DE3532432A1 - Changierwalze und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Changierwalze und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Es sind verschiedene Arten von Changierwalzen bekannt zum Aufspulen von Fäden in Spulautomaten. Es sind mit Schlitzen versehene Changierwalzen bekannt, die an der Oberfläche einer Auflaufspule aufliegen und diese mit hoher Drehzahl antreiben. Ferner dienen die bekannten Changierwalzen zum Changieren eines von einer Lieferspule abgezogenen Fadens mit hoher Changiergeschwindigkeit. Die Changierwalze erfüllt daher eine Reihe von betrieblichen Anforderungen. Die Changierwalze muß den folgenden Forderungen hinsichtlich Funktion und Herstellung genügen.

i) Die Changierwalze muß als elektrisch leitfähiger Körper hergestellt sein, so daß statische Elektrizität, welche während des Auf spul Vorgangs entstanden ist, abgeleitet werden kann, und die Changierwalze elektrisch nicht aufgeladen wird.

ii) Die Teile der Changierwalze, welche mit dem Faden in Berührung stehen, müssen abriebsfest sein.

iii) Die Changierwalze muß fähig sein eine Bildwicklung zu unterbrechen, welche dann auftritt, wenn die Changierwalze und die Auflaufspule gleichen Durchmesser haben. Ferner muß die Changierwalze ein leichtes Gewicht aufweisen, so daß sie bei einem Fadenbruch rasch angehalten werden kann.

iv) Die Oberfläche der Changierwalze muß einen niedrigen Reibungscoeff izienten aufweisen.

v) Die Herstellung der Changierwalze, insbesondere der komplizierten Führungsnuten in der Changierwalze, muß einfach durchführbar sein.

vi) Die Changierwalze muß mit hoher Genauigkeit gefertigt sein, wobei diese Genauigkeit während des Betriebes stabil bleiben muß. Ferner soll die Changierwalze mit niedrigem Herstellungsaufwand herstellbar sein.

Zur Erfüllung des vorstehenden Punktes i) ist es bekannt, die Changierwalze zu beschichten, beispielsweise mit einem Film

eines antistatischen Mittels oder mit einem statische Elektrizität verhindernden Mittel. Eine solche Changierwalze besitzt jedoch eine relativ geringe Abriebsfestigkeit wegen der relativ geringen Abriebsfestigkeit des Überzugfilms. Zur Erfüllung des vorstehenden Punktes ii) werden Metallstifte mit hoher Härte oder Keramikstifte entlang des Fadenführungskanals im Walzenkörper versenkt, um Abrieb zu vermeiden. Dies erfordert jedoch komplizierte Herstellungsschritte. Es ergeben sich dabei außerdem Schwierigkeiten hinsichtlich der Qualität und der Herstellungskosten. Zur Erfüllung der Punkte iv) und v) ist es bekannt, den Walzenkörper aus einer Aluminiumlegierung herzustellen, um das Gewicht auf 1,5 bis 2,0 kg zu verringern. Aluminiumlegierungen sind jedoch anfällig gegen Abrieb. Um die Abriebsfestigkeit zu erhöhen, wird eine solche Changierwalze behandelt, um die Oberfläche mit einem harten Alunitfilm zu überziehen. Die Härte eines harten Alunitfilmes liegt höchstens bei etwa 500 Hv und da ein Alunitfilm nicht leitend ist, besteht die Gefahr, daß eine solche Changierwaize mit statischer Elektrizität aufgeladen wird.

Zur Verbesserung der Abriebsfestigkeit der Changierwalze ist es noch bekannt, diese aus einer Eisenlegierung her-

zustellen. Eisenlegierungen besitzen jedoch spezifische Gewichte mit dem 2,6 bis 3,1-fachen der spezifischen Gewichte von Aluminiumlegierungen. Ferner liegen die Schmelzpunkte hoch und die Herstellungskosten von Eisenlegierungen sind ebenfalls hoch. Eisenlegierungen sind hart und für die Bearbeitung weniger geeignet als Aluminiumlegierungen. Demzufolge werden Changierwalzen, die aus Eisenlegierungen gefertigt sind, nicht häufig verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Changierwalze und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen, die den vorstehend aufgelisteten Anforderungen genügen.

Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig durch die Merkmale des Anspruchs 1 und verfahrensmäßig durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst. Die Unteransprüche kennzeichnen Weiterbildungen der Erfindung.

Durch die Erfindung wird eine Changierwalze geschaffen, die zu einer einteiligen Konstruktion aus Eisenmetall geformt ist, welche die Führungsschlitze und die anderen Walzenteile enthält, durch sauer stoff freies Gießen hergestellt ist und äußerst dünne Wände besitzt. Das Gewicht der Changierwalze nach der Erfindung ist etwa das gleiche wie das Gewicht ent-

sprechender Changierwalzen, die aus Alumini urrmetal 1 geformt sind.

Die Changierwalze aus Eisenmetall nach der Erfindung besitzt äußerst dünne Wände, welche bei normaler Atmosphäre nicht geformt werden können. Demzufolge erfolgt die Herstellung dadurch, daß geschmolzenes Metall in einen begrenzten Hohlraum einer Gießform mit der Gestalt der herzustellenden Changierwalze in einer mit Argongas oder Stickstoffgas angefüllten sauer stofffrei en Atmosphäre äußerst rasch eingespr i tzt wi rd.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene Vorderansicht einer Changierwalze, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. 2 ein Blockdiagranm der einzelnen Herstellungsschritte der Changierwalze nach der Erfindung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Walzenkerns; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines

Herstellungsschrittes bei der Bildung des Walzenkerns ;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Modellwalze;

Fig. 6 eine schnittbildliche Darstellung zur Erläuterung eines Herstellungsschrittes bei der Bildung Bildung der Modeliwalze;

Fig. 7 eine Draufsicht einer Gießform zur Bildung des Walzenkerns bzw. der Modellwalze in zusammengebautem Zustand; t

Fig. 8 eine Draufsicht der Gießform der Fig. 7 in auseinandergebautem Zustand;

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines Teils der zusammengebauten Gießform der Fig. 7;

Fig. 10 eine schnittbildliche Darstellung zur Erläuterung der Herstellung einer feuerbeständigen Schale und

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vakuumgießeinrichtung.

-ία-

In der Fig. 1 ist in schnittbildlicher Darstellung eine Changierwalze 1, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, dargestellt. Die Changierwalze 1 besteht aus einem einstückigen Walzenkörper, der durch Gießen von Eisenmetall und einer Eisenlegierung hergestellt ist. Die Changierwalze besitzt Führungsnuten 2 und ihre Wände besitzen eine äußerst geringe Wandstärke t. Die Wandstärke an den Führungsnuten 2 und an der zylindrischen Wand 3 beträgt etwa 1,5 bis 2,5 mm. Das Gewicht der Changierwalze 1 beträgt etwa 1,5 kg. Dieses Gewicht ist im wesentlichen das gleiche Gewicht wie bei einer entsprechenden gegossenen Aluminiumchangierwalze. Das Gewicht der Changierwalze hängt auch von der Länge L und dem Durchmesser D ab. Bei einer standardisierten Changierwalze beträgt die Länge L etwa 150 mm und der Durchmesser D etwa 90 rrm. Das Gewicht einer derartigen Changierwalze beträgt etwa 1,5 kg.

Mögliche Eisenmetalle sind Graugußeisen (FC), Gußeisen mit Kugelgraphit (FCD), rostfreie Stähle und dgl.. Die geeignete Zusammensetzung des Eisenmetalls wird ausgewählt unter Berücksichtigung der Stärke und der Zähigkeit, welche das Material haben soll. Es ist auch möglich, ein anderes Material als Eisenmetalle oder Eisenlegierungen zu verwenden, wenn dieses Material die gewünschten Voraussetzungen für die Changierwalze, beispielsweise elektrische Leitfähigkeit, Abriebsfestigkeit und Reibungseigenschaften der Oberfläche hat.

