DE4429943C1 - Verfahren zur Standzeiterhöhung von Webblattlamellen - Google Patents
Verfahren zur Standzeiterhöhung von WebblattlamellenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Standzeiterhöhung,
insbesondere von Webblattlamellen durch Wärme- und thermoche
mische Behandlung.
Webblätter, z. B. für Luftdüsenwebmaschinen, bestehen aus einer
Vielzahl von in einer oberen und einer unteren Rahmenschiene
nebeneinander angeordneten profilierten Webblattlamellen,
nachfolgend Lamellen genannt.
Die einzelnen Lamellen weisen an ihrer einen Längskante zwei
voneinander beabstandete Vorsprünge auf, welche eine U-förmige
Ausnehmung begrenzen. Die Ausnehmungen bilden beim fertigen
Webblatt einen über seine Breite reichenden und gegen die
Gewebeanschlagkante hin offenen Kanal zur Führung des Schußfa
dens aus. Der am weitesten von der Gewebeanschlagkante ent
fernte Kanalgrund schlägt den Schußfaden an die Gewebekante
an.
Bei Webblättern für Luftdüsenwebmaschinen ist der Bereich des
Schußfadeneintragkanals besonderen Anforderungen im Hinblick
auf das Verschleißverhalten ausgesetzt.
Den gleichen Anforderungen sind auch die Webblätter von
Greifer-Webmaschinen ausgesetzt, bei denen die Greifer u. a.
vom Webblatt geführt werden.
Webblätter, deren Lamellen aus hochwertigen Stahlsorten
bestehen, besitzen, je nachdem welches Schußmaterial als
Schußfaden zur Verarbeitung gelangt, eine Standzeit von etwa
1000 Betriebsstunden. Danach müssen die Webblätter aus Gründen
des Verschleißes der Lamellen gegen ein neues Webblatt ausge
tauscht werden.
Die öftere Webblatterneuerung ist kostenaufwendig und das
nicht nur in Bezug auf das Webblatt selbst, sondern auch im
Hinblick auf die mit dem Wechsel verbundene Stillstandszeit
der Webmaschine.
Entscheidend für eine hohe Stand zeit des Webblattes ist das
für die Lamellen verwendete Grundmaterial.
Es ist bekannt, daß für Lamellen kalt gewalzter Bandstahl der
Sorten X 12 CrNi 177, X 5 CrNiMo 1810 oder X 7 CrNiAl 177
verwendet und die Lamellen durch Stanzen daraus hergestellt
werden.
Lamellen aus derartigem Material sind wohl für alle Arten von
Schußfäden einsetzbar, jedoch aufgrund der relativ geringen
Festigkeit von etwa 1200 N/mm² von nur geringer Standzeit, ca.
1000 Betriebsstunden.
Aus der DE-OS 22 20 859 ist ein Rietstab mit örtlich begrenz
ter Härtungszone bekannt, bei dem die Frontfläche eine solche
gehärtete Zone aufweist. Die Härtungszone soll dadurch er
reicht werden, daß man die äußeren Flächen des Rietstabes
entweder örtlich härtet oder bei Verwendung billigerem Materi
als mit einer dünnen Schicht besonders hartem Materials
versieht.
In der genannten DE-OS wird nicht offenbart, wie und wodurch
eine örtlich verschleißfeste Oberfläche an den Rietstäben
erreicht wird.
Bei der im Jahre 1973 veröffentlichten Erfindung gem. vorge
nannter DE-OS handelt es sich um eine Methode zur Erhöhung der
Standzeit von Rietlamellen, die den an die Rietlamellen
gestellten Forderungen insbesondere hinsichtlich der
Härtewerte an den abrasiv beanspruchten Oberflächenbereichen
nicht gerecht wurde.
Zur Erhöhung der Standzeit der Webblätter ist bekannt, die
Lamellen einer galvanischen Behandlung zu unterziehen, wie
z. B. einem Hartverchromen.
Mit dem Hartverchromen wird auf die Lamellen, die eine Dicke
von etwa 0,15 mm bis 0,8 mm aufweisen können, eine Hartchrom
schicht von etwa 10 µm aufgebracht. Diese Schicht besitzt eine
Härte von etwa 700 HV.
Bei der Verarbeitung von abrasiv wirkenden Schußfäden, wie
Jute, Glasgarn, Glaslunte (glas-rowing), zeigt es sich, daß
damit im Vergleich zu nicht hartverchromten Lamellen eine
Standzeiterhöhung um etwa das Doppelte erzielt werden konnte.
