CN107365947A - 一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件及其制备工艺 - Google Patents

一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件及其制备工艺，属于纺织设备元件及粉末冶金技术领域，采用的技术方案是一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件，其原料由下述质量份数的组分组成：85‑97份铁粉、0.15‑0.6份石墨粉、0.4‑1份润滑剂、2‑6份铜粉、1‑4份镍粉、0.5‑1.5份钴粉和1‑3份钼粉。有益效果是：本发明以粉末冶金工艺制备花梳针针杆保持元件，原料利用率高，大大降低了生产成本；保持元件抗疲劳性能、韧性和强度优异，使用寿命是现有保持元件的10倍以上；生产工艺简单，大大降低了人力和劳力强度，易于自动化、大规模生产；对保持元件的结构进行了改进，提高了纺织工作效率。

Description

一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件及其制备工艺
技术领域
本发明涉及纺织设备元件及粉末冶金技术领域，具体涉及一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件及其制备工艺。
背景技术
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术，具有节能省材、性能优异、制品精度高且质量稳定性好、高低排放的优点，在机械制造、航空航天等领域得到广泛的应用。
能够编织复杂花型织物的经编机配备有用于编织织物地组织的地梳栉，还设有用于在地组织上编织花型的花梳栉。地梳栉上的导纱针沿梳栉长度方向紧密排列，而花梳栉上的导纱针相隔较大间距设置，花梳针之间的距离一般与织物花型宽度相符合。一般多个花梳栉安装于一个共同的梳栉托架中，梳栉托架上设有多个滑槽，各个花梳栉分别可滑动地置于梳栉托架上的滑槽中，当花梳栉运动，其上的花梳针也随之运动。当需要变换织物花型时，花梳针在花梳栉上的位置需随之改变，此时需将固定在花梳栉上的花梳针取下，将花梳针移动到新的位置，并将其在新的位置上与花梳栉紧固定位。
花梳针通过针杆以及与针杆相连的保持元件如针座，定位在花梳栉上，目前的保持元件结构借助沿其长度方向的凹槽定位在花梳栉上，为了保证其纺织过程中的相对定位和稳定，一般在保持元件的一端或两端铆接与凹槽方向一致、内表面凸起的卡扣结构，使得保持元件两端紧固定位在花梳栉上，然而，现有保持元件在工业化生产及使用中，弊端较多，如，现有保持元件为采用金属经机加工成型，材料利用率低、成本高，难以大规模生产；两端卡扣结构是铆接在保持元件本体上，一方面工艺复杂，一方面使用寿命短，在改变花梳针位置的摘下和重新安装中，仅十几次即易松动变形，接近失效，不能有效保证其在花梳栉上的定位等，上述弊端造成了现有复杂编织物成本高、次品率高，生产效率低，因此，研究开发新型工艺、材料的花梳针针杆保持元件是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为解决现有花梳针针杆保持元件制备成本高、抗疲劳性能差、寿命短的技术问题，提供一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件及其制备工艺，通过科学选择金属粉末并合理配比，进一步以粉末冶金工艺，通过模压成型、分段烧结等处理，实现了高效、低成本、大批量生产花梳针针杆保持元件，所得产品抗疲劳性能优异、寿命长。
本发明采用的技术方案是：
一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件，关键在于，其原料由下述质量份数的组分组成：85-97份铁粉、0.15-0.6份石墨粉、0.4-1份润滑剂、2-6份铜粉、1-4份镍粉、0.5-1.5份钴粉和1-3份钼粉。
优选的，其原料由下述质量份数的组分组成：90-95份铁粉、0.17-0.4份石墨粉、0.4-0.7份润滑剂、2-3份铜粉、1-3份镍粉、0.6-1.0份钴粉和2-3份钼粉。
优选的，其原料由下述质量份数的组分组成：94份铁粉、0.3份石墨粉、0.4份润滑剂、1.8份铜粉、1.5份镍粉、0.5份钴粉和1.5份钼粉。
