DE4303763A1 - Hardening the surface of high carbon steel spinning rings - by heat-surface treating e.g. by case, hardening and carbonitriding together with quenching in oil - Google Patents
Hardening the surface of high carbon steel spinning rings - by heat-surface treating e.g. by case, hardening and carbonitriding together with quenching in oilInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Härtung von Stahlringen für Spinnmaschinen.The present invention relates to a method for Hardening of steel rings for spinning machines.
Diese Ringe werden zum Spinnen in einer Ringspinnmaschine verwendet. Ein Spinnring umfaßt eine kreisförmige Schiene, auf welcher ein C-förmiger Läufer so montiert werden soll, daß er auf der Oberfläche der Schiene frei gleiten kann.These rings are used for spinning in a ring spinning machine used. A spinning ring comprises a circular one Rail on which a C-shaped runner is mounted in this way should be free on the surface of the rail can slide.
Eine Ringspinnmaschine verdreht Garn und windet es um eine Spindel, die koaxial zum Spinnring ist und mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Das Garn, das um die Spindel gewunden wird, läuft durch den Läufer hindurch, welcher dadurch mitgerissen wird, so daß er entlang der Schiene des Spinnringes rotiert. Der Läufer gleitet über die Ringschiene mit hoher Geschwindigkeit und ist so der Überhitzung und Abrieb ausgesetzt, so daß er periodisch ersetzt werden muß.A ring spinning machine twists yarn and winds it around one Spindle that is coaxial to the spinning ring and with high Speed rotates. The yarn that goes around the spindle is wound, runs through the runner, who thereby being carried along so that it runs along the rail of the spinning ring rotates. The runner glides over the Ring band at high speed and is the Exposed to overheating and abrasion, making it periodic must be replaced.
Wenn die Spinnmaschine neu ist oder wenn die Spinnringe ersetzt werden müssen, muß ein langes und komplexes Verfahren ausgeführt werden, um die Ringe einlaufen zu lassen, bevor normale Betriebsbedingungen erreicht werden. Das Einlaufen der neuen Ringe besteht aus dem häufigen und ständigen Ersetzen einer gewissen Anzahl von Läufern, die man bei schrittweise ansteigenden Geschwindigkeiten arbeiten läßt. Der Zweck des Ersatzes der Läufer ist, übermäßigen Abrieb zu verhindern, und das Überhitzen der Läufer kann ihre Charakteristika verändern, mit Folgeschäden für die Ringschiene. Wenn die Läufer nach einem vorgegebenen Programm ersetzt werden, wird die Oberfläche der Schiene verbessert. Die Lebensdauer der Läufer wird so bei einem akzeptablen und definitiven Wert stabilisiert.When the spinning machine is new or when the spinning rings must be replaced, must be a long and complex Procedures are performed to shrink the rings before normal operating conditions are reached. The running in of the new rings consists of the frequent and constantly replacing a certain number of runners who one at gradually increasing speeds lets work. The purpose of replacing the runners is to prevent excessive abrasion and overheating of the Runner can change their characteristics with Consequential damage to the ring band. If the runners after a predetermined program will be replaced, the Surface of the rail improved. The lifespan of Runner will be at an acceptable and definite value stabilized.
In der Praxis haben die Ringe und Läufer längere oder kürzere Lebenszeiten, je nach Betriebsbedingungen, wie beispielsweise schnelleren oder langsameren Spindelgeschwindigkeiten und einer höheren oder niedrigeren Garnfeinheitsnummer.In practice, the rings and runners have longer or shorter lifetimes, depending on operating conditions, such as for example faster or slower Spindle speeds and a higher or lower thread count.
Es kann daher festgestellt werden, daß das gewünschte Ziel ist, Spinnringe zur Verfügung zu stellen, welche eine hohe Geschwindigkeit zulassen und gleichzeitig es ermöglichen, daß die Ringe und Läufer hinreichend lange Lebensdauer haben. Ein zweites Ziel ist es, Spinnringe zur Verfügung zu stellen, welche schnell und leicht eingefahren werden können. It can therefore be said that the desired one The aim is to provide spinning rings, which one allow high speed and at the same time it allow the rings and runners to last long enough Have lifespan. A second goal is to use spinning rings To provide which is quick and easy can be retracted.
Die vorhandene Technologie hat sich hauptsächlich auf Stahlringe konzentriert, obwohl auch Ringe aus anderen Materialien bekannt sind.The existing technology has mainly been based on Steel rings concentrated, although rings from others Materials are known.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden die gebräuchlichsten Stahltypen bei der mechanischen Verwendung und die Behandlungsverfahren, die zu ihrer Härtung verwendet werden, nachfolgend angegeben.For a better understanding of the present invention the most common types of steel in mechanical Use and the treatment procedures that go with it Hardening can be used, given below.