Lamellen die hartverchromt werden, müssen nach dem Verchromen
nachbehandelt werden, um die während des Verchromungsprozesses
entstehenden Rauhigkeiten an der Oberflächen der U-förmigen
Ausnehmung der Lamelle zu glätten. Die Nachbehandlungen sind
ebenfalls kostenaufwendig.
Aus der CH-PS 671 034 ist bekannt, auf die Oberfläche von
Maschinenteilen einer Webmaschine, z. B. Litzen, Stafettendüsen
und Blattlamellen von Webblättern, die aus rostfreiem Stahl
bestehen, eine Schicht aus Chromoxid (Cr₂O₃)-Bestandteilen
aufzubringen.
Das Verfahren zur Beschichtung besteht hierbei darin, daß die
betreffenden Teile in eine Lösung einer chromhaltigen Zusam
mensetzung, beispielsweise in eine wäßrige Lösung von CrO₃
getaucht oder von dieser überzogen werden. Nachfolgend werden
diese Teile bei einer Temperatur von 500 bis 600°C in einer
Reaktionsbehandlung aufgeheizt, so daß auf der Oberfläche der
Teile eine Schicht gebildet wird, die als Hauptbestandteil
Cr₂O₃ enthält.
Die CH-PS 671 034 offenbart ferner, daß auf der Oberfläche der
Maschinenteile eine poröse keramische Schicht gebildet werden
kann, indem ein Überzug einer chromhaltigen Zusammensetzung
aufgebracht wird, die abriebfeste Teilchen, z. B. Al₂O₃- oder
SiO₂-Teilchen enthält.
Mit dem Verfahren nach der CH-PS sollen Härtewerte an der
Oberfläche von 500 HV oder mehr erreicht werden.
Allgemein bekannt ist aber, daß man mit chromhaltigen Schich
ten auf der Oberfläche eine Härte von etwa 700 HV erzielen
kann und derartige Schichten einer Nachbehandlung bedürfen.
Schließlich ist aus der EP 0 550 752 A1 bekannt, einen Teil der
Oberfläche von Webblattlamellen eines Webblattes mit einer
diamantähnlichen Kohlenstoffschicht, als DLC (diamond-like
carbon film) bezeichnet, zu versehen.
Das Grundmaterial der Webblattlamellen besteht dabei aus
rostfreiem Stahl.
Auf der betreffenden Lamellenoberfläche wird zunächst, zwecks
besserer Haftung der Verschleißschicht eine Zwischenschicht
z. B. eine Titan-Carbid-Legierung aufgebracht.
Das Aufbringen der DLC-Schicht erfolgt durch chemische Gaspha
senabscheidung (chemical vapor deposition), indem hier die zu
beschichtenden Teile in einem Reaktionsraum unter einem
bestimmten Druck und bei einer bestimmten Temperatur mit einem
Kohlenwasserstoffgas in Kontakt gebracht werden.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß auch die auf die
Oberfläche der Lamellen aufgetragene Schicht nicht die erwar
tete Verschleißfestigkeit, Dauerfestigkeit und Biegewechsel
festigkeit aufweist.
Aus der Literatur ist bekannt, siehe auch DIN Taschenbuch 155,
Stahl und Eisen Gütenorm 2, (1985) S. 188-120, Beuth Verlag
GmbH Berlin-Köln, 2. Auflage, zur Erhöhung der Festigkeit der
vorgenannten Stahlsorten eine Wärmebehandlung in Form eines
einfachen oder zweifachen Warmauslagerns vorzunehmen.
Durch das einfache Warmauslagern der gestanzten Lamellen, die
eine Dicke bis etwas 0,75 mm aufweisen, und die z. B. aus der
Stahlsorte X 7 CrNiAl 177 bestehen, bei einer Temperatur T von
480°C bis 550°C und einer Warmauslager-Dauer t von 1 bis 2
Stunden läßt sich eine Festigkeit von 1400 N/mm² erreichen.
Das bedeutet eine Festigkeitssteigerung von 15% bis 25%
gegenüber den nicht warmausgelagerten Stahlsorten gleicher
chemischer Zusammensetzung.
Ferner ist aus der Werkzeugindustrie bekannt, unter Vakuum
eine dünne Schicht hoher Härte, z. B. eine Titannitrid-Schicht,
an der Oberfläche der Bearbeitungswerkzeuge zu erzeugen. Die
hierfür zur Anwendung kommende physikalische Abscheidung aus
der Gasphase z. B. das Sputtern oder Ionenplattieren ist sehr
kostenaufwendig. Die dabei erzielten Schichten sind relativ
dünn. Die Anwendung für Lamellen ist aus diesen Gründen nicht
wahrscheinlich und nicht empfehlenswert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Stand
zeiterhöhung von Webblattlamellen, die vorzugsweise aus den
Stahlsorten X 12 CrNi 177, X 5 CrNiMo 1810 oder X 7 CrNiAl 177
hergestellt sind, anzugeben, mit dem die Standzeit der Web
blattlamellen um ein Mehrfaches gegenüber bekannten Verfahren
erhöht werden kann und bei dem die Härte an den abrasiv
beanspruchten Oberflächenbereichen nicht durch Oberflächenbe
schichtung erfolgt.