优选的，所述铁粉由60-80 wt.%的还原铁粉和20-40 wt.%的雾化铁粉混合而成。
本发明还提高上述粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
（1）按照质量份数比分别称量85-97份铁粉、0.15-0.6份石墨粉、0.4-1份润滑剂、2-6份铜粉、1-4份镍粉、0.5-1.5份钴粉和1-3份钼粉，混匀得混合粉末；
（2）混合粉末压制成型为压坯；
（3）压坯烧结、冷却至室温，得烧结坯；
（4）烧结坯依次经整形去毛边、清洗、防锈处理，得粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件。
所述步骤（2）混合粉末压制成型为压坯时控制工艺参数为：向模具内注入成品体积2-2.5倍的混合粉末，保持压强560-655MPa、压制1-5s。
所述步骤（3）压坯烧结、冷却至室温过程为：将压坯送入网带烧结炉，在氢气与氮气混合气体保护下，保持网带速度40-60mm/min，依次经过预热段、高温烧结段和冷却段，所述预热段保持400-900oC、45min-1.5h，所述高温烧结段保持1080-1140oC、45min-1.5h，所述冷却段不加热处理。
所述步骤氢气与氮气混合气体中体积比例为氮气65%-75%、氢气25%-35%，氮气及氢气的氧含量低于5ppm。
所述步骤（1）中分别称量各粉末是先按照质量百分比60-80 wt.%的还原铁粉和20-40 wt.%的雾化铁粉混合均匀得铁粉，再按照质量份数比分别称量85-97份铁粉、0.15-0.6份石墨粉、0.4-1份润滑剂、2-6份铜粉、1-4份镍粉、0.5-1.5份钴粉和1-3份钼粉，依次将铁粉、铜粉、镍粉、钴粉、钼粉、石墨粉、润滑剂加入混料机混合50-60min，混合好静置48-72h得混合粉末。
所述粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件结构中包括沿长度方向开设有卡槽的本体，所述卡槽相对面上对称设有沿卡槽长度方向延伸的凸起，凸起与卡槽槽底形成的容纳腔与花梳栉配合形成卡扣定位。
上述技术方案中，粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件的原料由以下质量份数的组分组成：85-97份铁粉、0.15-0.6份石墨粉、0.4-1份润滑剂、2-6份铜粉、1-4份镍粉、0.5-1.5份钴粉和1-3份钼粉。铁粉作为基础材料，添加石墨粉、铜粉、镍粉、钴粉、钼粉及润滑剂成分作为改善调节性组分，以有利于保证产品的强度、韧性、耐磨性能，提高烧结活性。其中，铜粉，熔点比铁粉低，添加一定比例的铜粉有利用产生液相烧结，提高烧结件的强度；镍粉可提高压坯的烧结活性，促进烧结；添加钴粉，一方面作为粘结剂保证了保持元件具有一定的韧性，同时均匀分散后还有利于增加强度和硬度；钼粉，分散性好、耐磨损，化学惰性强，适当比例添加可提高保持元件的加工性能、耐磨性能、强度和韧性，还可增强其耐高温强度及耐腐蚀性能，提高其适应纺织机械所处环境的性能。科学配比上述组分，铜粉、镍粉和钴粉配合，一方面作为金属粘结剂，提高烧结活性，一方面保持元件的韧性，提高其抗疲劳性能及强度，又兼顾成本较低；同时铜粉与镍粉结合，有效保证了保持元件的抗腐蚀性能，润滑剂，可选用微粉蜡，如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡，用于提高保持元件的抗粘连性、耐磨性，利于生产。石墨粉在烧结过程中一部分渗透扩散入铁基体中，提高保持元件的的硬度、强度及耐疲劳性能，另一部分作为固体润滑剂，分散填充在材料空隙中，提高保持元件的耐磨性能，金属钴粉与石墨粉结合，作为弥散强化组分,在配套的工艺条件下制备保持元件，保证了其强度、硬度和耐磨性能；本发明通过无数次实验，综合考虑性能、成本，科学选择配比组分，配套研究工艺条件，通过粉末冶金工艺制得韧性、抗疲劳性能优异的保持元件，可反复取下、移位200次以上，仍能紧固定位在花梳针上，从而大大提高了保持元件的性能，降低了生产成本，更提高了纺织工作效率，降低了零件损耗和次品率，节省人力物力。
本发明的有益效果是：（1）本发明以粉末冶金工艺制备花梳针针杆保持元件，原料利用率高，大大降低了生产成本；所制备的保持元件抗疲劳性能、韧性和强度优异，使用寿命是现有保持元件的10倍以上；（2）生产工艺简单，大大降低了人力和劳力强度，易于自动化、大规模生产；（3）进一步改进的技术方案中，对保持元件的结构进行了改进，最大程度的减免了编制过程中由于保持元件失效引起的花型瑕疵，提高了纺织工作效率。
