EP1192303A1 - Ringläufer und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Ringläufer und verfahren zu dessen herstellung

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EP1192303A1
EP1192303A1 EP01913454A EP01913454A EP1192303A1 EP 1192303 A1 EP1192303 A1 EP 1192303A1 EP 01913454 A EP01913454 A EP 01913454A EP 01913454 A EP01913454 A EP 01913454A EP 1192303 A1 EP1192303 A1 EP 1192303A1
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EP
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ring
core
layer
traveler
ring traveler
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EP01913454A
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EP1192303B1 (de
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Jörg KÄGI
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Braecker AG
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Braecker AG
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H7/00—Spinning or twisting arrangements
    • D01H7/02—Spinning or twisting arrangements for imparting permanent twist
    • D01H7/52—Ring-and-traveller arrangements
    • D01H7/60—Rings or travellers; Manufacture thereof not otherwise provided for ; Cleaning means for rings
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H7/00—Spinning or twisting arrangements
    • D01H7/02—Spinning or twisting arrangements for imparting permanent twist
    • D01H7/52—Ring-and-traveller arrangements
    • D01H7/60—Rings or travellers; Manufacture thereof not otherwise provided for ; Cleaning means for rings
    • D01H7/604—Travellers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a ring traveler for ring spinning or ring twisting machines and to a ring traveler according to claims 1 and 7.
  • Ring travelers of ring spinning and ring twisting machines are moved at high speed (30m / s to 50m / s) on rings of the corresponding ring spinning or ring twisting machines. Both the contact area between the ring traveler and the ring and the contact area between the ring traveler and the thread are subject to high wear. To increase production, however, increasingly higher running speeds of the ring rotors are required. By achieving longer service lives, the costs are to be reduced at the same time.
  • Coating the 'ring traveler with appropriate materials has significantly improved its running and operating properties in recent years. However, the wear resistance at the thread passage has not yet been improved.
  • the object of the present invention is therefore to create a ring traveler for ring spinning or ring twisting machines which on the one hand has further improved running and operating properties and on the other hand can be produced with reduced effort.
  • a method for producing this ring traveler must also be specified. This object is achieved with a method and a ring traveler which have the features specified in claims 1 and 7, respectively.
  • a ring traveler according to the invention has an uncoated core made of iron material which, at least in the area of the running surfaces with which it slides on a ring of a ring spinning or ring twisting machine or in which the thread is guided, has an optionally multi-part nitrided edge layer.
  • the core is at least partially subjected to a nitriding treatment during which thermal energy and a nitrating agent are supplied as the active medium.
  • embrittlement treatment can lead to embrittlement and a considerable reduction in the elasticity of the treated material.
  • the composition of the nitrating agent according to the invention By controlling the composition of the nitrating agent according to the invention and appropriately selected treatment time, the elasticity of the ring traveler can be obtained, which is necessary in order to be able to place it on spinning rings without deformation.
  • the core is heated to a temperature in the range from 450.degree. C. to 600.degree. C., preferably to a temperature close to 550.degree. C., and kept in the temperature range mentioned for 3 to 60 hours, preferably for about 24 hours.
  • the nitrating agent can be supplied in the form of a gas, a liquid or a plasma, preferably consisting of NH 3 and N 2 parts. Areas in which no nitriding treatment should take place are covered, for example.
  • the nitrided edge layer of the ring rotor core consists of a connection layer without additional diffusion layer, from a connection layer with additional radially inner diffusion layer or only from a diffusion layer.
  • the connecting layer preferably has a thickness of 0.1 ⁇ m - 30 ⁇ m and the diffusion layer has a thickness of 1 ⁇ m - 2000 ⁇ m.
  • the active medium preferably has, in addition to the nitrogen parts, sulfur and / or carbon parts.
  • the coefficient of friction can be reduced by adding sulfur and / or carbon parts.
  • the thicknesses of the connection layer and the diffusion layer can be adjusted as required.
  • connection layer When choosing small thicknesses of the connection layer, there are only slight changes in the roughness of the core surface.