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Wenn die Changierwalze aus Eisen gebildet wird, wird die Changierwalze einer Oberflächenbehandlung unterworfen, um eine hervorragende Abriebsfestigkeit zu erzielen. Die Oberflächenhärte von gegossenem Gußeisen beträgt höchstens 200 bis ^00 Hv. Die Oberflächenhärte eines derartigen Gußstückes muß daher durch Oberflächenbehandlung auf die geeignete Härte gebracht werden. Hierzu eignet sich das Nitrierhärten oder Plattieren, wodurch die Oberfläche der Walze bis auf eine Härte im Bereich von 800 bis 1000 Hv gebracht wird. Durch Ti tanni-tr ierung kann die Oberfläche auf eine Härte im Bereich von 1600 bis 2000 Hv gebracht werden. Bei einer Oberflächenbehandlung mit Titancarbid kann eine Oberflächenhärtung bis zu einem Härtebereich von 3300 bis 5000 Hv erreicht werden. Eine derart harte Schicht von einigen hm bis einigen 10 Um Dicke wird auf der gesamten Oberfläche der Changierwalze 1 gebildet, wobei auch die Oberflächen der Führungsnuten 2 erfaßt sind.

Die Tiefe der Führungsnuten 2 ändert sich und demzufolge ändert sich auch die Länge der Wände 5 der Führungsnuten 2, die in das Innere der Changierwalze 1 ragen. Die Innenfläche der Wände 5 kann durch Schleifen endbearbeitet sein, so daß ein Gehäuse 7 für die Lagerung einer Antriebswelle 6 in der Changierwalze 1 befestigt werden kann. Die nicht näher dargestellten Teile der in das Innere ragenden Wände 5 im Bereich

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der Lagerteile 7a und 7b des Gehäuses 7 werden durch Feinschleifen endbearbeitet, so daß entsprechende Durchmesser dl und d2 für diese Teile erreicht werden. Das Gehäuse 7 wird von einem Ende der Changierwalze her eingesetzt und in Formschluß mit dem Innern der Changierwalze 1 gebracht. Die Antriebswelle 6 wird durch ein ortsfestes Zy1inderstück 8 einge-

setzt. Das freie Ende der Antriebswelle 6 ist mit einer Endkappe 10 versehen, welche mit dem Ende der Changierwalze 1 verbunden ist. Lager 11 und 12 sowie Lager 13 sind zwischen dem Gehäuse 7 und dem Zy1inderstück 8 sowie zwischen der Antriebswelle 6 und dem Zy1inderstück 8 vorgesehen.

Gewindebohrungen 14 und 15 nehmen Schrauben zur Befestigung der Endkappe 10 und einer bei der dargestellten Ausführungsform entfernten Endscheibe auf. Die Endkappe und die Endscheibe werden nach dem Gießvorgang aufgesetzt und befestigt, wobei die Endscheibe an dem Ende befestigt wird, welches der Antriebseinrichtung der Changierwalze am nächsten liegt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Walzenteile, in welchen die Gewindebohrungen 14 und 15 vorgesehen sind, eine etwas größere Wandstärke als die übrigen Teile der Changierwalze 1. Es ist jedoch auch möglich, daß alle Wandteile der Changierwalze 1 die gleiche Wandstärke t aufweisen.

In bevorzugter Weise können die Teile, welche zur Abstützung des Gehäuses 7 dienen, eine größere Wandstärke aufweisen als die übrigen Wandteile.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Changierwalze 1 im einzelnen erläutert.

Bei der Herstellung einer metallischen Changierwalze, beispielsweise der Changierwalze 1, wird ein geschmolzenes Metall äußerst rasch in einer sauer stoff freien Atmosphäre in einen abgegrenzten Hohlraum eingespritzt. Dieser Hohlraum hat die gleiche Form wie die herzustellende Changierwalze. Der begrenzte Hohlraum dient zur Bildung einer Wandstärke, die etwas größer ist als die Wandstärke t der herzustellenden Changierwalze. Die Herstellung der metal 1ischen Changierwalze mit äußerst dünnen Wandstärken geschieht wie folgt.

Das Herstellungsverfahren der Changierwalze nach der Erfindung wird im einzelnen im Zusammenhang mit den zugehörigen Figuren beschrieben.

