DE4335538A1

DE4335538A1 - Spinning machine ring with prolonged life - comprising traveller having metal-phosphorus layer contg. ceramic grain

Info

Publication number: DE4335538A1
Application number: DE19934335538
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Funk
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1992-11-04
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1994-05-05
Also published as: JPH06192921A

Abstract

At least the plane of contact of the ring (10) with the traveller (12) consists of a metal-phosphorus layer (14), into which fine ceramic grain (15) is inserted. An additional covering layer (16) is applied on the base layer (14), which is 5-25 microns thick. ADVANTAGE - The running-in time of the ring is reduced, the service life of the ring coating is prolonged and the abrasive effect of the layer on the runner is reduced.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spinnring, bei dem mindestens der Kontaktbereich mit dem Läufer aus Metall-Phosphor mit eingelagertem feinkeramischen Korn besteht, sowie eine Ring spinnmaschine, in der eine Anzahl von Spinnringen zum Auf wickeln von Fäden verwendet wird.The invention relates to a spinning ring in which at least the contact area with the rotor made of metal phosphor embedded fine ceramic grain, as well as a ring spinning machine in which a number of spinning rings to open winding of threads is used.

Bei der Entwicklung von Spinnringen geht es neben der Ver besserung der Form um eine Steigerung der Verschleißfestig keit der Oberfläche und eine Verkürzung der Einlaufzeit.The development of spinning rings is next to the Ver Improve the shape by increasing the wear resistance speed of the surface and a reduction in the running-in time.

Der Verschleißmechanismus hängt u. a. vom Wechselspiel zwi schen Spinnring und dem von ihm geführten Läufer ab. Wenn die Oberfläche des Spinnrings einmal Schädigungen aufweist, führt dies zu einer Beeinträchtigung der Stabilität des Läu fers auf seiner Bahn und zu einer erhöhten Flächenbelastung an der Kontaktstelle Ring-Läufer, wodurch es punktuell zu Spitzenbeanspruchungen am Spinnring mit verstärktem Ver schleiß kommt. Andererseits wird der Läufer dabei rasch so weit geschädigt, daß er durch einen neuen ersetzt werden muß.The wear mechanism depends u. a. of the interplay between spinning ring and the runner led by him. If the surface of the spinning ring has some damage, this leads to an impairment of the stability of the läu he on his path and to an increased wing load at the contact point ring traveler, which causes it to punctually Peak stresses on the spinning ring with reinforced ver wear comes. On the other hand, the runner quickly becomes that way widely damaged that it will be replaced by a new one got to.

Bei der Oberflächenbehandlung des Spinnrings bietet sich die Beschichtungstechnik an, wobei Metall-Phosphor-Legierungen, verstärkt durch metallische bzw. keramische Dispersionen, vorzugsweise in Bädern auf die Lauffläche des Spinnrings aufgebracht werden. Im folgenden werden diese Metall-Phos phor-Dispersions-Schichten mit MPD bezeichnet.In the surface treatment of the spinning ring, the Coating technology, whereby metal-phosphorus alloys, reinforced by metallic or ceramic dispersions, preferably in baths on the tread of the spinning ring be applied. The following are these metal phos phor dispersion layers called MPD.

In der Europäischen Patentschrift Nr. 0 201 602 werden MPD vorgeschlagen, welche die Verschleißfestigkeit des Rings erhöhen und die Einlaufdauer verkürzen sollen. In der er wähnten Schrift wird beispielsweise vorgeschlagen, in einer Nickel-Matrix, die Nickel-Phosphor enthält, feinkeramisches Korn zur Steigerung der Härte der Schutzschicht einzulagern.In European Patent No. 0 201 602 MPD suggested the wear resistance of the ring increase and shorten the running-in period. In which he Scripture mentioned is proposed, for example, in a Nickel matrix containing nickel phosphorus, fine ceramic Store grain to increase the hardness of the protective layer.

