CN1282639A - 针类及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提高针类的表面的耐磨耗性,大大增加其耐久性,该针类保持足够大的压曲刚性,形成基本没有折损事故的高品质的缝纫针,该针容易制造,生产性较高,制造成本较低。对从柄部分通过锥状部,包括针尖的针主体的表面,通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理,由此形成具有足够大的压曲刚性,基本没有折损事故的高品质的缝纫针等的针类。

Description

针类及其制造方法

本发明一般涉及缝纫针、针织针或制毡针等的针类及其制造方法，特别是涉及通过表面处理加工，使碳素钢的金属针母材进行硬化而制成的缝纫针等的针类及其制造方法。

在过去，人们知道，在制造缝纫针的场合，通过对金属线材进行切削加工，或通过对金属拉丝进行模压作业等的冲压加工而形成缝纫针，但是不管怎样，在对该金属成品的局部或全部进行淬火回火处理之后，按照与进行磨削、研磨作业等几种的机械加工作业或精加工相组合的方式对其进行冷轧加工，另外，已实施并公知的还包括在该已有的作业中，进行喷丸硬化处理。

但是，上述的各种作业需要花费时间，同时由于必须在各种作业部位进行几种作业，必须依次对针类进行处理，这样必然造价较高。

在采用已有的金属线材形成针类的加工作业中的表面处理作业中，抛光研磨等精加工是必须的作业，但是该作业具有下述缺点，即其较复杂，花费较长的作业时间，根据作业的方法，针的强度和针的质量降低，形成不良制品，废料损失也较大，生产性也不能提高，制造成本较高。

此外，在于形成针类的加工作业中进行淬火、回火的热处理，对表面组织进行喷丸硬化处理，产生压缩残留应力，使疲劳强度增加的场合，具有下述问题，即随着温度的控制，工程管理变得复杂，成本增加，另外难于获得令人十分满意的表面硬度和疲劳强度，操作作业性也较差。

本发明能够克服上述已有的缺点，本发明的目的在于提高针类的表面的耐磨耗性，大幅度增加耐久性，作为针类，其具有足够大的弯曲刚性，容易制造基本没有折损事故的高品质的缝纫针的针类，另外生产性提高，制造成本较低。

按照本发明，将抛光研磨等精加工省略，通过喷丸硬化处理使针类产生压缩残留应力，使疲劳强度增加，处理作业和工程管理也较容易，成本降低，此外进行令人满意的稳定的缝制作业，形成还能够进行高速度运转的针类。

另外，本发明的另一目的在于提供一种缝纫针的制造方法，该方法可以简单地，低成本地制造下述高品质的缝纫针，该针具有足够大的强度，可进行稳定的缝制作业，可实现高稳定的缝制作业，以及高速度运转。

本发明中的一个方面涉及下述针类，对由碳素钢形成的，经淬火回火处理的金属针母材的表面，通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理，在经该喷丸硬化处理的外周面形成表面处理层，从上述金属针母材的中心部朝向外周面部，其硬度逐渐增加。

另外，按照本发明的特征，上述喷丸硬化处理层是这样形成的，以在2．0～5．0kg／cm²范围内的空气压力，按照大于100m／s的喷射速度，对其硬度大于金属针母材的硬度的，粒径在40～200μ的范围内的陶瓷颗粒的喷丸进行喷射，对金属表面附近进行处理，形成硬化层。

特别是，按照本发明的一个实施例，形成下述的缝纫针，其中上述金属针母材的最外表面具有镀铬层，通过其硬度大于上述金属针母材的硬度的喷丸，再次对该镀铬表面进行喷丸硬化处理，该针由位于一端的柄部分、从该柄部分通过锥状部延伸至另一端的针主体、形成于该针主体前端的针尖形成，另外包括作为从上述针柄部分延伸至靠近上述针尖的部位的连续凹状的表面凹槽的线槽、在上述线槽的相对侧、从上述针柄部分朝向靠近上述针尖的部位延伸的连续凹状的内槽和短槽、与上述线槽和短槽连通的针孔部分、在该针孔部分与内槽之间的上述针主体中的较细部分，相对靠近该针孔部分的部位而形成的凹部。