(I) Herstellung des auflösbaren Kerns:

Zunächst wird ein auflösbarer Kern 16, wie er in der Fig. 3 dargestellt ist, gebildet. Dieser besitzt die Form eines In-

nenraumes 4, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Der auflösbare Kern ((b) in Fig. 2) behält eine feste Form bei einer bestimmten Herstellungsbedingung und schmilzt oder bricht bzw. zerfällt in Teilchen bei einer anderen Betriebsbedingung.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, besitzt eine den herzustellenden Kern 16 aufnehmende Gießform 17 die Gestalt des Kerns 16, wobei auch die Führungsnuten 18 im einzelnen angeformt sind. Diese Gießform 17 befindet sich auf einer Grundplatte 19. Eine Gießkappe 20 wird auf die Gießform 17 aufgesetzt, und dann wird eine Lösung einer zunächst auflösbaren Substanz ((a) in Fig. 2) in das Innere der Gießform 17 gegossen zur Bildung des Kernes 16.

Geeignete Substanzen zur Bildung des Kernes 16 sind Stoffe, die in Wasser, Gas, Öl oder einem chemischen Lösungsmittel bei einer bestimmten Bedingung lösbar sind. Es kann sich hier beispielsweise um wasserlösliches Wachs, um Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharz, Salz, Naphthalan und Borax handeln. Beim dargestel1 ten Ausführungsbeispiel wird ein Harnstoff-Formaldehydharz, das bei Normal temperatur in Wasser löslich ist, verwendet.

Da der Kern 16 Führungsnuten mit komplizierter Gestalt und sich ändernder Tiefe aufweist, läßt sich der geformte Kern 16

aus der Gießform 17 nicht so ohne weiteres entfernen, wenn es sich-um eine zweiteilige Gießform handelt. Die den Kern aufnehmende Gießform 17 ist daher eine zusammengesetzte Gießform, die in Längsrichtung in wenigstens drei Segmente 17a bis 17n aufgeteilt werden kann, wie das beispielsweise durch die in radialer Richtung voneinander entfernbaren Gießformteile in den Figuren 7 bis 9 gezeigt ist. Die Anzahl der Segmente der Gießform 17 zur Bildung einer den Kern aufnehmenden Gießform wird nach einer komplexen Morphologie bemessen und beträgt bevorzugt 10 oder mehr. Eine geeignete Anzahl an Segmenten ist 16. Eine derart zusanrmengesetzte Gießform 17 ermöglicht das einfache Entfernen des Gießlings aus der Gießform 17 ohne Bruch oder Deformation.

Wenn die Segmente 17a bis 17n der Gießform zusammengebaut sind, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, wird auf diese in Richtung der Pfeile ein Druck ausgeübt. Es wird eine durchgehende innere Oberfläche 22 (Fig. 9) gebildet, die Vorsprünge 21 aufweist, welche den zu bildenden Führungsnuten entsprechen. Der Innenraum der so gebildeten zusammengesetzten Gießform hat exakt die Form des zu bildenden Kerns, wie es aus Fig. 9 zu ersehen ist. Das wasserlösliche Wachs wird in die Gießform 17 eingegossen. Nach Erhärten des Wachses wird die Gießkappe 20 entfernt, und die Segmente der Gießform

17 werden radial nach außen geöffnet, wie es durch die Pfeile in der Fig. 8 angegeben ist. Der auflösbare Kern kann dann ohne Zerstörung der Führungsnuten aus der Gießform 17 entfernt werden.

(II) Herstellung eines auflösbaren Modells:

Eine Modellwalze 25, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, wird wie folgt aus einem auflösbaren Material hergestellt.

