DE19620957C2 - Textilmaschinenteil mit eingelagerten Festschmierstoffen - Google Patents
Textilmaschinenteil mit eingelagerten FestschmierstoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Textilmaschinenteil nach dem
Oberbegriff des unabhängigen Anspruches.
Es ist bekannt, die Notlaufeigenschaften von stark
beanspruchten Teilen durch Festschmierstoffe zu verbessern,
beispielsweise aus den folgendenn Publikationen:
- - JP-5-179522 A
- - JP-4-92567 U
- - US-PS-5,086,615
- - JP-2-182926 A
- - JP-5-777 U
- - 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 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.
Aus der DE 44 34 303 C2 sind mechanische Teile bekannt,
deren Kontaktflächen mit Überzügen versehen sind, die
selbstschmierende Teilchen offenbaren, beispielsweise
Polytetrafluoräthylen, Graphit- oder Molybdändisulfid.
Aus der DE 35 03 859 C2 geht hervor, dass eine
verbundbeschichtete Gleitfläche einerseits Siliziumcarbid
teilchen und andererseits Schmiermittelteilchen enthalten
soll.
Aus der DE 43 35 538 A1 ist ein Textilmaschinenteil der
oben genannten Art bekannt. Hierbei handelt es sich um
einen Spinnring, der über einer Grundschicht eine
Deckschicht trägt, wobei eine Schicht feinkeramisches Korn
enthält.
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 µm
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 Phosphors
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, sing in der japanischen Patentanmeldung JP-4-241125 A
oder JP-63-35832 A beschrieben.
Bevorzugt wird als Festschmierstoff ein Nitrid mit einer Korngrösse zwischen 0,1
und 5 µm, insbesondere 2 µm, 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 µm 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
Ringspinnmschine 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 µm liegt.
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