  • the surface of the ring traveler is additionally polished before and / or after the nitriding treatment. Ring travelers that are exposed to high chemical stress are preferably re-oxidized.
  • the ring travelers according to the invention have significantly improved operating properties, in particular an increased rotor service life and an increased resistance to cutting at the thread passage.
  • the functionally very important cutting resistance in the thread passage under mechanical and / or chemical stress has been improved by 50% - 200%, which results in an improvement in the quality of the processed yarn. Due to the increased chemical resistance, yarn soiling due to corrosion products that have previously occurred in the processing of advanced and chlorine-containing fibers is also avoided. Due to the good sliding properties, little or no fiber lubrication is required.
  • the ring rotors can also be manufactured with less effort and, if necessary, adapted to existing individual requirements.
  • Ring travelers according to the invention can be used both in spinning mills and in twisting mills. Your good running properties, e.g. good sliding and low wear are particularly advantageous in combination with steel rings, but they can also be used on other rings, e.g. can be used on sintered, burnished or coated rings.
  • FIGS. 3-5 show the section through the core of ring travelers after processing according to the invention.
  • Figures la to lf show ring travelers 10a, ..., lOf in various configurations already described in WO 99/49113.
  • La and 1b show C-shaped ring travelers 10a, 10b, as are typically used on T-flange rings of ring spinning or ring twisting machines.
  • the figures lc to lf show ear-shaped and hook-shaped ring travelers 10c, ..., lOf.
  • the ring travelers 10c and 10d are used on oblique flange rings, the ring travelers 10e on conical flange rings and the ring travelers 10f on vertical flange rings.
  • Ring travelers 10 and 10a,... Lof according to the invention can be produced in the configurations shown in FIGS.
  • a ring traveler 10 has a core 20 which is made of ferrous material and is not coated and which, at least in area 1 of the running surfaces with which it slides on a ring of a ring spinning or ring twisting machine or in the area in which the thread is guided, a nitrided zone.
  • the thread passage lies in the areas of the ring travelers 10a,..., 10f designated by 4.
  • the ring traveler 10 is at least partially subjected to a nitriding treatment, during which thermal energy and a nitrating agent are supplied to the core 20 as the active medium.
  • a nitriding treatment during which thermal energy and a nitrating agent are supplied to the core 20 as the active medium.
  • the ring traveler 10 is preferably polished before the nitriding treatment.
  • the base material of the core 20 is preferably an unalloyed or low-alloy steel, preferably a nitriding steel.
  • a core 20 is preferably selected from a tempered steel, in which only negligible changes in size occur during the nitriding treatment.
  • the base material of the core 20 preferably contains nitride-forming elements such as chromium, vanadium, aluminum, molybdenum, manganese and / or nickel.
  • the process parameters such as temperature profile (ramp profile for heating, holding time and holding temperature, ramp profile for cooling) and composition of the nitrating agent influence the result of the nitriding treatment.
  • the core is heated in a furnace to a temperature in the range from 450.degree. C. to 600.degree. C., preferably to a temperature close to 550.degree. C. and kept in the stated temperature range for 3 to 60 hours, preferably for about 24 hours.
  • the nitrating agent can be supplied in the form of a gas, preferably consisting of NH 3 and N 2 parts, optionally also having H 2 , a liquid or a plasma.
  • nitrogen atoms are ionized in an evacuated chamber, after which they are attracted to the oppositely polarized surface 22 of the ring travelers 10 and combine with the iron to form iron nitride
  • Ring travelers 10 treated according to the invention preferably have a black, blue, yellow or white glossy surface 22a after the treatment.
  • the active medium preferably has, in addition to nitrogen parts, sulfur and / or carbon parts. On the one hand, this can reduce the coefficient of friction and at the same time influence the formation of the nitrided zones.
  • the described nitriding treatment forms a possibly multi-part nitrided surface layer in the core 20 of the ring traveler 10, which is explained in more detail with reference to FIGS. 2 to 5.
  • FIG. 2 shows a section through the core 20 of an untreated ring traveler 10. It can be seen that there is unchanged base material 21 over the entire core cross section.