按照本发明的实施例的缝纫针，其这样形成，即对由碳素钢形成的，经淬火回火处理的金属针母材的表面，通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理，在经该喷丸硬化处理的外周面形成镀钛、或镀铬处理的表面处理层，另外对该表面处理层，通过其硬度至少大于上述金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理，从上述金属针母材的中心部朝向外周面部，其硬度逐渐增加，上述喷丸硬化处理是这样进行的，以在2．0～5．0kg／cm²范围内的空气压力，按照大于100m／s的喷射速度，对其硬度大于金属针母材的硬度的，粒径在40～200μ范围内的陶瓷颗粒的喷丸进行喷射，对金属表面附近进行处理。

特别是，按照在上述金属针母材的最外表面具有镀铬层，再次对该表面，通过其硬度大于金属针母材硬度的喷丸进行喷丸硬化处理的实施例，其表面具有较高的耐磨耗性，耐久性大幅度提高，作为针类，其具有足够大的弯曲刚性，可用作基本没有折损事故的高品质的缝纫针，另外在制造上，省略了研磨等精加工，针类的处理作业和工程管理也较容易，成本降低，进行令人满意的稳定的缝制作业，还能够实现高速度运转。

图1表示本发明的第1实施例的缝纫针，图1(a)为放大立面图，图1(b)为其纵向剖面图，图1(c)为沿A-A线的放大横向剖面图，图1(d)为其局部的进一步放大的详细剖面图；

图2表示本发明的第2实施例的针织织针，图2(a)为放大侧面图，图2(b)为沿B-B线的放大纵向剖面图，图2(c)为其局部的进一步放大的详细剖面图；

图3表示本发明的第3实施例的制毡针，图3(a)为放大侧面图，图3(b)为沿C-C线的放大纵向剖面图，图3(c)为其局部的进一步放大的详细剖面图。

在通过图1的缝纫针的实例对本发明的实施例进行说明的场合，该缝纫针10包括在金属针母材的一端形成的针柄部分1、通过锥状部2从该针柄部分1向另一端延伸的针主体3、在该针主体3的前端形成针尖4，作为从上述针柄部分1延伸至靠近上述针尖的部位的连续凹状的表面凹槽的线槽5、在上述线槽5的相对侧从上述针柄部分1延伸至靠近上述针尖4的部位的连续凹状的内槽6和短槽7、与上述线槽5和短槽7连通的针孔部分8、在该针孔部分8与内槽6之间的上述针主体3中的较细部分，相对靠近该针孔部分8的部位而形成的凹部9形成，该金属针母材是由碳素钢或合金钢形成，并且经过在850℃左右的淬火、在200℃左右的回火的热处理，对由碳素钢形成的金属针母材，比如包括从针柄部分1，通过锥状部分2至针尖4的针主体3的表面，通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理，在经该喷丸硬化处理的外周面11形成镀铬或镀钛等的表面处理层12，另外对该表面处理层12的表面，通过其硬度至少大于上述金属针母材的硬度的喷丸，进行喷丸硬化处理，从而形成最外表面13，从上述金属针母材的中心部朝向外周面部，其硬度逐渐增加。

在此场合，上述喷丸硬化处理是这样进行的，将由碳素钢形成的，经热处理的金属针母材制成各种形式的针类，将该针类接纳于多个旋转筒内，使其翻转，并且朝向在该旋转筒内进行翻转的针类，通过喷丸机，以在2．0～5．0kg／cm²的范围内的空气压力，以大于100m／s的喷射速度，对其硬度大于金属针母材的硬度的，粒径在40～200u范围的陶瓷颗粒的喷丸进行喷射，在上述针类的金属表面附近，按照规定时间进行超过A₁变相点的处理，实现表面硬化，从而可使生产性提高，以较地成本进行制造。

即，对上述金属针母材中的硬度在600～750Hv范围内的中心部的外周进行喷丸硬化处理，使其硬度在700～820Hv的范围内，另外在该喷丸硬化处理表面上形成镀铬层，并且对该镀铬层的外周进行喷丸硬化处理，从而可形成硬度在1000Hv以上的硬化层。

