DE3908223C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper für fadenförmiges Wickelgut und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Spulenkörpers, bestehend aus zwei jeweils einen Flansch und ein halbes Kernrohr umfassenden einstückigen Spulenkörperhälften aus Leichtmetallegierung, die an ihren stumpf aneinandergesetzten Kernrohrenden durch eine Schweißnaht fest miteinander verbunden sind.

Ein derartiger Spulenkörper für fadenförmiges Wickelgut, nämlich Feindraht ist aus der DE-OS 16 02 319 bekannt, dessen Spulenkörperhälften aus Leichtmetallegierungen bestehen. Die Spulenkörperhälften sind hierbei als Gußteile ausgebildet, die durch Inertgas-Verschweißen miteinander verbunden sind. Weiterhin ist aus der DE-OS 34 31 335 ein Spulenkörper bekannt, der aus zwei gleichen, den hohlen Spulenkern bildenden Hälften mit stirnseitigen Spulenflanschen zusammengesetzt ist. Die Spulenkörperhälften sind dabei insbesondere durch Schweißen zusammengesetzt.

Da der Spulenkörper an den Textilmaschinen mit extrem hohen Drehzahlen umläuft, werden üblicherweise hochfeste Leichtmetallegierungen verwendet, die jedoch beim Fließpressen schwierig herzustellen sind. Desweiteren entstehen beim üblichen Inertgas-Verschweißen der Spulenkörperhälften Inhomogenitäten, wie nicht-durchgeschweißte Fußzonen, so daß vor allem an der Schweißstelle durch Kerbwirkungen bei extremer Belastung der Spulenkörper Verformungen oder Brüche auftreten können. Insbesondere beim Aufwickeln von Elastikgarnen entsteht durch die Ausdehnung des Garns zwischen den Spulenflanschen eine hohe axiale Belastung, die die Schweißstelle auf Zug beansprucht.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Spulenkörper für fadenförmiges Wickelgut mit hoher Festigkeit insbesondere in Nahtbereich, bei einfacher Herstellbarkeit zu schaffen. Desweiteren soll ein entsprechendes Herstellungsverfahren angegeben werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spulenkörper bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, bzw. des Patentanspruches 3.

Durch das Fließpressen der Aluminiumlegierung im nicht­ ausgehärteten Zustand ist die Verformungsfestigkeit relativ gering, so daß das Fließpressen mit relativ geringem Kraftaufwand erfolgen kann. Auch ist die Ausformung und Homogenität des Gefüges der sehr dünnwandigen Spulenflansche und Spulenkerne hierdurch begünstigt. Durch das anschließende Aushärten der Spulenkörperhälften wird insbesondere die Festigkeit des Übergangsbereichs zwischen Spulenflansch und Spulenkern erhöht. Durch das anschließende Reibschweißen der Spulenkörperhälften entsteht ein durchgehender und durchgeschweißter Nahtbereich mit praktisch der gleichen Festigkeit des Grundwerkstoffes. Schwachstellen wie Kerben oder nicht-durchgeschweißte Nahtwurzeln können somit nicht mehr auftreten.

Der fertiggestellte Spulenkörper kann in bevorzugter Ausführung zur weiteren Festigkeitssteigerung dann insgesamt ausgehärtet werden. Dabei wird insbesondere die Schweißzone mit auf eine höhere Festigkeitsklasse vergütet, so daß sich sowohl für Flanschbereiche als auch für die Schweißnaht eine Festigkeitsklasse von etwa F50 ergibt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht mit Teilschnitt auf die Spulenkörperhälften,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den zusammengesetzten Spulenkörper,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Schweißnaht.