附图说明
图1为本发明制备的保持元件的纵剖面结构示意图；
图中，1、本体，1-1、卡槽，1-2、凸起。
具体实施方式
本发明提供一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件及其制备工艺，以下通过具体实施例详细说明本发明，但不以任何形式限制本发明，实施例中所设计的试剂、原料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本发明经编机中花梳针针杆保持元件通过粉末冶金工艺制备，其原料由以下质量份数比的组分组成：85-97份铁粉、0.15-0.6份石墨粉、0.4-1份润滑剂、2-6份铜粉、1-4份镍粉、0.5-1.5份钴粉和1-3份钼粉，其中，一些示例性配比如下表1所示。
表1 原料组成及配比示例（表中数量为质量份数比）
上述表1示例性给出了本发明粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件的原料，其中铁粉优选的是以还原铁粉和雾化铁粉按照60-80 wt.%：20-40 wt.%的比例配比混合使用，粒径优先选用30-150μm的，更优选50-100μm的，以上述比例配比后，借助还原铁粉颗粒形状复杂、成形性能好的优势，配以雾化铁粉形状规则、尺寸匀易于紧密堆积的特点，两者科学配比，有效保证了压坯的密度、强度、成形性及且烧结过程中与其它金属粉末的冶金结合强度，有利于配比金属更充分的发挥其性能，从而提高保持元件的综合性能。
实施例1
按照表1中配比1分别称取原料，依次将铁粉、铜粉、镍粉、钴粉、钼粉、石墨粉、润滑剂加入混料机混合50min，混匀后静置48h，以使组分充分稳定，防止在送料过程中产生合金元素偏析现象，得混合粉末；将混合粉末输送到压机料斗中，通过压机自动送料机构将混合粉末物料送入模具型腔中，控制送入模具型腔中的混合粉末体积为成品体积的2.2倍，580MPa压强下压制成型2s，得压坯；
将压坯送入网带烧结炉，通入保护气体，保护气体组成是70%的氮气和30%的氢气，氮气的进气量为6m3/h，进口压力为0.12MPa，氮气及氢气的氧含量需低于5ppm，保持网带速度40mm/min，依次经过预热段、高温烧结段和冷却段，预热段条件为460oC、1.2h，高温烧结段调节为1120oC、1.2h，所述冷却段采取空气冷却，不作加热处理，但需保证保护气氛，以防止烧结中间产品的高温氧化，自冷却段出来的产品温度最好在100 oC以下，以保证产品性能，并防止人员误伤，烧结好的产品即为烧结坯。采用分段烧结可在低温段缓慢充分的去除压坯中的润滑剂成分，避免其在高温热处理阶段强烈分解，导致坯体产生大气泡，高温阶段可使碳、铜、镍、钼、钴元素高效渗入铁粉结构中，形成冶金结合或产生固溶强化，从而保证产品的强度、韧性、抗疲劳性能及耐磨性等综合性能。
将烧结坯用螺旋振动研磨抛光的方法去除产品外观的毛刺、杂质等，螺旋震动磨中所加磨料为100公斤氧化锆研磨棒、100公斤高铝瓷菱形磨料及光亮剂、研磨膏及5公斤水，磨后产品表面光亮、清洁，进一步借助连续式网带超声波清洗、防锈油喷涂一体机进行防锈处理，得粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件，产品光泽度高、亮度好，外观整洁，防锈性能良好。
所得产品的侧视结构示意图见图1所示，结构中包括沿长度方向开设有卡槽1-1的本体1，所述卡槽1-1相对面上对称设有沿卡槽1-1长度方向延伸的凸起1-2，凸起1-2与卡槽1-1槽底形成的容纳腔与花梳栉配合形成卡扣定位。该结构将现有保持元件的两端夹紧定位进化改善为以整条凸起夹紧定位，从而提高了其韧性和强度及抗疲劳性能，大大延长了寿命。保持元件本体1的长度为20-55mm，凸起1-2的长度与卡槽1-1的长度相等上述的凸起1-2沿卡槽1-1的长度方向可设置一整条或分多段设置。上述的凸起1-2的高度a为0.01-0.5mm，宽度b为0.03-1mm。凸起1-2的截断面为向卡槽1-1中部延伸的圆弧状凸起，凸起1-2的对称中心距离卡槽1-1端面的距离c为0.05-1.2mm。本实施例中本体1的长度为35mm，a为0.05mm，宽度b为0.1mm，c为0.08mm.
