DE3600570A1 - Metalldraht fuer spinnmaschinen und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Metalldraht für Spinnmaschinen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Ein herkömmlicher Metalldraht 1 für Spinnmaschinen besteht aus einem hartgezogenen Stahldraht oder einem Legierungsstahldraht mit einem abschreckgehärteten Teil 2 a an der Spitze eines jeden Zähnes (etwa 20 bis 50% der Zahnhöhe h) des Zahnbereiches 2, wie dies in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist, um eine Ab­ nutzung des Zahnbereiches 2 aufgrund des Reibkontaktes mit den Fasern zu verhindern. Die Abschreckhärtung wird mittels eines Flammenabschreckhärtungsverfahrens durchgeführt. Unter den sehr harten Betriebsbedingungen in den Spinnereien wurden in den letzten Jahren höhere Abriebfestigkeiten für den Metalldraht erforderlich. Um diese Anforderungen zu erfüllen, stellte man einen Metalldraht zur Verfügung, der in einem starken Ausmaß gehärtet ist und einen weiten abschreckgehärteten Bereich 2 a aufweist, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn jedoch eine tiefgehende Flammenhärtung ausgeführt wird, reicht diese Härtung bis in den Talsohlenbereich 3 hinein, d.h., der gehärtete Be­ reich 2 a erstreckt sich von dem Zahnbereich 2 bis zum unteren Teil des Talsohlenbereiches 3. Dementsprechend wird die Härte des Talsohlenbereiches 3 höher, was zu Nachteilen führt, wie etwa der Schwierigkeit, den Metalldraht um eine Walze zu wickeln, wie auch ein Einreißen des Talsohlenbereiches 3, was zu einer Abtrennung des Metalldrahtes führt.

In Kenntnis dieser Nachteile des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Behebung dieser Nach­ teile, einen Metalldraht für Spinnmaschinen der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, der sich durch eine große Härte aus­ zeichnet (mit Ausnahme des Talsohlenbereiches), eine ver­ besserte Abnutzungsfestigkeit besitzt, eine längere Lebens­ dauer aufweist und einen verlängerten Nachschleifzyklus er­ möglicht, wie auch ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines solchen Metalldrahtes zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch die im Kenn­ zeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale bzw. die Merk­ male des Verfahrensanspruches. Gemäß der Erfindung besteht der Metalldraht aus einem hartgezogenen Stahldraht oder einem Legierungsdraht, der im Zahnbereich, mit Ausnahme des Talsohlen­ bereiches, abschreckgehärtet ist. Vorzugsweise ist die untere Be­ grenzung des abschreckgehärteten Bereiches im wesentlichen kreis­ bogenförmig ausgebildet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß man den gesamten Zahnbereich, mit Ausnahme des Talsohlenbereiches, abschreckhärtet, indem man im wesentlichen den mittleren Teil des Zahnseitenbereiches des Metalldrahtes einer Laserbestrahlung aussetzt, worauf man die Erhitzung und Abschreckhärtung durch­ führt.

Die Fußlinie des abschreckgehärteten Teils kann kreisbogenförmig, aber auch im wesentlichen geradlinig, ausgebildet sein.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt bzw. zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Hauptteiles des Metall­ drahtes für Spinnmaschinen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, unter Darstellung eines abschreckgehärteten Bereiches,

Fig. 2 und

Fig. 3 einen Vergleich zwischen dem Metalldraht für Spinnmaschinen gemäß der Erfindung, und einem herkömmlichen Metalldraht, wobei die Fig. 2 eine graphische Darstellung der Härteverteilung wiedergibt und die Fig. 3 eine graphische Dar­ stellung der Beziehung zwischen der Anzahl von Noppen und den Ausstoß ist,

Fig. 4 eine Vorderansicht eines Hauptteiles einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drahtes,

Fig. 5 einen herkömmlichen Metalldraht, wobei die Fig. 5A eine Seitenansicht und die Fig. 5B eine Vorderansicht wiedergibt, und

Fig. 6 den Zahnbereich eines herkömmlichen Metall­ drahtes in größerem Maßstab, der bis in größere Tiefe abschreckgehärtet ist.