Eine Gießform 26 mit dem gleichen Aufbau wie die Gießform 17 und einer Innengestaltung, welche der herzustellenden Changierwalze entspricht, wird bei der Herstellung der Modellwalze verwendet. Die Gießform 26 wird, wie in der Fig. 8 dargestellt ist, geöffnet, und der auflösbare Kern wird in der Mitte der voneinander getrennten Segmente der Gießform 26 angeordnet. Die Segmente der Gießform 26 werden dann, wie in Fig. 7 gezeigt ist, geschlossen, so daß ein begrenzter Raum 27 zwischen dem auflösbaren Kern 16 und der Gießform 26 gebildet wird, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Anschließend wird eine geschmolzene zweite Substanz in den begrenzten Raum 27 gegossen ((c) in Fig. 2). Die zweite schmelzbare Substanz wird so ausgewählt, daß sie fest ist bei einer bestimmten Bedingung, bei welcher die erste lösliche Substanz, welche den auflösbaren Kern 16 bildet, gelöst wird. Es handelt sich bei-

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spielsweise um eine Substanz, welche bei Erhitzung auf eine

Temperatur im Bereich von 60 bis 120 C schmilzt, beispielsweise ein herkömmliches Wachs.

Nach dem Verfestigen der zweiten in dem begrenzten Raum 27 eingegossenen schmelzbaren Substanz wird die Gießform' 26, wie im Herstellungsschritt I radial nach außen geöffnet, so daß das schmelzbare Modell ((d) in Fig. 2) zusammen mit dem lösbaren Kern 16 aus der Gießform 26 entnommen werden kann. Anschließend wird das schmelzbare Modell zusarrmen mit dem lösbaren Kern 16 in Wasser mit Normal temperatur eingetaucht, so daß der lösbare Kern 16 aufgelöst wird ((e) in Fig. 2). Die dabei "gewonnene Modellwalze 25, welche in Fig. 5 dargestellt ist, besitzt im wesentlichen die gleiche Gestalt wie die herzustellende Changierwalze ((f) in Fig. 2). Die Abmessung der Modellwalze 25 ist etwas größer als die der fertiggestellten Changierwalze. Auf diese Weise wird das Schwindmaß der fertiggegossenen Changierwalze ausgeglichen.

(III) Herstellung der Gießschaie:

Zur Bildung der Gießschale wird ein Gießaufsatz 29 aus dem gleichen Material wie die Model!walze 25 oben auf die Modellwalze 25 aufgesetzt und mit dieser verbunden. Der Gießaufsatz

und die Modellwalze werden gründlich gereinigt mit einem geeigneten Reinigungsmittel oder dgl.. Anschließend wird der aus Modellwalze 25 ((g) in Fig. 2) und dem Gießaufsatz bestehende zusammengesetzte Körper (Fig. 10) in eine bestimmte flüssige Mischung A eingetaucht ((h) in Fig. 2). Dabei wird die Oberfläche des zusammengesetzten Körpers mit einem Film aus einer feuerfesten Substanz überzogen ((i) in Fig.2). Die flüssige Mischung A besteht beispielsweise aus einer flüssigen Mischung von Zirkonpulver und Ethylsi 1ikat. Die ge-

o eignete Temperatur der Mischung A beträgt 20 bis 30 C, und die Zirkonkonzentration beträgt Ψ0 bis 50 %. Nach Eintauchen des aus der Modellwalze 25 und dem Gießaufsatz 29 bestehenden zusammengesetzten Körpers in die flüssige Mischung wird die Oberfläche des zusammengesetzten Körpers mit Zirkonsand überzogen. Der mit Zirkonsand überzogene zusammengesetzte Körper wird dann langsam getrocknet. Nach dem Trocknen wird der zusammengesetzte Körper in eine andere flüssige Mischung B eingetaucht. Diese enthält beispielsweise Zirkonsand und Natriumsilikat. Nach dem Eintauchen ist die Oberfläche des zusammengesetzten Körpers mit einer feuerfesten Substanz, beispielsweise Schamottesand, überzogen. Nach dem Trocknen wird der zusammengesetzte Körper weiterhin in eine flüssige Mischung C eingetaucht, welche beispielsweise Mullitpuiver und Ethylsilikat enthält. Dabei wird die Oberfläche des zusammen-

gesetzten Körpers mit einem feuerfesten Material, beispielsweise Molokit, überzogen. Die Eintauchvorgänge und die Bildung der feuerfesten Substanz werden wechselweise fünf- bis zehnmal wiederholt (Cj) in Fig. 2) zur Bildung einer Gießschale mit 6 bis 15 mm Wandstärke. Die Wandstärke der Gießschale ist so bemessen, daß geschmolzenes Metall eingegossen werden kann und der Gießling aus der Form leicht entfernt werden kann.

