DE19620957A1 - Textilmaschinenteil mit eingelagerten Festschmierstoffen - Google Patents
Textilmaschinenteil mit eingelagerten FestschmierstoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Textilmaschinenteil nach dem Oberbegriff des unab
hängigen Anspruches.
Die Erfindung ist eine Weiterentwicklung eines Teils gemäß den Anmeldungen
DE-A1 4335539.0 vom 19.10.93 und CH-2758194 vom 09.09.94.
Es ist bekannt, die Notlaufeigenschaften von stark beanspruchten Teilen durch
Festschmierstoffe zu verbessern, beispielsweise aus den folgenden Publikatio
nen:
- - JP-OS-5-179522
- - JP-OSGM-4-92567
- - US-PS- 5,086,615
- - JP-OS-2-182926
- - 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 obenerwähnten Schriften eignen sich nur
bedingt für Textilmaschinenteile nach dem Oberbegriff des unabhängigen An
spruchs. Die bekannten Festschmierstoffe wie z. B. Teflon, Molybdän-Disulfid
usw. können bei hoher mechanischer oder thermischer Belastung nicht be
stehen, weshalb bisher durchwegs schlechte Erfahrungen mit Festschmier
stoffen 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 ge
löst. 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 Ni
trid weicher als die Matrix ist. Die Stärke der Matrix kann durch geeignete Wär
mebehandlungen erheblich gesteigert werden. Die Härtesteigerung wird durch
die Bildung von keramischen Ausscheidungen in einer metallischen Matrix er
zeugt. Diese wird deshalb in der Folge eine Metall-Keramik-Matrix genannt. Ein
hartes Nitrid, beispielsweise kubisches Bornitrid, bekannt aus den japanischen
Offenlegungsschriften 4-194031 und 2-182927, wäre als Festschmierstoff un
geeignet, könnte aber zur Verstärkung der Matrix beigefügt werden. Der Fest
schmierstoff kann als Dispersion in die Metall-Keramik-Matrix eingelagert wer
den. Im Falle einer Beschichtung des Bauteils aus einem beliebigen Werkstoff
wird das Bauteil in ein Bad eingebracht wird. Das Bauteil kann teilweise oder
ganz gesintert werden, so daß 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 Alu
miniumnitrid oder Eisennitrid verwendet. Im Fall einer Beschichtung einer Ober
fläche eines Bauteils wird vorzugsweise eine Schichtdicke von 5 bis 100 mm
angestrebt. Als Metalle kommen Nickel, Kobalt, Eisen oder Kombinationen die
ser Metalle in Frage, bevorzugt jedoch Eisen. Neben dem Festschmierstoff kön
nen 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-, Zinkle
gierungen 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. Phos
phor und Bor werden bevorzugt mit 1 bis 15% bzw. 0.5 bis 5% des Massen
anteils der Metall-Keramik-Matrix zugegeben. Für den Massenanteil des Phos
phors bzw. des Bors mit 1 bis 15% bzw. 0.5 bis 5% ist deshalb jeweils ein grö
ßerer 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 Auflö
sewalzen 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-4-241125
oder JP-OS-63-35832 beschrieben.
Bevorzugt wird als Festschmierstoff ein Nitrid mit einer Korngröße zwischen 0,1
und 5 mm, insbesondere 2 mm, verwendet. Damit das Nitrid als Festschmierstoff
wirksam werden kann, muß seine Härte so bestimmt werden, daß bei Freile
gung des Nitrids infolge der Betriebsbeanspruchung dieses als verschleißmin
dernder 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.
Claims (17)
1. Textilmaschinenteil, bei dem zumindest der Verschleißbereich oder zu
mindest die Oberfläche eine Matrix aus Metall-Phosphor oder Metall-Bor
oder aus legiertem Metall (Stahl) 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 Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix und der Festschmierstoff zu
sammengesintert 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 an der Oberfläche eine Matrix-Schicht mit
einer Dicke von 5 bis 100 mm liegt, welche auf ein Grundmaterial aufge
bracht ist.
6. Teil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Nickel, Kobalt oder Eisen bzw.
Kombinationen dieser Metalle, also Nickel-Kobalt, Kobalt-Eisen, Nickel-
Eisen oder Nickel-Kobalt-Eisen verwendet werden.
7. Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Verstärkung der 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 vorstehenden Ansprüche,
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 spanen
de Bearbeitung, durch Umformung oder durch ein Gießverfahren geformt
ist.
11. Teil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 8, bestehend aus Stahl
mit dem Festschmierstoff.
12. 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.
13. Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß dieses Teil ein Spinnring oder Läufer einer
Ringspinnmaschine ist.
14. Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß dieses Teil ein Rotor, ein Rotorschaft, ein
Rotordeckel oder eine Auflösewalze einer Rotorspinnmaschine ist.
15. Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß dieses Teil eine Düse oder Walze oder ein
faserführendes Teil ist.
16. Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Nitrid eine Härte zwischen 50 bis 1000
HV aufweist.
17. Teil nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Nitrids zwischen 0,1
und 5 mm liegt.
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