Nachfolgend soll zunächst die Ausführungsform 1, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

Ausführungsform 1

Der Metalldraht für Spinnmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Stab aus Hochkohlenstoffstahldraht. Wie in Fig. 1 gezeigt, besitzt der Zahnbereich 2 als Gesamtheit (mit Ausnahme des Talsohlenbereiches 3) einen abschreckgehärteten Teil 2 a mit einer Vickers-Härte von 740 Hv, wobei die untere Be­ grenzung 4 des abschreckgehärteten Teiles 2 a im wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet ist. Diese untere Begrenzung 4 kann auch eine im wesentlichen lineare Form besitzen.

Es soll nachfolgend eine Beschreibung des Verfahrens zur Her­ stellung des Metalldrahtes für Spinnmaschinen gemäß der Erfindung gegeben werden. Ein Stab aus Hochkohlenstoffstahldraht mit einem Kantenbereich 5 wird gestanzt, um den gewünschten Zahnbereich 2 auszubilden. Dann werden Laserstrahlen auf den mittleren Seitenbereich des Zahnbereiches 2 unter den folgenden Laser­ härtungsbedingungen mittels eines CO₂-Gaslasers gerichtet.

Ausgang:100-500 W Betriebsweise:einfach oder mehrfach Strahldurchmesser:5-50 mm Brennweite der Linse:25-200 mm

Dabei wird nur der Zahnbereich 2 in einer kurzen Zeit auf eine Temperatur erhitzt, die höher liegt als die Austenisierungs­ temperatur, worauf eine Abschreckung erfolgt durch eine rasche Wärmeableitung zum Kantenbereich. Durch diese Behandlung wird der gesamte Zahnbereich 2 umgeordnet in eine gleichmäßige und feine Martensitstruktur, wobei die untere Begrenzungslinie des abschreckgehärteten Teiles sich in einer im wesentlichen kreisbogenförmigen Ausbildung formt. Somit entsteht der Metall­ draht gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Abschreckung kann durch eine Zwangskühlung ausgeführt werden.

Der herkömmliche Metalldraht für Spinnmaschinen, bestehend aus einem Hochkohlenstoffstahldrahtstab, der flammengehärtet ist, wurde im Vergleich mit dem Metalldraht A für die Spinnmaschine, hergestellt nach dem oben beschriebenen Verfahren, untersucht, hinsichtlich der Härteverteilung im Zahnbereich. Die Kurven der Härteverteilung des Drahtes A und B sind in Fig. 2 gezeigt.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, besitzt der Metalldraht A gemäß der Erfindung eine Härte von 950 Hv im Zahnbereich. Der Zahnbereich insgesamt (Zahnhöhe dieser Ausführungsform: 0,8 mm) ist gleich­ mäßig gehärtet,und die Härteverteilung am Zahnfuß liegt bei etwa 200 Hv. Es wurde herausgefunden, daß im Vergleich mit dem herkömmlichen Metalldraht B der Metalldraht A einen ab­ schreckgehärteten Bereich besitzt, der gleichmäßig ist und eine hohe Härte über den Zahnbereich besitzt (mit Ausnahme des Zahnfußbereiches).

Eine Vergleichsuntersuchung des Metalldrahtes A gemäß der Er­ findung und des herkömmlichen Metalldrahtes B, jeweils um eine Zylinderwalze gewickelt, zur Ausführung des Kardierbetriebes, wurde durchgeführt mit dem in Fig. 3 dargestellten Ergebnis. Bei diesem Kardierungsversuch wurde ein Zahnkopf geschliffen, um seine Schärfe zu erneuern, nach einer vorgegebenen Anzahl von Noppen A₁, A₂, und die Untersuchung wurde fortgesetzt, bis die zulässige Grenze der Anzahl von Noppen An erreicht war.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, war der Schleifzyklus Ta des Me­ talldrahtes A gemäß der Erfindung länger als der Schleifzyklus Tb des herkömmlichen Metalldrahtes B, und der Metalldraht A zeigte eine wesentlich längere Lebensdauer als der herkömmliche Metalldraht B.