Das Problem solcher MPD-Schichten besteht in der Praxis da rin, daß die Dispersionen (eingelagertes feinkeramisches Korn) eine äußerst hohe Härte aufweisen und damit abrasiv auf den Läufer wirken. Nach der Beschichtung stehen immer einzelne Körner aus der Schicht hervor. Ohne zusätzliche Schleif- oder Polierbehandlung würde der Läufer deshalb sehr schnell abgenutzt werden.The problem of such MPD layers exists in practice rin that the dispersions (embedded fine ceramic Grain) are extremely hard and therefore abrasive affect the runner. Always stand after coating individual grains emerge from the layer. Without additional The runner would therefore be very good at grinding or polishing be worn out quickly.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, den Aufbau der Be schichtung so zu verbessern, daß die Einlaufzeit eines neuen Spinnrings stark verkürzt, die Lebensdauer der Ring beschichtung stark erhöht und die abrasive Wirkung der Schicht am Läufer bzw. umgekehrt verringert wird. Diese Aufgabe wird durch eine zusätzliche Deckschicht auf der Oberfläche des Spinnrings gelöst, die bevorzugt aus Me tall-Phophor besteht und auf eine Grundschicht aus MPD auf gebracht wird. Beide Schichten haben bevorzugt einen Min destgehalt von 4% Phosphor. Als Metall kommen Nickel, Ko balt, Eisen oder Kombinationen der erwähnten Metalle, also Nickel-Kobalt, Kobalt-Eisen, Nickel-Eisen, oder eine Legie rung aus allen drei Metallen in Frage, wobei jeweils der erwähnte Mindestgehalt an Phosphor vorhanden sein muß. Zur Abscheidung der Metallschicht mit dem hohen Phosphoranteil bietet sich vor allem ein elektrolytisches Verfahren an. Falls ein Phosphorgehalt von weniger als 10% für eine An wendung des Spinnrings genügt, kann die Schicht auf dem Spinnring auch durch ein nichtelektrolytisches Verfahren abgeschieden werden.It is the aim of the present invention to structure the Be To improve stratification so that the running-in time of a new spinning ring greatly shortened the life of the ring coating greatly increased and the abrasive effect of the Layer on the rotor or vice versa is reduced. This The task is covered by an additional top layer Solved surface of the spinning ring, which is preferably made of Me tall phosphor is based on a base layer of MPD brought. Both layers preferably have a min minimum content of 4% phosphorus. Nickel, Ko. Come as metal balt, iron or combinations of the metals mentioned, that is Nickel-cobalt, cobalt-iron, nickel-iron, or an alloy tion of all three metals in question, whereby the mentioned minimum content of phosphorus must be present. For Deposition of the metal layer with the high proportion of phosphorus an electrolytic process is particularly suitable. If a phosphorus content of less than 10% for an An If the spinning ring is sufficient, the layer on the Spinning ring also by a non-electrolytic process be deposited.

Die Metall-Phosphor-Grundschicht ist beispielsweise durch Siliziumkarbid verstärkt. Im Gegensatz zu einem herkömmlich beschichteten Spinnring wird das aus der Schicht vorstehende feinkeramische Korn durch die Deckschicht vollkommen zuge deckt. Der schnelle Einlauf erfolgt innerhalb der Deck schicht, die deshalb auch als Einlaufschicht bezeichnet wird. Die Dicke der Einlaufschicht beträgt mindestens 3 bis 5 µm. Mit zunehmender Betriebszeit ergibt sich ein geringer Verschleiß zunächst an der Deckschicht, wobei sich der Läufer immer mehr den Spitzen der Partikel aus feinkera mischem Korn annähert. Die Erwärmung des Spinnrings unter der Reibbeanspruchung durch den Läufer führt dazu, daß das feinkeramische Korn aufgrund der übertragenen Reibungswärme sich so umwandelt, daß die Härte abnimmt und ein für den Läufer erträglicher Verschleißwiderstand resultiert. Dies ermöglicht es, den Läufer auf einer sehr verschleißfesten, aber auch aggressiven Oberfläche zu betreiben. Die Grund schicht aus MPD wird in einer Dicke von vorzugsweise 5 bis 25 µm aufgebracht, wobei wie erwähnt in dieser Schicht feinkeramisches Korn enthalten ist. Die Deckschicht, bevor zugt aus Nickel-Phosphor, weist mit Vorteil eine Schicht dicke von 3 bis 5 µm auf. Im Prinzip ist die Herstellung dieser Doppelschicht auch in einem Verfahrens schritt mög lich, indem durch geeignete Badführung in der Endphase der Beschichtung der Anteil der eingebauten Dispersionen auf Null gedrückt wird. Ebenso ist ein gradueller Übergang von einem bestimmten Volumenanteil an Dispersionen auf Null möglich.The metal-phosphor base layer is, for example, by Silicon carbide reinforced. Unlike a conventional one coated spinning ring is the protruding from the layer fine ceramic grain completely through the top layer covers. The quick run-in takes place inside the deck layer, which is why it is also known as the run-in layer becomes. The thickness of the running-in layer is at least 3 to 5 µm. As the operating time increases, the result is less Wear first on the top layer, whereby the Runners more and more the tips of the particles from fine kera approximate mixed grain. The heating of the spinning ring under of the travel stress by the runner leads to the fact that the fine ceramic grain due to the transmitted frictional heat transforms itself so that the hardness decreases and one for the Bearable wear resistance results. This allows the runner on a very wear-resistant, but also to operate aggressive surfaces. The reason layer of MPD is preferably in a thickness of 5 to 25 µm applied, as mentioned in this layer fine ceramic grain is included. The top layer before made of nickel phosphorus, advantageously has one layer thickness from 3 to 5 µm. In principle is the manufacture this double layer is also possible in one process step Lich by using a suitable bath guide in the final phase of the Coating the proportion of built-in dispersions Zero is pressed. There is also a gradual transition from a certain volume fraction of dispersions to zero possible.