Als allgemeine Regel werden zwei Familien von Stählen für diese Anwendungen benutzt: kohlenstoffarme Stähle (weiche oder extraweiche Stähle mit Kohlenstoffgehalten von weniger als 0,25%) und kohlenstoffreiche Stähle (harte, aber insbesondere extraharte Stähle mit Kohlenstoffgehalten von mehr als 0,75%).As a general rule, two families of steels are used for uses these applications: low carbon steels (soft or extra soft steels with carbon contents of less than 0.25%) and high-carbon steels (hard, but especially extra hard steels Carbon content of more than 0.75%).
Für die kohlenstoffarmen Stähle wird eine Familie von Wärmebehandlungsarten, die allgemein unter dem Gattungsbegriff des Einsatzhärtens bekannt ist, verwendet und schließt ähnliche Behandlungen ein, wie: Karburierung, Nitrierung, Carbonitrierung, Nitrokarburierung, Cyanidhärtung und andere.For the low-carbon steels, a family of Types of heat treatment, generally under the Generic term of case hardening is used and includes treatments similar to: Carburizing, nitriding, carbonitriding, Nitro carburization, cyanide hardening and others.
Diese Behandlungen bestehen aus der Karburierung und/oder Nitrierung der Oberflächenschicht eines Stahlstückes, gefolgt von geeignetem Abschrecken.These treatments consist of carburizing and / or Nitriding the surface layer of a piece of steel, followed by appropriate quenching.
Das Karburieren und/oder Nitrieren des Stückes wird erreicht durch Erwärmung in geeigneten Einsatzhärtemedien, welche feste, flüssige oder gasförmige Karburier- oder Nitriersubstanzen sein können (d. h. Substanzen, welche an den Stahl Kohlenstoff oder Stickstoff abgeben können). The carburizing and / or nitriding of the piece is achieved by heating in suitable case hardening media, which solid, liquid or gaseous carburizing or Nitriding substances (i.e. substances which the steel can give off carbon or nitrogen).
Der Zweck des Einsatzhärtens ist es, eine sehr harte Oberflächenschicht auf dem Stück herzustellen. Die Tiefe der Oberflächenschicht, die durch das Einsatzhärten beeinflußt wird, beträgt normalerweise weniger als 0,5 mm.The purpose of case hardening is to be a very hard one To produce surface layer on the piece. The depth the surface layer caused by case hardening is usually less than 0.5 mm.
Für kohlenstoffreiche Stähle besteht die Wärmebehandlung, welche als Kernhärten bekannt ist, aus dem Erwärmen des zu behandelnden Stückes auf eine sehr hohe Temperatur in einer Atmosphäre (einem Gas, geschmolzenen Salzen oder Vakuum), so das der Kohlenstoffgehalt des Stahls nicht verringert wird, gefolgt von schneller Abkühlung. Der Zweck der Härtungsbehandlung ist, das Stück härter und fester zu machen.For high carbon steels there is heat treatment, which is known as core hardness, from heating the to treating piece to a very high temperature in an atmosphere (a gas, molten salts or Vacuum), so the carbon content of the steel is not is reduced, followed by rapid cooling. The The purpose of the hardening treatment is to make the piece harder and to make it firmer.
Die Ergebnisse sind nicht voll befriedigend für die jeweiligen beiden Stahlfamilien, die durch die oben beschriebenen Verfahren behandelt wurden. Insbesondere erzeugen die beiden oben beschriebenen Verfahrensgruppen, welche einen Teil des Standes der Technik bilden, Spinnringe, die nicht hart genug sind, um eine lange Lebensdauer der Läuferringe zu garantieren, und die ein lang andauerndes und komplexes Einlaufen erfordern. Diese Nachteile der nach den vorstehenden Methoden hergestellten Ringe sind umso größer, je größer die Betriebsgeschwindigkeit der an die Ringe angeschlossenen Läufer ist.The results are not entirely satisfactory for that respective two steel families by the above described procedures were treated. In particular generate the two process groups described above, which form part of the state of the art, Spinning rings that are not hard enough to last a long time Guarantee the life of the rotor rings, and the one require long and complex break-in. These Disadvantages of those produced by the above methods Rings are bigger the bigger they are Operating speed of those connected to the rings Is runner.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einem innovativen Verfahren zur Behandlung von Stahlringen für Spinnmaschinen, das die eben genannten Nachteile überwindet. The present invention consists of an innovative Process for the treatment of steel rings for Spinning machines that have the disadvantages just mentioned overcomes.
Dieses innovative Verfahren besteht aus der Anwendung einer Hitzebehandlung, die typisch für kohlenstoffarme Stähle ist, auf kohlenstoffreiche Stähle. Diese Behandlung wird beispielsweise vom oben erwähnten Typ sein, d. h. beispielsweise eine Einsatzhärtebehandlung.This innovative process consists of the application a heat treatment that is typical of low-carbon Steels is on high-carbon steels. This treatment will be of the type mentioned above, e.g. H. for example case hardening treatment.
Eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird nun mittels eines nicht beschränkenden Beispiels beschrieben.An embodiment of the method of the present Invention is now by means of a non-limiting Example described.