Nach dem Trocknen ist die schmelzbare Modellwalze 25 von der Gießschale 30 aus feuer festem Material während einer bestimmten festgelegten Zeitdauer umhüllt, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Der aus der Modellwalze 25 und dem Gießaufsatz zusammengesetzte Körper wird bei einer festgelegten Betriebsbedingung geschmolzen, so daß die feuerfeste Gießschale 30 endgültig gewonnen wird ((k) in Fig.·2). Die Gießschale besitzt einen Hohlraum mit vorbestimmter Form. Die feuerfeste

ο Gießschale 30 wird bei hoher Temperatur (900 bis 1100 C)

gebrannt, um Verunreinigungen auszubrennen. (IV) Vakuumgießverfahren:

Geschmolzenes Material zur Bildung der Changierwalze, insbesondere Eisenmetall, welches beim Ausführungsbeispiel verwendet wird, wird rasch in den eng begrenzten Hohlraum der feuerfesten Gießschale unter Vakuum und sauer stofffreier Atmo-

Sphäre eingegossen zur Bildung einer Changierwalze ((1) in Fig. 2). In der Fig. 11 ist ein Ausführungsbeispiel zum Gießen der Changierwalze dargestellt. Wie die Fig. 11 zeigt, befindet sich die feuerfeste Gießschale 30 auf einer Befestigungsplatte 33 in einer Gießkanrmer 32, welche mit einer Abdeckung 31 verschlossen ist. Ein Behälter 35, in welchem geschmolzenes Metall 34 enthalten ist, befindet sich an der Unterseite der Befestigungsplatte 33. Eine Öffnung 36 in der Befestigungsplatte 33 ermöglicht es, daß geschmolzenes Metall in die feuerfeste Gießschale 30 fließt.

Nach dem Einsetzen der feuerfesten Gießschale 30 in die Gießvorrichtung wird die Gießkarrmer 32 über Leitungen 38 und 39 an einen Vakuumbehälter 37 angeschlossen, um das Innere der Gießkarrmer 32 in einen evakuierten sauer stoff freien Zustand mit geeigneter Vakuumstärke zu bringen. Der Vakuumbehälter besitzt eine Aufnahmekapazität, die größer ist als die der Gießkammer 32. Das Innere der Gießkarrmer 32 wird daher rasch evakuiert, wenn Ventile 40 und 41 geöffnet werden. Nach Evakuieren der Gießkarrmer 32 auf ein bestimmtes Vakuum werden die Ventile 40 und 41 geschlossen. Die Leitungen 38 und 39 werden abgetrennt, und die Gießkammer 32 wird dann um einen

ο
winkel von 180 in Richtung von eines Pfeiles 42 mit Hilfe

einer nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung ge-

schwenkt. Die Schwenkung erfolgt innerhalb eines äußerst kurzen Zeitraumes (etwa 0,5 Sekunden). Das geschmolzene Metall 34 im Behälter 35 wird dabei rasch in den Hohlraum der Gießschale 30 gegossen, welcher die Form der herzustellenden Changierwalze aufweist. Da der Hohlraum die Form der herzustellenden Changierwalze einschließlich der kompliziert gestalteten Führungsnuten aufweist, würde das geschmolzene Metall oxidiert werden, bevor es in den die Umfangsteile der Changierwaize bildenden Hohlraum einfließt. Hierdurch würde ein einwandfreies Einfließen in den Hohlraum behindert werden, wenn das geschmolzene Metall bei normaler Atmosphäre in den Hohlraum der Gießschale eingegossen würde. Das geschmolzene Metall wird daher in den Hohlraum der Gießschale bei Sauerstoff freier Atmosphäre in der Gießkanrmer eingegossen. Das geschmolzene Metall fließt rasch in den Hohlraum der Gießschale 30, welcher die UmfangsteiIe der Changierwalz bildet, ohne daß eine Oxidation des Metalls auftritt.