  • FIG. 3 shows a section through the core 20a of a treated ring rotor 10, which has a thin edge layer consisting of nitrided base material, which is referred to as the connecting layer 23, in which extensive diffusion saturation has occurred.
  • FIG. 4 shows a section through the core 20b of an intensively treated ring traveler 10, which has a connecting layer 23 and underneath another layer consisting of nitrided base material, which is referred to as diffusion layer 24.
  • the diffusion layer 24 contains nitrogen-enriched mixed crystals and precipitated nitrides.
  • FIG. 5 shows a section through the core 20c of a treated ring traveler 10 which has only one diffusion layer 24 and no connecting layer 23.
  • a hard connection layer is preferably provided.
  • a tougher and nevertheless relatively hard diffusion layer 24 is chosen, while avoiding a connecting layer.
  • the connecting layer preferably has a thickness of 0.1 ⁇ m - 30 ⁇ m and the diffusion layer has a thickness of 1 ⁇ m - 2,000 ⁇ m.
  • the use of a connecting layer with a thickness of 8 ⁇ m-12 ⁇ m and a diffusion layer with a thickness of 100 ⁇ m-200 ⁇ m is particularly advantageous.
  • the choice of a small thickness or the total avoidance of the connection layer can prevent material breaks that have previously made it impossible to use this technology in this area.
  • the layer thicknesses resulting from the nitriding treatment are heavily dependent on the steel composition and on the surface condition of the untreated ring travelers 10. Basically, a large connection layer is achieved with a high nitrogen supply and high temperatures and a thin connection layer with a low nitrogen supply and low temperatures. The layer thicknesses or the diffusion depths depend on the treatment duration.
  • Fine, light ring travelers 10 are also treated for a shorter duration than coarse, heavy ring travelers 10.
  • the coefficient of friction can be reduced by adding sulfur and / or carbon parts.
  • the thicknesses of the connection layer and the diffusion layer can be adjusted as required.
  • connection layer With the selection of small thicknesses of the connection layer, there are only slight changes in the roughness of the core surface 22a, so that a subsequent polishing of the treads can be avoided. Embrittlement of the core material is also avoided.
  • Ring travelers 10 which are exposed to high chemical stress, are preferably post-oxidized.
  • an inner side of the ring traveler 10, designated by 3 should be wear-resistant and equipped with good sliding properties, and therefore a nitrided layer 23; 24 have.
  • a nitrided layer 23; 24 With appropriate thread tension, it can result that the ring traveler 10 runs laterally tilted along a ring, so that it can prove to be advantageous to also cover the two end faces 2 with a nitrided layer 23; 24 to be provided.
  • the nitriding treatment is preferably carried out for the entire ring traveler 10, although it is also possible to provide only the mechanically and / or chemically highly stressed areas with a nitrided edge zone.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

Ringläufer und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ringläufers für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen sowie sowie einen Ringläufer nach Anspruch 1 bzw. 7.
Ringläufer von Ringspinn- und Ringzwirnmaschinen werden mit hoher Umlaufgeschwindigkeit (30m/s bis 50m/s) auf Ringen der entsprechenden Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen bewegt. Sowohl die Kontaktfläche zwischen Ringläufer und Ring als auch die Kontaktfläche zwischen Ringläufer und Faden sind einem hohen Verschleiss unterworfen. Zur Produktionssteigerung werden jedoch zunehmend höhere Laufgeschwindigkeiten der Ringläufer gefordert. Durch Erreichen höherer Standzeiten sollen gleichzeitig die Kosten gesenkt werden.
Durch Beschichtung der' Ringläufer mit entsprechenden Materialien konnten deren Lauf- und Betriebseigenschaften in den letzten Jahren deutlich verbessert werden. Die Verschleissfestigkeit am Fadendurchgang konnte bisher jedoch nicht verbessert werden.