另外，上述喷丸硬化处理在按照筒方式，从喷丸机的喷嘴同时还喷射压缩空气的空气方式的场合，采用陶瓷颗粒，在对金属针母材的外周面11进行处理之后，对镀于该外周面11上的上述镀铬层的表面处理层12的外周面13再次进行喷丸硬化处理，由于热处理效果、锻造效果和加工强化的作用，在从表面向下的数十μ的区域的硬度达到淬火时的硬度，在不产生脆性的情况下可使其硬度提高，大幅度提高耐磨耗性，由于通过喷丸硬化处理而产生压缩残留应力，从而很容易使疲劳强度增加。

另外，作为上述喷丸硬化处理，在缝纫针的场合，按照与针主体的截面积的大小成比例的方式，通过大大调节喷丸的喷射空气压力而实现，下述的处理的作业性较好，按照分批方式，对于每一批，接纳6000～10000根，最好接纳7000～9000根，以30～60分钟的处理时间，对其整体进行处理，并且针主体不产生弯曲或变形，形成品质良好的精加工。

在此场合，如果空气压力未达到2．0kg，则不会达到相变点以上，还会花费大量的处理时间，此外如果空气压力在5．0kg以上，而使空气压力增加超过上述限度，则应考虑针类的针主体出现弯曲现象的情况。

另外，可根据需要采用将多个针主体排成列，进行喷丸硬化处理的方式，以代替上述的筒方式。

还有，在图2所示的针织针20的实施例中，经热处理的金属针母材包括其前端具有钩21的锭杆22，该锭杆具有与上述钩21接触离开而实现开闭的可旋转的锁闭件27，以及位于另一端的柄23，作为1个实施例，在上述锭杆22的表面，使下述外周面24形成最外周面，该外周面24通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸，进行了喷丸硬化处理，或作为其他的实施例，根据需要在经该喷丸硬化处理的外周面24形成表面处理层25，另外使该表面处理层25的表面形成下述最外周面26，该面26通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行了喷丸硬化处理，从上述金属针母材的中心部朝向外周面部，该针的硬度逐渐增加。

此外，在图3的实施例中，该针适合用于制毡针30，经热处理的上述金属针母材在前端具有尖状的针尖31，与该针尖31保持连续，沿轴向延伸形成有其截面基本呈三角形的锭杆32，沿该锭杆32的各棱线，按照规定间隔形成有尖状的倒刺33，另外在锭杆的另一端具有弯折的柄部34，作为一个实施例，在上述锭杆32的表面，使下述外周面35形成该针的最外周面，该外周面35通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸，进行喷丸硬化处理，作为其他实施例，按照上述方式，在经喷丸硬化处理的外周面35上再形成表面处理层36，对该表面处理层36的表面进一步通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸，进行喷丸硬化处理，使该表面形成该针的最外周面37，从上述制毡针30的金属针母材的中心部朝向外周面部，该针的硬度逐渐增加。

此外，对于上述针织品织针20或制毡针30，也可不进行镀铬等电镀处理，而是形成下述的最外周面，省略表面处理层，该最外周面通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸，进行喷丸硬化处理。

在对这些实施例的针类进行淬火回火的热处理之后，在常温或高温下进行喷丸加工，使金属针表面附近的组织发生变化，由此形成下述的金属针成品，其产生压缩残留应力，疲劳强度增加，具有较高的表面硬度。由于通过其硬度大于金属针母材的硬度的喷丸而进行的上述喷丸硬化处理，如果使喷丸粒径减少，则喷射速度增加，同时待加工物的金属针成品被喷射表面产生热量，被喷射表面温度随着喷射速度增加而上升。

即，形成上述喷丸粒径在40～200μ的范围内的陶瓷颗粒是因为考虑到，由于喷射速度和喷射速度之间的关系，为了提高喷射速度，不能增加喷丸的粒径，如果喷射密度较低，由于即使在喷射压力增加的情况下，加工层仍不均匀，故应避免这种情况，减少对成品的待加工表面的粗糙度的影响。