Insbesondere sollen mit den Verfahren in den dem Verschleiß
ausgesetzten Bereichen der Lamelle, das sind die Randbereiche,
eine hohe Härte erzielt werdend während der weitaus größere
Flächenanteil der Lamelle ungehärtet bleibt.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verfahren anzugeben,
wonach sowohl die Standzeit von Webblattlamellen als auch die
von Bremslamellen der Schußfadenbremsen, deren Oberflächen
bereits eine Hartchromschicht aufweisen, erhöht werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der
Patentansprüche 1, 2 und 4 gelöst.
Erfindungswesentlich nach den Ansprüchen 1 und 2 ist danach,
daß die Webblattlamellen in einem Reaktionsraum innerhalb
einer bestimmten Zeitdauer gleichzeitig zwei Behandlungsver
fahren zur Erzielung einer hohen Verschleißfestigkeit an den
dem Verschleiß ausgesetzten Randbereich der Webblattlamelle
unterworfen werden.
Als besonders vorteilhaft erweist sich, wenn die der abrasiven
Beanspruchung ausgesetzten Randbereiche der Lamellen während
der Dauer des einfachen Warmauslagerns einer Behandlung unter
Ionisation des Stickstoffes durch Glimmentladung
(Plasmanitrieren) ausgesetzt sind.
Mit dem kombinierten Behandlungsverfahren werden nitrierte
Lamellenrandbereiche erhalten, die eine Härte von bis zu 1200
HV aufweisen.
Der übrige Oberflächenbereich der Lamellen ist nicht mit
dieser Härteschicht versehen, womit die Bruchgefahr der
Lamellen beim Einsatz im Webblatt der Webmaschine ausgeschlos
sen ist.
Die erfindungsgemäßen Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2
vermeiden nun das Aufbringen von verschleißfesten Schichten
auf das Grundmaterial. Diese Verfahren gehen statt dessen
davon aus, ein Grundmaterial für die Webblattlamellen zu
verwenden, mit welchem bereits durch einfaches Warmauslagern
eine bestimmte Festigkeit erzielbar ist und wobei in
Kombination des Warmauslagerungsprozesses mit einer an sich
bekannten thermochemischen Behandlung vorzugsweise durch
Gasnitrieren oder Plasmanitrieren gezielt eine weitere Erhö
hung der Verschleißfestigkeit an den betreffenden Oberflächen
bereichen erreicht wird.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich ferner, im
Vergleich zum Oberflächenbeschichten, Webblattlamellen mit
einer Diffusionsschicht, die eine höhere Verschleißfestigkeit,
eine höhere Dauerfestigkeit und eine höhere Biegewechsel
festigkeit als beschichtete Lamellen aufweisen. Durch die
Wärmebehandlung und die Plasmatrierung der Lamellen in
paketierter Form gelingt es ferner, daß die einzelnen Lamellen
absolut gerade bleiben und die harte Diffusionsschicht nur an
dem freiliegenden Oberflächenbereich der Lamellen entsteht,
z. B. an dem mit dem Schußfadeneintragskanal versehenen
Bereich.
Eine weitere Verbesserung der Verschleißfestigkeit in den
betreffenden Randbereichen der Lamellen kann dann erzielt
werden, wenn die nach dem Verfahrensablauf gemäß Patentanspruch
1 und 2 behandelten Lamellen durch Ionenimplantieren, vorzugs
weise von N-Atomen, weiterbehandelt werden.
Die damit erzielbare Endhärte im Randbereich der Lamelle liegt
bei etwa 1800 HV.
In überraschender Weise hat sich gezeigt, daß Webblattlamellen
und Bremslamellen von Schußfadenbremsen, die vorzugsweise aus
kalt gewalztem Bandstahl der vorstehend genannten Sorten
bestehen und eine Hartchromschicht besitzen, durch Ionenim
plantieren, z. B. von N-Atomen in die Hartchromschicht, eine
bis zu 5-fach höhere Stand zeit gegenüber den lediglich eine
Hartchromschicht tragenden Lamellen erreichen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Webblattlamelle in der Seitenansicht mit dem
angedeuteten abrasiv beanspruchten Randbereich,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Webblattlamelle nach der
Linie A-A in vergrößertem Maßstab,
Fig. 3 die Bremslamellen einer Schußfadenbremse in der
Draufsicht.