Aus U.S. Patent 4,677,817 ist ein Ringläufer bekannt, der eine Keramikschicht aufweist, die dem Ringläufer eine höhere Härte sowie verbesserte Wärme- und Korrosionsresistenz verleiht. Dieser bekannte Ringläufer weist aufgrund der verbesserten Lauf- und Betriebseigenschaften deutlich reduzierte Betriebskosten auf. Negativ beein- flusst wird die Kostenrechnung jedoch durch den relativ hohen Herstellungsaufwand.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Ringläufer für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen zu schaffen, der einerseits weiter verbesserte Lauf- und Betriebseigenschaften aufweist und andererseits mit reduziertem Aufwand herstellbar ist. Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung dieses Ringläufers anzugeben. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren und einem Ringläufer, welche die in Anspruch 1 bzw. Anspruch 7 angegebenen Merkmale aufweisen.
Ein erfindungsgemässer Ringläufer weist einen aus Eisen- werkstoff bestehenden, nicht beschichteten Kern auf, der zumindest im Bereich der Laufflächen, mit denen er auf einem Ring einer Ringspinn- oder Ringzwirnmaschine gleitet oder in denen der Faden geführt ist, eine gegebenenfalls mehrteilige nitrierte Randschicht aufweist.
Anstatt mit erheblichem Aufwand eine Schicht, z.B. eine Keramik- oder Phosphatschicht, auf den Kern aufzubringen und gegebenenfalls nachzubearbeiten, wird dieser zumindest teilweise einer Nitrierbehandlung unterworfen, während der dem Kern Wärmeenergie sowie ein Nitriermittel als Wirkmedium zugeführt wird.
Bei einer Nitrierbehandlung kann bekanntlich eine Versprödung sowie eine erhebliche Reduktion der Elastizität des behandelten Materials auftreten. Durch erfindungsgemässe Steuerung der Zusammensetzung des Nitriermittels und entsprechend gewählte Behandlungszeit kann die Elastizität des Ringläufers erhalten werden, die erforderlich ist, um diesen verformungsfrei auf Spinnringe aufsetzen zu können.
Der Kern wird auf eine Temperatur im Bereich von 450°C - 600°C, vorzugsweise auf eine Temperatur nahe 550°C erwärmt und während 3 - 60 Stunden, vorzugsweise während etwa 24 Stunden, in dem genannten Temperaturbereich gehalten. Das Nitriermittel kann in Form eines vorzugsweise aus NH3- und N2-Teilen bestehenden Gases, einer Flüssigkeit oder eines Plasmas zugeführt werden. Bereiche, in denen keine Nitrierbehandlung erfolgen soll, werden z.B. abgedeckt.
Die nitrierte Randschicht des Ringläuferkerns besteht aus einer Verbindungsschicht ohne zusätzliche Diffusions- schicht, aus einer Verbindungsschicht mit zusätzlicher, radial innen liegender Diffusionsschicht oder nur aus einer Diffusionsschicht. Die Verbindungsschicht weist vorzugsweise eine Dicke von 0,1 μm - 30 μm und die Diffusionsschicht eine Dicke von 1 um - 2000 μm auf.
Vorzugsweise weist das Wirkmedium, zusätzlich zu den Stickstoffteilen, Schwefel- und/oder Kohlenstoffteile auf. Durch Beimischung von Schwefel- und/oder Kohlenstoffteilen kann der Reibwert reduziert werden. Gleichzeitig können die Dicken der Verbindungsschicht und der Diffusionsschicht nach Bedarf abgestimmt werden.
Bei der Wahl von geringen Dicken der Verbindungsschicht ergeben sich nur geringe Veränderungen der Rauheit der Kernoberfläche .
In vorzugsweisen Ausgestaltungen der Erfindung wird die Oberfläche des Ringläufers vor und/oder nach der Nitrierbehandlung zusätzlich poliert. Ringläufer, die einer hohen chemischen Beanspruchung ausgesetzt sind, werden vorzugsweise nachoxydiert.
Sofern ein Kern aus einem vergüteten Stahl verwendet wird, entstehen während der Nitrierbehandlung nur vernachlässigbar kleine Massänderungen.