(V) Nachbehandlung und Endbearbeitung:

Die feuerfeste Gießschale wird zerbrochen, um die gegossene metallische Changierwaize zu entnehmen. Die gegossene metallische Changierwalze wird geglüht, um beim Gießen entstandene Spannungen zu beseitigen. Nach dem Glühen wird die me-

tallische Changierwalze Korrekturbearbeitungen unterworfen, wobei insbesondere die Rundheit und die Auswuchtung der Changierwalze durchgeführt wird. Anschließend werden die Oberfläche und die Führungsnuten der metallischen Changierwalzen durch Schleifen poliert, so daß die endbearbeitete Oberfläche und die Oberflächen der Nuten einen nur geringen Reibungskoeffizienten aufweisen ((m) in Fig. 2).

Zum Härten der Oberflächen der Changierwalze und der Führungsnuten wird die metallische Changierwalze einer Oberflächenbehandlung unterworfen ((n) in Fig. 2). Die geeignete Wahl der Oberflächenbehandlung wird getroffen unter Berücksichtigung der gewünschten Oberflächenhärte der Changierwalze und des Aufwandes der Oberflächenbehandlung. Beispielsweise läßt sich die Oberflächenhärte des Walzengießlings (200 bis 400 Hv) durch Iönennitrierhärten oder Ionenplattierung auf eine Härte im Bereich von 800 bis 2000 Hv erhöhen. Auf diese Weise läßt sich eine hervorragende Abriebfestigkeit an der hergestellten Changierwalze erreichen ((o) in Fig. 2).

In der Fig. 2 ist ein Blockd iagr arrm des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens der Changierwalze dargestellt. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, enthält das Herstellungsverfahren nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung den Ver-

fahrensschritt I zur Bildung des auflösbaren Kernes 16, den Verfahrensschritt II zur Bildung der Modellwalze 25 unter Verwendung des auflösbaren Kerns 16, den Verfahrensschritt III zur Bildung der feuerfesten Gießschale 30 unter Verwendung der Modellwalze 25, den Verfahrensschritt IV zum Eingießen des geschmolzenen Metalls in die feuerfeste Gießschale 30 in sauer stoff freier Atmosphäre und den Verfahrensschritt V mit der Oberflächenbehandlung und Endbehandlung des Gießlings Ψ3. Die endgültig hergestellte Changierwalze 1 erfüllt alle Anforderungen, welche an eine Changierwalze für einen Spulautomaten gestellt werden.

Die Stoffe und Behandlungsflüssigkeiten, welche bei den vorstehend beschriebenen Verfahrensschritten verwendet werden, können von verschiedener Art sein und verschiedene Stoffkombinationen können zur Anwendung kommen, wobei diese Stoffe und Behandlungsflüssigkeiten den Anforderungen genügen müssen, die an eine Changierwalze und an die Herstellungsschritte einer solchen Changierwalze gestellt werden. Beispielsweise wird beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Kern 16 und die Modellwalze 25 aus Harnstoff kunstharz und Naturwachs hergestellt. Der Kern 16 kann aus einem Material bestehen, welches in einer Chemikalie lösbar ist. Die Modellwalze 25 kann aus einem Material gebildet sein, das in

einer anderen Chemikalie lösbar ist. Die feuerfesten Substanzen, mit denen die Modellwalze umhüllt wird, sind solche, die im Handel erhältlich sind. Es eignen sich hierfür Zirkoniumsand, Schamottesand und Molokit.

Bei der Bildung von Teilen oder zusammengesetzten Teilen mit einfacher Form aus einem anderen Metall als Eisenmetall oder Eisenlegierungen, wie beispielsweise Zinklegierung, Aluminiumlegierung, Magnesiumlegierung oder Kupferlegierung ist entweder das Gießen in einer evakuierten sauer stoff freien Atmosphäre oder in normaler Atmosphäre möglich.

Durch die Erfindung wird eine Changierwalze mit leichtem Gewicht geschaffen, die aus Eisenmetall oder einer Eisenlegierung hergestellt ist, wobei extrem dünne Wände, eine außerordentlich gute elektrische Leitfähigkeit und eine hervorragende Abriebsfestigkeit erreicht werden.