Ein Spinnring aus kohlenstoffreichem (1%) Kugellagerstahl, beispielsweise vom UNI 100 Cr6-Typ, wird einer Carbonitrierbehandlung unterworfen. Diese Behandlung besteht aus kontinuierlichem Erhitzen auf 850°C während eines Zeitraums von 10 Stunden in Gegenwart einer endothermen Atmosphäre mit einer Mischung aus 1% Kohlenstoff und Ammoniak im Gleichgewicht. Der Ring wird dann in Öl bei 100°C 30 Minuten abgeschreckt und dann der Luft ausgesetzt.A spinning ring made of high carbon (1%) Ball bearing steel, for example of the UNI 100 Cr6 type subjected to a carbonitriding treatment. This treatment consists of continuous heating to 850 ° C during over a period of 10 hours in the presence of a endothermic atmosphere with a mixture of 1% Carbon and ammonia in balance. The ring will then quenched in oil at 100 ° C for 30 minutes and then the Exposed to air.
Dies produziert einen sehr harten Stahlring mit sehr guten Gleiteigenschaften.This produces a very hard steel ring with very good ones Sliding properties.
Das eben beschriebene Verfahren stellt nur eine der möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Beispielsweise können andere Härtungsbehandlungen, die ähnliche Effekte wie die Carbonitrierung haben (Nitrierung, Karburierung, Nitrokarburierung, Cyanhärtung) verwendet werden, ohne von den durch die vorliegende Erfindung dargestellten Grundsätzen abzuweichen.The procedure just described represents only one of the possible embodiments of the present invention For example, other curing treatments, which have similar effects to carbonitriding (Nitriding, carburizing, nitro carburizing, cyan hardening) can be used without the by the present Deviate principles shown invention.
Spinnringe, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurden, haben überraschende Vorteile im Vergleich zu Ringen, die nach bekannten Verfahren hergestellt wurden.Spinning rings by the inventive method manufactured have surprising advantages in Comparison to rings made by known methods were manufactured.
Diese Vorteile sind im wesentlichen die folgenden: Bemerkenswert leichtes Einlaufen der Ringe, eine entschieden längere Lebensdauer der Ringe und eine schnelle Betriebsgeschwindigkeit der Läufer, die mit den Ringen zusammen verwendet werden.The main advantages are: Remarkably easy running in of the rings, one decidedly longer lifespan of the rings and a fast operating speed of the runners with the Rings can be used together.
Die praktische Verwendung hat die vorstehenden Vorteile bestätigt und hat auch gezeigt, daß die so hergestellten Spinnringe sehr beständig gegenüber Oxidation, sowohl durch atmosphärische Stoffe wie auch durch Wirkung von synthetischen Fasern, sind.Practical use has the above advantages confirmed and also showed that the so produced Spinning rings very resistant to oxidation, both by atmospheric substances as well as by the effect of synthetic fibers.
Die beiliegende Zeichnung zeigt typische Härtewerte von Stahlteststücken, die gemäß dem Stand der Technik bzw. erfindungsgemäß behandelt wurden.The attached drawing shows typical hardness values of Steel test pieces, which according to the state of the art or were treated according to the invention.
In der Zeichnung sind die Abstände von der Oberfläche eines aufgeschnittenen Teststückes, mit welchem die Härtetests ausgeführt wurden, in Millimetern auf der horizontalen Achse und die gefundenen Härtewerte auf der vertikalen Achse angegeben.In the drawing are the distances from the surface a cut test piece with which the Endurance tests were carried out in millimeters on the horizontal axis and the hardness values found on the vertical axis.
Die Kurve (3) stellt die Härtewerte eines extraweichen
Stahls mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1% dar, welcher
einer Carbonitrierbehandlung ausgesetzt wurde, und
die Kurve (2) stellt die Härtewerte eines extraharten
Stahls mit einem Kohlenstoffgehalt von 1% dar, welcher
eine herkömmliche Erhitzungs- und nachfolgende Abschreck-
(Temper)-behandlung durchlaufen hat.
The curve ( 3 ) represents the hardness values of an extra-soft steel with a carbon content of 0.1%, which has been subjected to a carbonitriding treatment, and
curve ( 2 ) represents the hardness values of an extra hard steel with a carbon content of 1%, which has undergone a conventional heating and subsequent quenching (tempering) treatment.
Die Kurve (1) zeigt im wesentlichen das Ergebnis der vorliegenden Erfindung, d. h. die Härte eines extraharten Stahls mit 1% Kohlenstoff, welcher einer Carbonitrierbehandlung unterzogen wurde; eine konstante Härte wurde vom Äußeren des Stückes bis zu einer Tiefe von mehr als 0,5 mm mit einem Wert von etwa 1000 HV1 beobachtet (Vickers-Werte, erhalten mit einer Belastung von 1 kg).Curve ( 1 ) essentially shows the result of the present invention, ie the hardness of an extra hard steel with 1% carbon which has been subjected to a carbonitriding treatment; a constant hardness was observed from the outside of the piece to a depth of more than 0.5 mm with a value of about 1000 HV1 (Vickers values obtained with a load of 1 kg).
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