Die erfindungsgemässen Ringläufer weisen wesentlich verbesserte Betriebseigenschaften, insbesondere eine erhöhte Läuferstandzeit sowie eine erhöhte Einschneideresistenz an der Fadenpassage auf. Die funktionell sehr wichtige Einschneideresistenz im Fadendurchgang bei mechanischer und/oder chemischer Belastung wurde um 50% - 200% verbessert, woraus ein Verbesserung der Qualität des verarbeiteten Garns resultiert. Aufgrund der erhöhten chemischen Resistenz werden ferner Garnverschmutzungen durch Korrosionsprodukte vermieden, die bei der Verarbeitung avivierter und chlorhaltiger Fasern bisher auftraten. Aufgrund der guten Gleiteigenschaften wird zudem keine oder nur eine geringe Faserschmierung benötigt. Die Ringläufer können zudem mit geringerem Aufwand hergestellt und gegebenenfalls vorhandenen individuellen Anforderungen angepasst werden.
Erfindungsgemässe Ringläufer können sowohl in Spinnereien als auch in Zwirnereien verwendet werden. Ihre guten Laufeigenschaften, wie z.B. gutes Gleiten und geringer Verschleiss, kommen besonders vorteilhaft im Zusammenwirken mit Stahlringen zur Geltung, sie können aber auch auf anderen Ringen, wie z.B. auf gesinterten, brünierten oder beschichteten Ringen verwendet werden.
Der erfindungsgemässe Ringläufer wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
Fig. la - If verschiedene Ausführungsformen von Ringläu- fern,
Fig. 2 den Schnitt durch den Kern eines Ringläufers vor dessen Bearbeitung und Fig. 3 - 5 den Schnitt durch den Kern von Ringläufern nach erfindungsgemässer Bearbeitung.
Die Figuren la bis lf zeigen Ringläufer 10a, ..., lOf in verschiedenen, bereits in der WO 99/49113 beschriebenen Ausgestaltungen. In Fig. la und 1b sind C-förmige Ringläufer 10a, 10b gezeigt, wie sie typischer Weise auf T-Flanschringen von Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen eingesetzt werden. Die Figuren lc bis lf zeigen hingegen ohr- und hakenförmigen Ringläufer 10c, ..., lOf. Die Ringläufer 10c und lOd werden auf Schrägflanschringen, die Ringläufer lOe auf konisch verlaufenden und die Ringläufer lOf auf vertikal verlaufenden Flanschringen verwendet.
Mit 1 sind jeweils die Bereiche der Ringläufer 10a, ..., lOf gekennzeichnet, die während des Betriebes die auf den Flanschringen gleitenden Laufflächen bilden. Dabei können bei den C-förmigen Ringläufern 10a, 10b aufgrund ihrer symmetrischen Ausgestaltung beide Flanken a, b als Laufflächen dienen. Bei den ohr- oder hakenförmigen Ringläufern 10c, ..., lOf ist der Bereich 1 der Laufflächen eindeutig durch die Form festgelegt ist.
Erfindungsgemässe Ringläufer 10 bzw. 10a, ...lOf können in den in Fig. la, ..., lf gezeigten oder in beliebigen weiteren Ausgestaltungen hergestellt werden.
Ein erfindungsgemässer Ringläufer 10 weist einen-- aus Eisenwerkstoff bestehenden, nicht beschichteten Kern 20 auf, der zumindest im Bereich 1 der Laufflächen, mit denen er auf einem Ring einer Ringspinn- oder Ringzwirnmaschine gleitet oder in dem Bereich, in dem der Faden geführt wird, eine nitrierte Zone auf. Der Fadendurchgang liegt dabei in den mit 4 bezeichneten Bereichen der Ringläufer 10a, ..., lOf.
Der Ringläufer 10 wird dazu zumindest teilweise einer Nitrierbehandlung unterworfen, während der dem Kern 20 Wärmeenergie sowie ein Nitriermittel als Wirkmedium zugeführt wird. Um nach der Nitrierbehandlung möglichst glatte Oberflächen zu erzielen, wird der Ringläufer 10 vorzugsweise vor der Nitrierbehandlung poliert.