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Claims (12)

Patentanwälte Steinsdorfstr. 21-22 · D-8000 München 22 · Tel. 089 / 22 94 41 · Telex: 5 22208 TELEFAX: GR.3 89/2716063 · GR.3 + RAPIFAX + RICOH 89/2720480 · GR.2 + INFOTEC 6000 89/2720481 11337 - N/R ■« MURATA KIKAI KABUSHIKI KAISHA Patentansprüche:

1. Changierwalze, gekennzeichnet durch einen einteiligen Aufbau aus Eisenmetall mit eingeformten Führungsnuten (2) und anderen Walzenteilen, die eine äußerst dünne Wandstärke aufweisen.

2. Changierwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Eisenmetall Graugußeisen, Gußeisen mit Kugelgraphit, rostfreier Stahl und dgl. ist.

3. Changierwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandstärke der Führungsnuten (2) und die Wandstärke des zylindrischen Walzenkörpers etwa 1,5 bis 2,5 rrm beträgt.

k. Changierwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gesamten Oberfläche des Walzenkörpers und den Oberflächen der Führungsnuten (2) eine Hartschicht gebildet ist.

5. Changierwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im eine Einheit bildenden Walzenkörper die Führungsnuten (2) eingeformt sind, ein Lagergehäuse (7) in das eine Ende des Walzenkörpers eingesetzt ist, im Lagergehäuse (7) eine Antriebswelle (6) durch einen ortsfesten Zylinderkörper (8) hindurchragt und am einen freien Ende der Antriebswelle (6) eine am anderen Ende des Walzenkörpers befestigte Endkappe (10) befestigt ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Changierwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß in sauer stoff freier Atmosphäre geschmolzenes Eisen in eine Gießform mit begrenztem Hohlraum

entsprechend der zu formenden Changierwalze gegossen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß bei einem ersten Verfahrensschritt ein auflösbarer Kern gebildet wird, in einem zweiten Verfahrensschritt unter Verwendung des auflösbaren Kerns eine Modellwalze gebildet wird, in einem dritten Verfahrensschritt unter Verwendung der Modellwalze eine feuerfeste Gießschale gebildet wird, in einem vierten Verfahrensschritt geschmolzenes Metall in die Gießschale in sauerstofffreier Atmosphäre gegossen wird und in einem fünften Verfahrensschritt eine Oberflächenbehandlung und Endbehandlung am Gießling vorgenommen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der auflösbare Kern (16) aus wasserlöslichem Wachs , Harnstoff, Kunstharz, Salz, Naphthalan oder Borax gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß zur Bildung der Model!walze der auflösbare Kern in der Mitte von Segmenten einer zweiten Gießform, deren innere Gestaltung der herzustellenden Changierwalze entspricht, angeordnet wird, daß eine

geschmolzene zweite schmelzbare Substanz in den begrenzten Raum zwischen dem auflösbaren Kern und der Gießform gegossen wird, daß die zweite schmelzbare Substanz bei einer bestimmten Bedingung fest bleibt, bei welcher die erste lösbare Substanz zur Bildung des auflösbaren Kerns gelöst wird, und daß der auflösbare Kern gelöst wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß eine erste Gießform zum Gießen des auflösbaren Kerns und die zweite Gießform zur Bildung der Modellwalze aus mehreren länglichen Formsegmenten zusammengesetzt werden, die in radialer Richtung voneinander gelöst werden können.

11. Verfahren nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß zur Bildung der feuerfesten Gießschale die Oberfläche der Modellwalze mit einem Film aus einer feuerfesten Substanz überzogen wird, so daß eine Schale gebildet wird mit Wandstärken, die geeignet sind zum Eingießen von geschmolzenem Metal 1 in die Gießschale, wobei der so gebildete Gießling und die Modellwalze leicht entfernt werden können.

12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ionennitrierhärten und lonenplattieren die Oberflächenbehandlung zum Härten der Oberflächen des Walzenkörpers und der Führungsnuten durchgeführt wird.