另外，在从喷丸硬化处理装置的喷嘴与压缩空气共同喷射的空气喷丸式的场合，通过减小喷丸的粒径，较容易由压缩空气载带，很容易形成高达200m／s的喷射速度，此外可使喷射密度增加，金属针成品的被喷射面的温度上升也在750～900℃的范围内，还能很容易地在瞬间达到900℃以上，从而可形成下述金属针成品，其超过金属的相变点，具有极高的表面硬度。在此场合，上述喷嘴的喷射距离最好在150～200mm的范围内，最好在160～180mm的范围内。

通过喷丸硬化处理，金属针成品受到加热，在表层的10～30μ的范围内，奥氏体转变为马氏体，该层的硬度较高，表层下部转变为贝氏体和／或回火马氏体，获得硬度较高，并且具有韧性的组织，另外可有效地使表面的精加工均匀，形成平滑的表面的精加工。

对通过上述空心陶瓷颗粒(1000Hv)的喷丸硬化处理而获得的本发明的缝纫针A、经已有的淬火回火热处理的缝纫针B、经通过已有的玻璃珠而进行的喷丸硬化处理的缝纫针进行比较，孔滑动值、强度(硬度、变形、折点、刚性)的测定结果列于表1中。

表1

此外，对于本发明的缝纫针A，与已有的缝纫针B、C相比较，其孔滑动值相对缝纫针B来说，增加200～380％，相对缝纫针C来说，增加260～900％。

还有，通过比较强度(硬度、弯曲残留变形、折损角度·折点、抗弯刚性值)，可确认下述非偶然差，即其硬度相对缝纫针B来说，上升40～50Hv，相对缝纫针C来说，表面硬度增加80Hv，并且可确认形成弯曲残留变形、折损角度·折点、抗弯刚性值基本上没有差别的成品。

另外，同样就表面形状的表皮而言，对本发明的缝纫针A来说，与已有的缝纫针B、C相比较，形成凸部较少的较细的均匀的表皮，同样对性能比较[贯穿阻力、针热温度(针温度)非粘接性]而言，如表2所示，贯穿阻力和针热温度是同等的，对于非粘接性，与在已有的缝纫针B、C中，在缝纫机旋转次量为1800的条件下开始产生粘接，或在上述旋转次数为2000的条件下产生完全粘接的情况相比较，相对在本发明的缝纫针A中，在缝纫机旋转数量为2000的条件下开始产生粘接，于是便确认非偶然差，可期待缝制作业的提高。

表2

本发明通过对由碳素钢形成的，经淬火回火处理的金属针母材的表面，通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理，使该针的硬度从上述金属针母材的中心部朝向外周面部逐渐增加，从而针类的表面的耐磨耗性提高，其耐久性大幅度增加，针类保持足够大的压曲刚性，进行基本没有折损事故，令人满意的稳定的缝制作业，可形成还能进行高速度运转的高品质的缝纫针等的针类。

此外，按照本发明，通过使由碳素钢形成的金属针母材形成的各种形式的针类，将该针类接纳于多个筒内，进行翻转，朝向在该旋转筒内实现翻转的针类，以2．0～5．0Kg／cm²的空气压力，按照大于100m／s的喷射速度，从喷嘴喷射其硬度大于上述金属针母材的硬度的，粒径在40～200μ的范围内的陶瓷颗粒的喷丸，对上述针类的金属表面附近按照规定时间，进行超过A₁的转变点的喷丸硬化处理，制造针类，由此省略了抛光等精加工，在针类中产生压缩残留应力，使疲劳强度增加，处理作业以及工程管理也很容易，成本降低，并且进行十分满意的稳定的缝制作业等各种作业，可简单地，低成本地制造还能够进行高速度运转的，生产性也较高的针类。

表1

孔滑动值和强度测定比较表

表2

性能比较表

	本发明针A	已有实例的针B	已有实例的针C
贯穿阻力(kg f)	0.551	0.531	0.535
针热温度(℃)	259.7	256.6	257.2
非粘接性(缝纫机旋转次数))	2000	1600	1800

Claims (11)

1．一种针类，其特征在于对由碳素钢形成的，经淬火回火处理的金属针母材的表面，通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理，在经该喷丸硬化处理的外周面形成表面处理层，从上述金属针母材的中心部朝向外周面部，其硬度逐渐增加。

