DE2211991B2 - Kammdraht für Kratzengarnitur - Google Patents

Description

Die Erfindung beruht sich auf einen Kammdruht für eine Kratzengarnitur od. dgl., aus einem Trügerabschnitt und daran angeformten Zähnen aus Stahl. Derartige Kammdrähte werden in Spinnmaschinen verwendet. Derartige Maschinen weisen eine große Anzahl von nebeneinander angeordneten Spinnvorrichtungen auf, die weitestgehend selbsttäng arbeiten. Um die Überwachung zu erleichtern und etwaige Ausfallzeiten zu vermindern, ist es wichtig, bei solchen Maschinen die durch standigen Kontakt mit Fasern und Fäden unvermeidlich verschleißenden Teile möglichst dauerhaft auszuführen.

Es sind bereits Kammdrähte bekan-it, deren gezähnter Arbeitsabschnitt durch Abschreckrärtung gehärtet ist. Obwohl damit gegenüber ungehärteten Ooerflächen eine Verbesserung erzielt wird, sind die Fügenschäften dieser Kammdrähte nicht befriedigend.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Kammdraht zu schaffen, dessen Oberfläche gegenüber den insbesondere beim Kämmen von Synthesefasern auftretenden Beanspruchungen widerstandsfähiger als die Oberfläche bekannter Kammdrähte ist, ohne daß durch die Verbesserung die mit den Kammdrähten in Berührung gelangenden Fasern abträglich beeinflußt werden.

Für die Härtung von Metalloberflächen allgemein sind verschiedene Verfahren bekannt. Zum Beispiel ist es bekannt, siehe GB-PS 9 59 533, Metall- oder Legierungsoberflächen dadurch zu härten, daß sie in ein Salzbad eingetaucht werden, das als Salz ein Borat entliält und eine Temperatur von etwa 810 bis 1180"C aufweist. Weiter ist es bekannt, die Oberfläche von Kohlenstoffstählen durch elektrolytische oder Zementationsverfahren zu härten.

Die Eri'indungsaufgabe wird für einen Kammdraht der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß zumindest die Zähne eine glatte Oberflächenschicht aufweisen, die aus einem Karbid einer Vanadium. Niob und Tantal umfassenden Gruppe besteht. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat die Oberflächenschicht eine Stärke in Bereich von 8 bis 20 μηι, Vorzugsweise etwa 8 μηι.

Versuche haben gezeigt, daß auf Grund der Erfindung gegenüber Kammdrähten aus abgeschreckten Stählen die Lebensdauer auf das lOfache erhöht wird. Die Abnutzungsbeständigkeit gegenüber der Beruhrung durch Fasern, insbesondere Kunstfasern, ist verbunden mit einer sehr guten Verträglichkeit mit dem Kunstfasermaterial, das durch den Kontakt mit den erfindungsgemaßen Kammdrähten in seiner Qualität nicht beeinträchtigt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigt
F i g· I eine teilweise schaubtldliehe Ansicht eines üblichen Kammdrahtes.

F i g. 2 einen Querschnitt des Kammdrahtes nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie HII,

F i g. 3 eine schaubildliche Ansicht eines crfindungs-

IQ gemäßen Kamnulrahies, der beispielsweise im I lersiel-

lungsgang an einem fauchbehandlungsjigger befestigt ist,

Fig.4 bis 6 verschiedene Mikrophotographien von Teilen der Arbeitsabschnitte erfindungsgemäber KLmmdrähte in 200facher Vergrößerung, wobei im einzelnen Fig.4 eine Deckschicht aus Chrom-Karbid, F i g. 5 eine aus Vadium-Karbid und F i g. 6 eine aus Eisenborid zeigt.
Nachfolgend wird zunächst an Hand J ei Γ i g. 1 und 2 ein üblicher bekannter Kammdraht I erläutert, der einen Sägezahn-Arbeitsteil aufweist. Diese A:\ Kammdrähte wird in Spinnmaschinen in Verbindung mit Kratzengarnitur^, mit den Zylindern oder Walzen und anderen Teilen von Öffner- und Krempclvorrichtungen usw. verwendet. Der Säge/ahn des Kammilrahtes dient zum Kämmen der Fasern und /um Öffnen der Faser masse.