对所得产品进行测试，发现所得保持元件密度为7.06g/cm3，相比现有保持元件7.8 g/cm3的密度，其质量更轻；在花梳栉上反复拔下、卡扣结合200次以上，仍定位紧固，性能良好，相比目前保持元件的20次，寿命高出10倍以上，可见本发明制备的保持元件抗疲劳性能、韧性及强度优异；本实施例中原材料利用率>95%，相比传统工艺的40%大大提高，成本大大降低，易于自动化生产。
实施例2
按照表1中配比2分别称取原料，依次将铁粉、铜粉、镍粉、钴粉、钼粉、石墨粉、润滑剂加入混料机混合60min，混匀后静置60h，以使组分充分稳定，得混合粉末；将混合粉末输送到压机料斗中，通过压机自动送料机构将混合粉末物料送入模具型腔中，控制送入模具型腔中的混合粉末体积为成品体积的2.5倍，630MPa压强下压制成型3s，得压坯；
将压坯送入网带烧结炉，通入保护气体，保护气体组成是70%的氮气和30%的氢气，氮气的进气量为6m3/h，进口压力为0.12MPa，氮气及氢气的氧含量需低于5ppm，保持网带速度40mm/min，依次经过预热段、高温烧结段和冷却段，预热段条件为650oC、1.5h，高温烧结段调节为1100oC、1.5h，所述冷却段采取空气冷却，不作加热处理，但需保证保护气氛，以防止烧结中间产品的高温氧化，自冷却段出来的产品温度最好在100 oC以下，以保证产品性能，并防止人员误伤，烧结好的产品即为烧结坯。采用分段烧结可在低温段缓慢充分的去除压坯中的润滑剂成分，避免其在高温热处理阶段强烈分解，导致坯体产生大气泡，高温阶段可使碳、铜、镍、钼、钴元素高效渗入铁粉结构中，形成冶金结合或产生固溶强化，从而保证产品的强度、韧性、抗疲劳性能及耐磨性等综合性能。
将烧结坯用螺旋振动研磨抛光的方法去除产品外观的毛刺、杂质等，螺旋震动磨中所加磨料为80公斤氧化锆研磨棒、100公斤高铝瓷菱形磨料及光亮剂、研磨膏及5公斤水，磨后产品表面光亮、清洁，进一步借助连续式网带超声波清洗、防锈油喷涂一体机进行防锈处理，得粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件，产品光泽度高、亮度好，外观整洁，防锈性能良好。
对所得产品进行测试，发现所得保持元件密度为7.13g/cm3，相比现有保持元件7.8 g/cm3的密度，其质量更轻；在花梳栉上反复拔下、卡扣结合200次以上，仍定位紧固，性能良好，相比目前保持元件的20次，寿命高出10倍以上，可见本发明制备的保持元件抗疲劳性能、韧性及强度优异；本实施例中原材料利用率>90%，相比传统工艺的40%大大提高，成本大大降低，易于自动化生产。
实施例3
按照表4中配比1分别称取原料，依次将铁粉、铜粉、镍粉、钴粉、钼粉、石墨粉、润滑剂加入混料机混合50min，混匀后静置72h，以使组分充分稳定，得混合粉末；将混合粉末输送到压机料斗中，通过压机自动送料机构将混合粉末物料送入模具型腔中，控制送入模具型腔中的混合粉末体积为成品体积的2.1倍，580MPa压强下压制成型2s，得压坯；
将压坯送入网带烧结炉，通入保护气体，保护气体组成是70%的氮气和30%的氢气，氮气的进气量为6m3/h，进口压力为0.12MPa，氮气及氢气的氧含量需低于5ppm，保持网带速度50mm/min，依次经过预热段、高温烧结段和冷却段，预热段条件为500oC、50min，高温烧结段调节为1100oC、50min，所述冷却段采取空气冷却，不作加热处理，但需保证保护气氛，以防止烧结中间产品的高温氧化，自冷却段出来的产品温度最好在100 oC以下，以保证产品性能，并防止人员误伤，烧结好的产品即为烧结坯。采用分段烧结可在低温段缓慢充分的去除压坯中的润滑剂成分，避免其在高温热处理阶段强烈分解，导致坯体产生大气泡，高温阶段可使碳、铜、镍、钼、钴元素高效渗入铁粉结构中，形成冶金结合或产生固溶强化，从而保证产品的强度、韧性、抗疲劳性能及耐磨性等综合性能。
将烧结坯用螺旋振动研磨抛光的方法去除产品外观的毛刺、杂质等，螺旋震动磨中所加磨料为100公斤氧化锆研磨棒、100公斤高铝瓷菱形磨料及光亮剂、研磨膏及5公斤水，磨后产品表面光亮、清洁，进一步借助连续式网带超声波清洗、防锈油喷涂一体机进行防锈处理，得粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件，产品光泽度高、亮度好，外观整洁，防锈性能良好。