2．根据权利要求1所述的针类，其特征在于上述喷丸硬化处理是这样进行的，以在2．0-5．0kg／cm²范围内的空气压力，按照大于100m／s的喷射速度，对其硬度大于金属针母材的硬度的，粒径在40～200μ的范围内的陶瓷颗粒的喷丸进行喷射，以大于A₁的转变点对金属表面附近进行处理。

3．根据权利要求1或2所述的针类，其特征在于上述金属针母材由位于一端的柄部分、从该柄部分通过锥状部延伸至另一端的针主体、形成于该针主体前端的针尖形成，另外包括作为从上述针柄部分延伸至靠近上述针尖的部位的连续凹状的表面凹槽的线槽、在上述线槽的相对侧从上述针柄部分朝向靠近上述针尖的部位延伸的连续凹状的内槽和短槽、与上述线槽和短槽连通的针孔部分、在该针孔部分与内槽之间的上述针主体中的较细部分，相对靠近该针孔部分的部位而形成的凹部。

4．一种针类，其特征在于对由碳素钢形成的，经淬火回火处理的金属针母材的表面，通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理，在经该喷丸硬化处理的外周面具有表面处理层，另外对该表面处理层，通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理，从上述金属针母材的中心部朝向外周面部，其硬度逐渐增加。

5．根据权利要求4所述的针类，其特征在于上述喷丸硬化处理是这样进行的，以在2．0～5．0kg／cm²范围内空气压力，按照大于100m／s的喷射速度，对其硬度大于金属针母材的硬度的，粒径在40～200μ的范围内的陶瓷颗粒的喷丸进行喷射，以大于A₁的转变点对金属表面附近进行处理。

6．根据权利要求5所述的针类，其特征在于上述金属针母材由位于一端的柄部分、从该柄部分通过锥状部延伸至另一端的针主体、形成于该针主体前端的针尖形成，另外包括作为从上述针柄部分延伸至靠近上述针尖的部位的连续凹状的表面凹槽的线槽、在上述线槽的相对侧从上述针柄部分朝向靠近上述针尖的部位延伸的连续凹状的内槽和短槽、与上述线槽和短槽连通的针孔部分、在该针孔部分与内槽之间的上述针主体中的较细部分，相对靠近该针孔部分的部位而形成的凹部。

7．一种针织品织针，其特征在于金属针母材由碳素钢形成，其前端具有钩，另外包括与该钩以接触离开的方式实现开闭的可旋转的锁闭件、位于另一端的柄，对经淬火回火处理的金属针母材的表面，通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理，从上述金属针母材朝向外周面部，其硬度逐渐增加。

8．一种制毡针，金属针母材由碳素钢形成，在前端具有尖状的针尖，与该针尖保持连续，沿轴向延伸形成有其截面基本呈三角形的锭杆，在该锭杆的各个棱线上，按照规定间距形成有尖状的倒钩，另外在锭杆的另一端具有弯曲的柄部，其特征在于对经淬火回火处理的金属针母材的表面，通过其硬度至少大于金属针母材的硬度的喷丸进行喷丸硬化处理，从上述金属针母材的中心部朝向外周面部，其硬度逐渐增加。

9．一种针类的制造方法，以由碳素钢形成的金属针母材形成各种形式的针类，将该针类接纳于多个旋转筒内，使其翻转，并且朝向在该旋转筒内进行翻转的针类，以在2．0～5．0kg／cm²范围内的空气压力，按照大于100m／s的喷射速度，从喷嘴喷射其硬度大于金属针母材的硬度的，粒径在40～200μ的范围内的陶瓷颗粒的喷丸，按照规定时间对上述针类的金属表面附近进行超过A₁的转变点的处理。

10．根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于上述喷丸硬化处理在从喷嘴还喷射压缩空气的空气方式的场合，采用陶瓷颗粒，在对金属针母材的外周面进行喷丸硬化处理后，对该外周面进行镀铬处理，另外对上述镀铬层的外周面进行喷丸硬化处理。

11．根据权利要求9或10所述的制造方法，其特征在于上述喷丸硬化处理是按照与针主体的截面积的大小成比例的方式，通过调整喷丸的喷射空气压力而进行的，按照分批方式，对于每1批处理30～60分钟。

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