Während Jes Betriebes wird der gezähnte Arbeitsteil des Kammdrahtes in Gleitberührung mit den zu bchandclnden Fasern gehalten, während sie mit hoher Geschwindigkeit fließen. Dadurch wird dieser Teil einer beträchtlichen Abnutzung unterworfen. Besonders bei der Behandlung von Synthesefasern, wie Polyesterfasern, tritt dieser nachteilige Einfluß stark hervor und verursacht an den Arbeitsflächen offene Streifeneinschnittc, die zu einem häufigen, unbeabsichtigten Abschneiden der Fasern führen. Außerdem können sich die Fasern häufig um die Sägczänne herumwickeln, wo durch die Fasern nicht ausreichend geöffnet werden.

Das führt zu ungleichmäßigen Dicken in den Garnprodukten und fördert das Entstehen von Noppen, die die Qualität des Garnes verschlechtern. Deshalb müssen abgenutzte und mit Streifen versehene Kammdrähie schnellstens durch neue ersetzt werden. Im Hinblick auf die mit hoher Leistung arbeitende Garnherstellung, vor allem im Fall des ununterbrochenen Betriebes der Spinnmaschinen, verlangt die Praxis Kammdrähte mit äußerst verschleißfesten Arbeitsflächen.

lime bekannte Maßnahme gegen die übermäßige Abnutzung des Kammdrahtes ist das Aufsprühen eines geschmolzenen harten Materials auf die Arbeitsfläche. Obwohl gegenüber der Abschreckungshärtung eine wesentliche Verbesserung in der Verschleißfestigkeit erreicht wird, wird dabei allgemein eine merkliche Aufrauhung der so behandelten Arbeitsfläche festgestellt. Überdies sind in diesem Fall besondere Mittel erforderlich, um diese Art der Oberflächenveredelung auszuführen, wodurch natürlich zusätzliche Kosten entstehen. Dagegen führt die Erfindung zu einer Oberflächenschicht, die eine besonders gleichmäßige Dicke und eine äußerst glatte Oberseite aufweist. Die Oberflächenschicht zeichnet sich durch eine besonders innige und starke Bindung mit dem Grundmaterial oder Stahl aus.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Karbid-Arten zeigen ein hohes Maß an Härte und eine besonders dauerhafte Verschleißfestigkeit. Sie liefern damit für den Kammdraht die obenerwähnten gewünschten

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Eigenschaften in einem befriedigenden Ausmaß. Eingehende Versuche haben gezeigt, daß der erfindungsgc_n1äß verbesserte Kammdraht in der Oberflä'chenhärte und der Verschleißfestigkeit und der Oberfläehenglätte 'solrhen Drähten beträchtlich überlegen ist, die nach s den üblichen Härte- und Oberflächenveredelungsverfahren, einschließlich galvanischer Verfahren hergestellt worden sind.

Bei der Ausführung der Erfindung wird das Diffusionsbehandlungaverfahren angewendet. Würde nämlieh eine ähnlich harte Schutzschicht durch Aufsprühen hergestellt, so bildet sich eine merklich aufgerauhte Oberfläche, die notwendig nachgeschliffen werden muß. Die rauhen Flächen stören erheblich den glatten Fluß der zu behandelnden Fasern, so daß das daraus hergestellte Garn häufig bricht.

Würde eine Hartmetall-Legierung auf den Stahlkörper des Metalldrahtes mit Hilfe von elektrischer Entlaiiungsenergie, d. h. durch Funkenhärtung, aufgetragen, ergibt sich gegenüber dem Aufsprühverfahren eine noch rauhere Oberflächenschicht.