Die dargestellte Webblattlamelle 1 bildet mit einer Vielzahl
derartiger Lamellen das Webblatt einer Luftdüsenwebmaschine
aus.
Die äußere Kontur jeder der beiden Längsschenkel 1a und 1b
geht in einen Vorsprung 2 und 3 über. Die beiden Vorsprünge 2
und 3 begrenzen eine Ausnehmung 4, z. B. eine U-förmige Aus
nehmung.
Die Ausnehmung 4 der Vielzahl von Webblattlamellen 1 bildet im
Webblatt den Schußfadeneintragkanal.
Bei der Verarbeitung von besonders abrasiv wirkenden Schußfä
den, wie z. B. Glaslunte, ist gerade die Kontur 4a der Aus
nehmung 4 einer hohen Verschleißbeanspruchung ausgesetzt.
Zum Zwecke der Erzielung einer rationellen thermischen und
thermochemischen Behandlung wird vorgeschlagen, zunächst die
Vielzahl der Webblattlamellen 1, die aus kalt gewalztem Band
stahl der Sorte X 12 CrNi 177 bestehen und durch Stanzen
hergestellt sind, aneinander zu reihen und paketartig in einer
Vorrichtung 5 zusammenzuhalten.
Das damit gebildete Lamellenpaket wird in der dargestellten
Weise gem. Fig. 1 einem Reaktionsraum, der unter einem be
stimmten Druck (Teilvakuum) steht, zugeführt.
In dem Reaktionsraum wird das Lamellenpaket bei einer Tempera
tur < 480°C und bei einer Zeitdauer von etwa 8 Stunden
einfach warmausgelagert.
Erfindungsgemäß wird nun parallel zum Warmauslagern die
freiliegende Oberflächenkontur 6 der Lamellen 1 unter Zufuhr
eines Nitriergases (Stickstoff) der Ionisation des Stickstof
fes durch Glimmentladung (Plasmanitrieren) ausgesetzt. Dabei
diffundieren die Stickstoffatome in die freiliegende Ober
flächenkontur 6 und bilden eine erste harte Randschicht 7 von
etwa 0,1 mm aus.
Nachfolgend wird das Lamellenpaket auf Raumtemperatur ab
gekühlt.
Nach dem Abkühlen werden die Lamellen 1 in der vorgegebenen
Anordnung erfindungsgemäß einer Behandlung durch Ionenimplan
tation in einem evakuierten Reaktionsraum unterzogen. Hier
wird vorzugsweise ausschließlich die plasmanitrierte Kontur 4a
der Ausnehmung 4 ionenimplantiert.
Die Dauer des Ionenimplantierens beträgt etwa 4 Stunden.
Während dieses Verfahrenschrittes bildet sich eine zweite und
vergleichsweise härtere Randschicht 8 von etwa 10 µm aus.
In Fig. 2 sind in Art eines Schliffbildes die erzielten harten
Randschichten 7 und 8 der frei liegenden Oberflächenkontur 6
der Lamellen 1 dargestellt.
Die in Fig. 3 dargestellten Bremslamellen 9, 10 einer Schußfa
denbremse 11 besitzen einander gegenüberliegende Flächen 9a,
10a zwischen denen der Schußfaden 12 hindurchgezogen ist.
Vorzugsweise die Flächen 9a und 10a sind mit einer Hartchrom
schicht versehen.
Bei Schußfadenbremsen ist es von besonderem Vorteil, wenn die
bremsenden Flächen eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen.
Die einzelnen Bremslamellen 9, 10 sind beispielsweise aus
einem kalt gewalztem Bandstahl der Sorte X 12 CrNi 177 herge
stellt und nach dem Herstellungsprozeß innenseitig hartver
chromt.
Die Standzeit dieser Bremslamellen beträgt bei einer Härte von
etwa 700 HV ca. 1000 Betriebsstunden.
In überraschender Weise wurde gefunden, daß durch Ionenimplan
tieren der hartverchromten Oberflächen eine bis zum 5-fachen
höhere Stand zeit gegenüber der nicht durch Ionenimplantieren
behandelten Hartchromschicht erzielbar ist.