Die Spinnringe werden vor der Beschichtung durch die Grund schicht und die zusätzliche Deckschicht auf eine Rauheit R_a = 0,1 . . 0.2 µm feingeschliffen. Für eine Behandlung der Spinnringe kommt auch ein Gleitschleifverfahren in Frage.The spinning rings are coated before the coating through the base layer and the additional cover layer to a roughness R _a = 0.1. . 0.2 µm finely ground. A slide grinding process can also be used for treating the spinning rings.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren im ein zelnen beschrieben. Es zeigen:In the following the invention with reference to the figures in a described individually. Show it:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch einen Spinnring, Fig. 1 shows schematically a section through a spinning ring,

Fig. 2 das Detail A aus Fig. 1 im vergrößerten Maßstab. Fig. 2 shows the detail A from Fig. 1 on an enlarged scale.

Der Spinnring 10 mit der strichpunktierten Außenkontur trägt die Grundschicht 14 mindestens im Bereich, in dem er mit dem Läufer 12 in Berührung kommt. Es ist auch möglich, den Spinnring in diesem Bereich insgesamt nur aus dem Mate rial der Grundschicht 14 herzustellen. Die Grundschicht ist durch ein feinkeramisches Korn 15 mit den Partikeln 15a, 15b durchsetzt. Es ist möglich, daß einzelne Partikel 15b aus der gestrichelt dargestellten Oberfläche der Grundschicht 14 wie in Fig. 2 dargestellt herausragen. Die Deckschicht 16 ist wenigstens so dick auszuführen, daß die Partikel 15 vor dem Einsatz des Spinnrings in einer Ringspinnmaschine voll ständig zugedeckt sind, so daß sie unmittelbar nach Inbe triebnahme der Spinnmaschine nicht mit dem Läufer 12 in Be rührung kommen.The spinning ring 10 with the dash-dotted outer contour supports the base layer 14 at least in the area in which it comes into contact with the rotor 12 . It is also possible to produce the spinning ring in this area only from the material of the base layer 14 . The base layer is penetrated by a fine ceramic grain 15 with the particles 15 a, 15 b. It is possible that individual particles 15 b protrude from the surface of the base layer 14 shown in broken lines as shown in FIG. 2. The cover layer 16 is at least so thick that the particles 15 are completely covered before using the spinning ring in a ring spinning machine, so that they do not come into contact with the rotor 12 immediately after the spinning machine has been put into operation.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, kann eine Berührung zwischen einem Partikel 15b eines feinkeramischen Korns und dem Läu fer 12 erst stattfinden, wenn im Zuge des Betriebs des Spinnrings mit dem Läufer 12 die Deckschicht 16 an der Stel le A um das Maß h dünner geworden ist. Sobald der Ver schleiß an der Deckschicht 16 das Maß h übersteigt, reibt der Läufer 12 bei jedem Vorbeilauf an der Spitze des Parti kels 15b, so daß die Spitze des Partikels bei fortschrei tendem Verschleiß allmählich abgetragen wird. Das die Spitze des Partikels 15b umgebende Material der Deckschicht 16 verhindert, daß der Läufer 12 an dieser Stelle über mäßig abgenutzt wird. Die Oberflächenhärte des Läufers 12 liegt im Bereich der Härte der Grundschicht 14, ist aber viel kleiner als die Härte des feinkeramischen Korns 15. Aufgrund der Wärmeentwicklung in der Berührungszone zwischen dem Läufer 12 und der Deckschicht 16 wird die Struktur der Partikel 15a, 15b so verändert, daß deren Härte abnimmt. Dies hat zur Folge, daß die Spitzen der Partikel 15a, 15b weniger abrasiv auf den Läufer 12 wirken, sobald sie nach einem teilweisen Abtrag der Deckschicht 16 mit dem Läufer 12 in Berührung kommen, und ihrerseits leichter abgeschliffen werden können. Auf diese Weise kann der Einlaufvorgang eines neuen Spinnrings 10 innerhalb kürzerer Zeit und mit höherer Gleitgeschwindigkeit des Läufers 12 gegenüber dem Ring 10 abgeschlossen werden.As can be seen from FIG. 2, a contact between a particle 15 b of a fine ceramic grain and the rotor 12 can only take place if, in the course of the operation of the spinning ring with the rotor 12, the cover layer 16 at position A by the measure h has become thinner. As soon as the wear on the cover layer 16 exceeds the dimension h, the rotor 12 rubs each time it runs past the tip of the particle 15 b, so that the tip of the particle is gradually removed as the wear progresses. The material surrounding the tip of the particle 15 b of the cover layer 16 prevents the rotor 12 from being excessively worn at this point. The surface hardness of the rotor 12 is in the range of the hardness of the base layer 14 , but is much smaller than the hardness of the fine ceramic grain 15 . Due to the heat development in the contact zone between the rotor 12 and the cover layer 16 , the structure of the particles 15 a, 15 b is changed so that their hardness decreases. This has the consequence that the tips of the particles 15 a, 15 b act less abrasively on the rotor 12 as soon as they come into contact with the rotor 12 after a partial removal of the covering layer 16 , and in turn can be ground down more easily. In this way, the running-in process of a new spinning ring 10 can be 12 sealed against the ring 10 in a shorter time and with a higher sliding speed of the rotor.