对所得产品进行测试，发现所得保持元件密度为7.03g/cm3，相比现有保持元件7.8 g/cm3的密度，其质量更轻；在花梳栉上反复拔下、卡扣结合200次以上，仍定位紧固，性能良好，相比目前保持元件的20次，寿命高出10倍以上，可见本发明制备的保持元件抗疲劳性能、韧性及强度优异；本实施例中原材料利用率>95%，相比传统工艺的40%大大提高，成本大大降低，易于自动化生产。
综上所述，本发明的粉末冶金工艺制备花梳针针杆保持元件原料配比科学合理，组分相互协调增效，使得产品抗疲劳性能、韧性和强度优异，使用寿命是现有保持元件的10倍以上；其制备工艺精简，原料利用率高，规格尺寸一致性高，且生产中大大降低了人力和劳力强度，易于自动化，综合成本相比现有技术节约80%，适合大规模生产，为进行复杂、高级的图案纺织领域的进步提供了良好的设施基础。

Claims (10)

1.一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件，其特征在于，其原料由下述质量份数的组分组成：85-97份铁粉、0.15-0.6份石墨粉、0.4-1份润滑剂、2-6份铜粉、1-4份镍粉、0.5-1.5份钴粉和1-3份钼粉。
2.根据权利要求1所述针杆保持元件，其特征在于，其原料由下述质量份数的组分组成：90-95份铁粉、0.17-0.4份石墨粉、0.4-0.7份润滑剂、2-3份铜粉、1-3份镍粉、0.6-1.0份钴粉和2-3份钼粉。
3.根据权利要求1所述针杆保持元件，其特征在于，其原料由下述质量份数的组分组成：94份铁粉、0.3份石墨粉、0.4份润滑剂、1.8份铜粉、1.5份镍粉、0.5份钴粉和1.5份钼粉。
4.根据权利要求1-3任一所述针杆保持元件，其特征在于，所述铁粉由60-80 wt.%的还原铁粉和20-40 wt.%的雾化铁粉混合而成。
5.一种粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
（1）按照质量份数比分别称量85-97份铁粉、0.15-0.6份石墨粉、0.4-1份润滑剂、2-6份铜粉、1-4份镍粉、0.5-1.5份钴粉和1-3份钼粉，混匀得混合粉末；
（2）混合粉末压制成型为压坯；
（3）压坯烧结、冷却至室温，得烧结坯；
（4）烧结坯依次经整形去毛边、清洗、防锈处理，得粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件。
6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）混合粉末压制成型为压坯时控制工艺参数为：向模具内注入成品体积2-2.5倍的混合粉末，保持压强560-655MPa、压制1-5s。
7.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤（3）压坯烧结、冷却至室温过程为：将压坯送入网带烧结炉，在氢气与氮气混合气体保护下，保持网带速度40-60mm/min，依次经过预热段、高温烧结段和冷却段，所述预热段保持400-900oC、45min-1.5h，所述高温烧结段保持1080-1140oC、45min-1.5h，所述冷却段不加热处理。
8.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤氢气与氮气混合气体中体积比例为氮气65%-75%、氢气25%-35%，氮气及氢气的氧含量低于5ppm。
9.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中分别称量各粉末是先按照质量百分比60-80 wt.%的还原铁粉和20-40 wt.%的雾化铁粉混合均匀得铁粉，再按照质量份数比分别称量85-97份铁粉、0.15-0.6份石墨粉、0.4-1份润滑剂、2-6份铜粉、1-4份镍粉、0.5-1.5份钴粉和1-3份钼粉，依次将铁粉、铜粉、镍粉、钴粉、钼粉、石墨粉、润滑剂加入混料机混合50-60min，混匀后静置48-72h得混合粉末。
10.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述粉末冶金经编机中花梳针针杆保持元件结构中包括沿长度方向开设有卡槽（1-1）的本体（1），所述卡槽（1-1）相对面上对称设有沿卡槽（1-1）长度方向延伸的凸起（1-2），凸起（1-2）与卡槽（1-1）槽底形成的容纳腔与花梳栉配合形成卡扣定位。
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