Wenn dagegen ein Verfahren mit Ablagerung durch Aufdampfen angewendet wird, ist es äußerst schwierig. über die gesamten Arbeitsflachen des Kammdrahtes hinweg, die eine ziemlich komplizierte Form haben. eine Schicht gleichmäßiger Dicke aus dem harten Material zu bilden. Dadurch ist auch dieses Verfahren ziemlich unzweckmäßig.

Beim üblichen galvanischen Verfahren entwickelt sich in gleicher Weise eine ungleichmäßige Schicht.

F.s ist ferner zu beachten, daß bei irgendeinem de; bekannten Verfahren die dabei ausgebildete Schutzschicht zum Stahlträger eine nahezu nur mechanische Bindung hat, wodurch sich weitere Nachteile ergeben.

Durch Anwendung des Diffusionsverfahrens diffundieren die karbidbildenden Elemente in den .Stahlträger, wodurch sich auf der Oberflache des Stahls eine Karbid-Schicht bildet. Diese Schicht hat eine sehr glatte Fläche. Außerdem ist diese Schicht äußerst gleichmäßig und einheitlich in ihrer Dicke trotz der erheblich komplizierten Form des Arbeitsteiles des Kammdrahtes.

Die Schutzschicht hat mit dem Trägerstahl eine sozusagen metallische Bindung, die durch die gegenseitige Diffusion verursacht ist und sicii als äußerst stalk erweist.

Der erfindungsgemäße Kammdraht ist demnach mit einer Schutzschicht versehen, die eine sehr glatte und verschleißfeste Oberfläche und eine gleichmäßige und einheitliche Dicke aufweist, wobei die Schicht und der Stahl in fester, enger Verbindung stehen.

Da die Wirkungsweise des Kammdrahtes durch die Ausbildung des sägczahnförmigcn Arbeitsteiles stark beeinflußt ist, ist der erfindungsgemäßc Kammdraht äußerst vorteilhaft. Im wesentlichen ohne die sonst übiiche Nachbearbeitung ergibt sich durch die Erfindung unter Benutzung der Diffusionsbchandlung ein sägczahnförmiger Arbeitsteil des Kammdrahtes, der genau die gewünschte Form hat und daher die gewünschte günstigste Arbeitsweise ermöglicht, wobei gleichzeitig eine verbesserte Verschleißfestigkeit gewährleistet ist.

Die Diffusionsbehandlung im vorerwähnten Sinn kann in irgendeiner der nachfolgend beschriebenen verschiedenen Weisen ausgeführt werden.

Im Fall des mit geschmolzenem Salz arbeitenden Verfahrens wird der Stahlträger des vorher in seine endgültige Form gebrachten Kammdrahtes während einer bestimmten, vorher festgelegten Zeitspanne in eine geschmolzene Salzmischung getaucht, die aus einem Material besieht, das das gewünschte Element, etwa Vanadium od. dgl., das für die BiWung der Schutzschicht erforderlich ist, und Borax, FluoricJ und/uder Chlorid enthält.

Im Fall des elektrolytischen Verfahrens wird der Metalldraht eingetaucht unter Verwendung von elektrischem Strom, so daß ein elektrolytischer Vorgang zwischen dem Stahl und den Materialien des Schmelzbades verursacht wird.

Im Fall der Pulverzementation wird der zu beschichtende Stahl in eine pulverförmige Masse eingebettet, welche die vorerwähnten verschiedenen Materialien einschließlich eines schichtbildenden Grundelementes enthält, oder mit einer pastenförmigen Masse überzogen, welche diese Materialien enthält, und dann auf einer erhöhten Temperatur gehalten.

Im Fall des Gasphasenverfahrzns wird die Stahlgrundlage in einer gemischten Gasatmosphäre erwärmt, welche ein gasförmiges Halogen, etwa Fluorid oder Chlorid der karbidbildende" Elemente und ein Trägergas enthält, etwa Wasserstoff, Argon od. dgl.