Bezugszeichenliste
1 Webblattlamelle
1a Längsschenkel
1b Längsschenkel
2 Vorsprung
3 Vorsprung
4 Ausnehmung
4a Kontur
5 Vorrichtung
6 freie Oberflächenkontur
7 Randschicht
8 Randschicht
9 Bremslamelle
9a Fläche
10 Bremslamelle
10a Fläche
11 Schußfadenbremse
12 Schußfaden
1a Längsschenkel
1b Längsschenkel
2 Vorsprung
3 Vorsprung
4 Ausnehmung
4a Kontur
5 Vorrichtung
6 freie Oberflächenkontur
7 Randschicht
8 Randschicht
9 Bremslamelle
9a Fläche
10 Bremslamelle
10a Fläche
11 Schußfadenbremse
12 Schußfaden
Claims (4)
1. Verfahren zur Standzeiterhöhung abrasiv beanspruchter
Oberflächenbereiche von Webblattlamellen, die aus warmaus
lagerbarem, insbesondere aus kalt gewalztem Bandstahl der
Sorten X 12 CrNi 177, X 5 CrNiMo 1810 und X 7 CrNiAl 177 oder
aus anlaßbeständigen, vergüteten Nitrierstählen bestehen und
wobei die Lamellen paketiert in einem evakuierbaren
Reaktionsraum eine abrasionsmindernde Behandlung erfahren,
dadurch gekennzeichnet, daß die Behand
lung aus folgenden Schritten besteht
- a) einfaches Warmauslagern der Webblattlamellen bei einer Temperatur T zwischen 480 und 550°C und einer Zeitdauer t von etwa 8 Stunden,
- b) parallel zum einfachen Warmauslagern thermochemische Behandlung der abrasiv beanspruchten Oberflächenbereiche, indem während der Dauer des Warmauslagerns die Oberflächenbe reiche einem Nitriergasstrom, vorzugsweise einem Ammoniak gasstrom ausgesetzt sind und nachfolgend
- c) Abkühlen der Webblattlamellen auf Raumtemperatur.
2. Verfahren zur Standzeiterhöhung abrasiv beanspruchter
Oberflächenbereiche von Webblattlamellen, die aus warmaus
lagerbarem, insbesondere aus kalt gewalztem Bandstahl der
Sorten X 12 CrNi 177, X 5 CrNiMo 1810 und X 7 CrNiAl 177 oder
aus anlaßbeständigen, vergüteten Nitrierstählen bestehen und
wobei die Lamellen paketiert in einem evakuierbarem
Reaktionsraum eine abrasionsmindernde Behandlung erfahren,
dadurch gekennzeichnet, daß die Behand
lung aus folgenden Schritten besteht
- a) einfaches Warmauslagern der Webblattlamellen bei einer Temperatur T zwischen 480 und 550°C und einer Zeitdauer t von etwa 8 Stunden,
- b) parallel zum einfachen Warmauslagern thermochemische Behandlung der abrasiv beanspruchten Oberflächenbereiche durch Plasmanitrieren, indem in an sich bekannter Weise der Re aktionsraum teilevakuiert wird, daraufhin ein stickstoff haltiges Gas in den Behandlungsraum eingeleitet wird und ein Behandlungsdruck von 1 bis 10 mb eingestellt wird, und nachfolgend
- c) Abkühlen der Webblattlamellen auf Raumtemperatur.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß nach der Wärme- und thermo
chemischen Behandlung die harten Reaktionsschichten der
abrasiv beanspruchten Oberflächenbereiche bei Raumtemperatur
einer an sich bekannten Ionenimplantation von vorzugsweise
N-Atomen ausgesetzt werden.
4. Verfahren zur Standzeiterhöhung abrasiv beanspruchter
Oberflächenbereiche, insbesondere von Webblattlamellen und
Bremslamellen von Schußfadenbremsen durch Behandlung in einem
Reaktionsraum, wobei die Lamellen vorzugsweise aus kalt
gewalztem Bandstahl der Sorten X 12 CrNi 177, X 5 CrNiMo 1810
und X 7 CrNiAl 177 bestehen und eine hartverchromte Oberfläche
besitzen, dadurch gekennzeichnet,
daß die abrasiv beanspruchten Oberflächenbereiche einer an
sich bekannten Ionenimplantation von vorzugsweise N-Atomen
ausgesetzt werden.
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Non-Patent Citations (1)
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DIN Taschenbuch 155, Stahl und Eisen Gütenorm 2, 1985, S. 118-120, Beuth Verlag GmbH Berlin-Köln, 2. Aufl. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2851568B2 (ja) | 1999-01-27 |
EP0707104A3 (de) | 1997-10-08 |
JPH0860495A (ja) | 1996-03-05 |
US5658394A (en) | 1997-08-19 |
EP0707104A2 (de) | 1996-04-17 |
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