Ausführungsform 2

Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, nämlich der erfindungsgemäße Metalldraht in seiner Anwendung als Kammdraht 6, der auf einer Kammwalze eingesetzt wird, bei einer Spinnmaschine mit offenem Ende.

Der Kammdraht 6 wird hergestellt durch das Walzen eines Le­ gierungsstahldrahtes, wie etwa eines Hochkohlenstoffchromstahles, eines Werkzeugstahles, eines hitzebeständigen Stahles usw., in die gewünschte Querschnittsform, worauf er gestanzt wird, um die angestrebte Zahnausbildung 2 herzustellen, welche kontinuierlich Laserstrahlen ausgesetzt wird, zur Bildung eines abschreckgehärteten Bereiches 2 a, mit einer unteren Begrenzung 4, die eine im wesentlichen Linearform besitzt. Die untere Begrenzung kann auch eine im wesentlichen kreis­ bogenförmige Ausbildung besitzen.

ln manchen Fällen wird der Kammdraht gemäß der Erfindung in der Atmosphäre geglüht, bevor die Abschreckung ausgeführt wird, um Bearbeitungspannungen zu entfernen, die während des Walz­ vorganges aufgebaut wurden, oder in einer Vorbehandlung, wie etwa einer chemischen Umsetzungsbehandlung, unterzogen, bevor die Laserabschreckung ausgeführt wird, um die Energieabsorption der Laserstrahlen zu verbessern.

Das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung läßt sich an einem Zylinderdraht, einen Vorreißerdraht sowie einen Kammdraht anwenden, indem man die Laserabschreckbedingungen entsprechend ändert.

Da bei dem Metalldraht gemäß der Erfindung nur der Zahnbereich durch die hohe Leistung der Laserstrahlen aufgeheizt wird, kann das Aufheizen in einer kurzen Zeit ausgeführt werden, während das Abschrecken durch Selbstabkühlung bewirkt wird. Während der Metalldraht gemäß der Erfindung einen gleichmäßig ab­ schreckgehärteten Bereich großer Härte besitzt, wird die Ab­ riebfestigkeit des Zahnbereiches verbessert, der Schleifzyklus verlängert sowie die Lebensdauer erhöht.

Obwohl der Zahnbereich insgesamt einen abschreckgehärteten Be­ reich hoher Härte besitzt, ist die Härte der Talsohle gering, und dementsprechend kann, wenn der Metalldraht um eine Zylinder­ walze, eine Kammwalze oder ähnliches gelegt wird, der Wicklungs­ vorgang leicht vollzogen werden, und es besteht keine Gefahr, daß der Metalldraht beim Wickeln bricht.

Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abschreckhärtung in der Atmosphäre ausgeführt werden kann, ohne daß eine Vakuum­ einrichtung erforderlich ist und auch ein abruptes Aufheizen und ein rasches Abkühlen der Seitenbereiche des Zahnteils er­ folgen kann, läßt sich ein abschreckgehärteter Teil von großer Härte kontinuierlich auf jeden Zahnbereich übertragen, mit Ausnahme des Talsohlenbereiches, und zwar gleichförmig und frei von anhaftendem oxydiertem Stahl. Somit kann die Quali­ tät und Produktivität des Metalldrahtes in einem großen Ausmaß verbessert werden.

Claims (3)

1. Metalldraht für Spinnmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem hartgezogenen Stahldraht oder einem Legierungs­ draht (1) besteht, der im Zahnbereich (2 a), mit Ausnahme eines Talsohlenbereiches (3), abschreckgehärtet ist.

2. Metalldraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Begrenzung des abschreckgehärteten Bereiches (2 a) im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.

3. Verfahren zur Herstellung des Metalldrahtes nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Abschreckhärtung des gesamten Zahnbereiches ausführt, indem man im wesentlichen den mittleren Teil des Zahnbereiches des Metalldrahtes einer Laserbestrahlung aussetzt, wobei man durch rasches Erhitzen und Abkühlen den gesamten Zahnbereich, mit Ausnahme eines Talsohlenbereiches, abschreckhärtet.