20, which forms the three parts of the spinning ring 1, namely the head-side flange 5, the mounting foot 15 and the two connecting web 10th
FIG. 6 b shows a twisted spinning or twisting ring 1.
Analogous to the drawn spinning ring 1 shown in FIG. 4b, the greatest mechanical and thermal stress also results here through the rotating ring travelers on the head-side flange 5, on which a covering layer 25 according to the invention is arranged.
6c shows, analogously to the drawn spinning ring 1 shown in FIG. 4c, a twisted spinning or twisting ring 1 in which a covering layer 25 according to the invention is arranged both on the head-side flange 5 and partially on the web 10. The cover layer 25 according to the invention on the web 10 is arranged on the half facing the head-side flange 5.
This has the advantage that the spinning ring 1 is protected by the cover layer 25 from mechanical and thermal stress, even if the ring travelers rotate laterally tilted due to the thread tension.
Fig. 6d shows analogous to the drawn in Fig. 4d drawn spinning or twisting ring 1 again an enlarged profile cross-section through a twisted spinning or twisting ring 1, in which on the head-side flange 5, the web 10 and the mounting flange 15 a Cover layer 25 according to the invention is arranged. The cover layer 25 is thus arranged over the entire surface of the core 20.
7a shows an embodiment of a two-part spinning or twisting ring 1. The spinning or twisting ring comprises a holder 2 and a crown 3.
Due to the bipartite of the spinning or twisting ring 1 3 different holder 2 can be used for the same crown, so that the needs of different types of spinning machine can be taken into account.
Fig. 7b shows a two-part spinning or twisting ring 1 in side view. The crown 2 is arranged on the holder 3, the crown 2 having a head-side flange 5 and a web 10.
Fig. 7c shows a two-part spinning or twisting ring from below. In this case, the holder 3 and the crown 2 is visible. The latter, however, is partially covered by the holder 3. The holder 3 of a two-part spinning or twisting ring corresponds to the mounting flange 15 (also called mounting foot) of a one-piece spinning or twisting ring.
Fig. 7d shows a two-part spinning or twisting ring 1 in a perspective view.
In the foreground is the holder 3, which partly covers the crown 2.
Fig. 7e shows a two-part spinning or twisting ring 1 in turn in perspective. Here, the crown 2 can be seen in the foreground, which partially covers the holder 3.
The inventive spinning or twisting ring is obtained by the preferably hardened, polished and degreased core in a reaction chamber to 700 °. up to 1200 deg. C is heated. The hardness in the core is reduced to HV 100-400. Subsequently, a deposition gas is introduced into the reaction chamber according to the CVD method (chemical vapor deposition). If the cover layer contains titanium carbonitride, CH3CN and TiCl4 are used as the deposition gas (nanotitanium carbonitride cover layer).
The deposition gases used in the preparation of the nanochrome nitride layer or nanovanadium carbide layer are known to those skilled in the art. A layer of titanium carbonitride, chromium nitride or vanadium carbide is applied to the surface of the core. This method can be applied several times, so that several layers of the top layer arise. Between the application of the individual layers of the cover layer, the spinning or twisting ring is preferably cooled in each case. Subsequently, the coated spinning or twisting ring under protective gas, preferably under nitrogen, for 1 to 2 hours, preferably 2 hours, cooled. The cover layer thus obtained has a crystallized needle structure. The spinning or twisting ring thus obtained is then preferably postcured, quenched in hot oil or hot bath and at 285 deg.
C tempered for 1 hour. Finally, the spinning or twisting ring can still be polished to obtain a thread-fine surface.