Im Verlauf der Diffusionsbehandlung kann das Karbid durch Reaktion des Vanadiums oder des entsprechenden Elementes der Gruppe mit dem Kohlenstoff im Suhl während des Diffusionsvorganges gebildet werden. Falls jedoch erforderlich, kann den für die Diffusionsbehandlung vorgesehenen Materialien eine zusätzliche Menge Kohlenstoff zugesetzt werden, die für eine ausreichende Bildung von Karbid genügt. Unter normalen Bedingungen reicht es allgemein aus, wenn die Karbid-Beschichtung im wesentlichen ausschließlich auf dem Arbcitstei! des Kammdrahtes ausgebildet

wird.

Im folgenden werden mehrere bevorzugte Zahlenbeispiele gegeben, welche das Verständnis der Eigenschaften und Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Kammdrahies erleichtern sollen.

Beispiel

Ein ähnlicher Kammdraht wurde aus 1,2% Kohlenstoff-Stahl hergestellt und auf den in F 1 g. 3 gezeigten liggei aufgespult. Dieser Draht wurde in ein geschmolzenes Salzbad von 950 C 16 Stunden lang getaucht. Das Bad bestand aus 5.b kg Borax und 1.4 kg Fcrro-Vanadium-Legierung. die 52% Vanadium enthielt. Sodann wurde der Draht aus dem Bad herausgenommen, in der obenerwähnten Weise gekühlt und mit warmem Wasser gewaschen.

In F i g. 5 ist eine Mikrophotographie mit 20Cfacher Vergrößerung von Hand reproduziert dargestellt. Die Figur zeigt, daß eine Schutzschicht mit glatter Oberfläche und im wesentlichen einheitlicher Dicke gebildet worden war. die etwa 8 Mikron betrug. Untersuchungen im Elektronenmikroskop und von Röntgenbeugungsspcktreu zeigten, daß die Schutzschicht ir>", wesentlichen aus Yanadiumkarbid bestand. Die Oberflächenhärte wurde mit etwa Hv 3000 gemessen.

Die Untersuchungen und Beobachtungen zeigten, daß der Bereich des Stahlgrundes, der in der Nähe der Schutzschicht hg, Einwanderungen von Vanadium aufwies.

Nachdem der derart beschichtete Kammdraht in der obenerwähnten Weise Abnutzungsprüfungen unterworfen worden war, zeigten sich im wesentlichen keine Abnutzungen an dem Arbeitsteil des Drahtes.

Bei praktischer Benutzung des Drahtes auf einer of-

fenen Spinnmaschine fortlaufend über etwa 200 Stunden zeigten die Sägezähne keine merkliche Abnutzung und behielten im wesentlichen ihre reguläre Faseröffnungsftinktion.

Zum Vergleich wurde ein Metalldraht aus Stahl mit einer Mischung aus 8% Kobalt und dem Rest Wolframkarbid oder einer weiteren Mischung von 25% Wolframkarbid, 7% Nickel und dem Rest Wolfram-Chrom-Karbid auf seinem Sägezahnarbeitsabschnitt besprüht, um eine Schutzschicht zu bilden. Dieser Draht wurde dann in der Praxis auf einer offenen Spinnmaschine benutzt. Diese Drähte waren etwa 3000 Stunden lang im praktischen Einsät/. Im Vergleich mit den erfindungsgemäßen Metalldrähten, die vorstehend beschrieben worden sind, führte die Verwendung dieser nach bckannten Verfahren hergestellten Drähte zu erheblichen Garnbrüchen und der Entwicklung von Flaum, wodurch sich eine sehr schlechte Garnqualität ergab. Dieser Nachteil kann durch die rauhen Obcrflächenvcrhältnissc der Schutzschicht bei dem dem Stand der

ίο Technik entsprechenden Draht verursacht sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

22 Π 991 Patentansprüche:

1. Kammdraht für Kratzengarnitur od. dgl. aus einem Trägerabschnitt und daran angeformten Zähnen aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Zähne eine glatte Oberflächenschicht aufweisen, die aus einem Karbid einer Vanadium, Niob und Tantal umfassenden Gruppe besteht,

2. Kammdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Stärke im Bereich von 8 bis 20 μπι hat

3. Kammdraht nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Oberflächenschicht von etwa 8 μπι.