LegendeLegend

10 Spinnring
11 Faden
12 Läufer
14 Grundschicht
15 feinkeramisches Korn
15a Partikel
15b Partikel
16 Deckschicht 10 spinning ring
11 threads
12 runners
14 base layer
15 fine ceramic grain
15 a particles
15 b particles
16 top layer

Claims

1. spinning ring for a ring spinning machine, in which at least the contact surface of the spinning ring ( 10 ) with the rotor ( 12 ) consists of a metal-phosphor layer ( 14 ), is embedded in the fine ceramic grain ( 15 ), characterized in that an additional cover layer ( 16 ) is applied to the base layer ( 14 ).

2. Spinning ring according to claim 1, characterized in that the base layer ( 14 ) is between 5 and 25 µm thick.

3. Spinning ring according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the phosphorus content is at least 4% and is preferably over 12% by weight.

4. Spinning ring according to one of the preceding claims, characterized in that silicon carbide is embedded in the metal-phosphor layer ( 14 ).

5. Spinning ring according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer ( 16 ) consists of metal phosphorus.

6. Spinning ring according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as metals nickel, cobalt or egg or combinations of these metals, i.e. nickel Cobalt, cobalt iron, nickel iron or nickel cobalt Iron can be used.

7. Spinning ring according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer ( 16 ) is preferably 3 to 5 µm thick.

8. Spinning ring according to one of claims 6 or 7, characterized in that the cover layer ( 16 ) is selected so strongly that from the base layer ( 14 ) protruding particles ( 15 b) of the fine ceramic grain ( 15 ) through the cover layer ( 16 ) are completely leveled.

9. A method for coating a spinning ring according to one of the preceding claims, characterized in that the application of the base layer ( 14 ) and the cover layer ( 16 ) is effected in one operation by a corresponding bath management, in which the coating in the final phase of loading separated volume fraction of dispersions is pressed to zero.

10. The method according to claim 9, characterized in that the change in volume fraction from a particular one Gradually to zero - through suitable bath guidance - is produced.

11. Ring spinning machine with spinning rings according to one of the An sayings 1 to 8.