In Fig. 1 sind die beiden Spulenkörperhälften 1a und 1b in Seitenansicht dargestellt, wobei die rechte Spulenkörperhälfte 1b im Schnitt dargestellt ist. Die Spulenkörperhälfte 1a bzw. 1b besteht im wesentlichen aus den fließgepreßten Bereichen des stirnseitigen Spulenflansches 2 und des hohlen Spulenkernes 3. Wie ersichtlich, sind diese Bereiche relativ dünnwandig ausgeführt, so daß für eine homogene Ausbildung eine geringe Verformungsfestigkeit beim Fließpressen erwünscht ist. Dies wird gemäß der Erfindung durch eine nicht ausgehärtete Aluminiumlegierung relativ niedriger Festigkeit, zum Beispiel im Bereich der Festigkeitsklasse F22 erreicht. Nach dem Fließpressen werden die beiden vorzugsweise identischen Spulenkörperhälften 1a, 1b ausgeglüht, wodurch sich eine wesentliche Festigkeitssteigerung ergibt und anschließend durch Reibschweißen verbunden, wie dies durch die Pfeile 4 und 5 für die gegenläufige Drehbewegung und die Anpreßbewegung der beiden Spulenkörperhälften 1a, b angedeutet ist.

In Fig. 2 ist der fertiggestellte Spulenkörper 1 mit der Reibschweißnaht 6 dargestellt. Anschließend kann der Spulenkörper 1 zur weiteren Festigkeitserhöhung, insbesondere der Schweißzone durch Kalt- oder die bevorzugte Warmaushärtung auf eine Festigkeitsklasse im Bereich F50 vergütet werden, wie dies durch die Strichpunktlinie 7 dargestellt ist. Schließlich wird der Spulenkörper 1 noch nachbearbeitet, wobei lediglich minimale Spanmengen im Bereich der Schweißnaht 6 und der Lagersitze 8 abgenommen werden müssen.

Der erfindungsgemäße Spulenkörper 1 zeichnet sich durch besonders hohe Festigkeit in dem hochbelasteten Flanschbereich und Schweißbereich bei leichter Herstellbarkeit aus. Die Herstellung des Spulenkörpers benötigt relativ geringen Energieaufwand und ist somit verhältnismäßig günstig durchzuführen.

In Fig. 3 ist die Schweißnaht 6 vergrößert dargestellt. Dabei ist die durchgehende Ausbildung der Schweißnaht 6 ersichtlich, so daß über die gesamte Schweißfläche Kraft übertragen werden kann. Im Gegensatz zu Kehlnähten oder dergleichen ist somit keine Schwächung des Spulenkern-Querschnittes vorhanden. Die beim Reibschweißen auftretende Schweißwülste 6a an der Innen- und Außenseite des Spulenkerns 3 werden bei der Drehbearbeitung des Spulenkörpers 1 glattflächig abgedreht, so daß sich ein homogener, hochfester Übergang zwischen den Spulenkörperhälften 1a, 1b ergibt.

Vorteilhaft ist beim Reibschweißen auch die gegenüber üblichen Schweißverfahren mit Zusatzwerkstoffen relativ geringe Wärmeeinbringung, so daß sich keine wesentliche Festigkeitsverringerung in der Schweißzone und den nach dem Fließpressen ausgehärteten Spulenkörperhälften ergibt. Dadurch weist der Spulenkörper eine hohe Ausgangsfestigkeit auf, die ggf. durch nochmaliges Ausglühen gesteigert werden kann.

Claims (7)

1. Spulenkörper für fadenförmiges Wickelgut, bestehend aus zwei jeweils einen Flansch und ein halbes Kernrohr umfassenden einstückigen Spulenkörperhälften aus Leichtmetallegierung, die an ihren stumpf aneinandergesetzten Kernrohrenden durch eine Schweißnaht fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenkörperhälften (1a, 1b) als ausgehärtete Fließpreßteile und die Schweißnaht als Reibschweißnaht (6) ausgebildet sind.

2. Spulenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmetallegierung eine AlZnMgCu-Legierung ist.

3. Verfahren zum Herstellen eines Spulenkörpers aus Leichtmetallegierung, der aus zwei zusammengeschweißten Hälften gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Spulenkörperhälften (1a, 1b) zunächst aus einer nicht ausgehärteten Aluminiumlegierung niedriger Festigkeitsklasse fließgepreßt werden,
• - die Spulenkörperhälften (1a, 1b) durch Ausglühen gehärtet werden,
• - und die Spulenkörperhälften (1a, 1b) anschließend zum Spulenkörper (1) reibgeschweißt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (1) durch eine weitere Aushärtung vergütet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (1) auf die Festigkeitsklasse F50 ausgehärtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeitsklasse beim Fließpressen der nicht-ausgehärteten Aluminiumlegierung etwa F22 beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung durch eine Warmaushärtung erfolgt.