Der Grundwerkstoff des Kerns 20 ist vorzugsweise ein unlegierter oder niedrig legierter Stahl, vorzugsweise ein Nitrierstahl. Vorzugsweise wird ein Kern 20 aus einem vergüteten Stahl gewählt, bei dem während der Nitrierbehandlung nur vernachlässigbar kleine Massänderungen entstehen. Ferner enthält der Grundwerkstoff des Kerns 20 vorzugsweise nitridbildende Elemente wie Chrom, Vanadium, Aluminium, Molybdän, Mangan und/oder Nickel.
Nebst der Wahl des Rohmaterials (z.B. vergüteter Stahl) beeinflussen die Prozessparameter, wie Temperaturverlauf (Rampenprofil der Erwärmung, Haltezeit und Haltetemperatur, Rampenprofil der Abkühlung) und Zusammensetzung des Nitriermittels das Ergebnis der Nitrierbehandlung. Der Kern wird in einem Ofen auf eine Temperatur im Bereich von 450°C - 600°C, vorzugsweise auf eine Temperatur nahe 550°C erwärmt und während 3 - 60 Stunden, vorzugsweise während etwa 24 Stunden, in dem genannten Temperaturbereich gehalten. Das Nitriermittel kann in Form eines vorzugsweise aus NH3- und N2-Teilen bestehenden, gegebenenfalls auch H2 aufweisenden Gases, einer Flüssigkeit oder eines Plasmas zugeführt werden. Bei der Plasmabehandlung, während der vorzugsweise reiner Stick- stoff N2 als Nitriermittel verwendet wird, werden Stickstoffatome in einer evakuierten Kammer ionisiert, wonach sie von der entgegengesetzt polarisierten Oberfläche 22 der Ringläufer 10 angezogen werden und sich mit dem Eisen zu Eisennitrid verbinden
Erfindungsge äss behandelte Ringläufer 10 weisen nach der Behandlung vorzugsweise eine schwarz, blau, gelb oder weiss glänzende Oberfläche 22a auf.
Vorzugsweise weist das Wirkmedium, zusätzlich zu Stickstoffteilen, Schwefel- und/oder Kohlenstoffteile auf. Dadurch kann einerseits der Reibwert reduziert und gleichzeitig die Bildung der nitrierten Zonen beeinflusst werden.
Durch die beschriebene Nitrierbehandlung wird im Kern 20 des Ringläufers 10 eine gegebenenfalls mehrteilige nitrierte Randschicht gebildet, die anhand der Figuren 2 bis 5 näher erläutert wird.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Kern 20 eines unbehandelten Ringläufers 10. Es ist ersichtlich, dass über den gesamten Kernquerschnitt unveränderter Grund- Werkstoff 21 vorhanden ist.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Kern 20a eines behandelten Ringläufers 10, der eine dünne, aus nitriertem Grundwerkstoff bestehende Randschicht aufweist, die als Verbindungsschicht 23 bezeichnet wird, in der eine weitgehende Diffusionssättigung eingetreten ist. Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Kern 20b eines intensiver behandelten Ringläufers 10, der eine Verbindungsschicht 23 und darunter eine weitere aus nitriertem Grundwerkstoff bestehende Schicht aufweist, die als Diffusionsschicht 24 bezeichnet wird. In der Diffusionsschicht 24 sind stickstoffangereicherte Mischkristalle und ausgeschiedene Nitride enthalten.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den Kern 20c eines behandelten Ringläufers 10 der lediglich eine Diffusions- schicht 24 und keine Verbindungsschicht 23 aufweisen.
Die Wahl des Schichtaufbaus erfolgt nach Anforderungsprofil für den Ringläufer 10. Für Ringläufer 10 mit hohen Laufgeschwindigkeiten wird vorzugsweise eine harte Verbindungsschicht vorgesehen. Für Ringläufer 10, die relativ hohen Kräften ausgesetzt sind, wird, unter Vermeidung einer Verbindungsschicht, vorzugsweise nur eine zähere und trotzdem relativ harte Diffusionsschicht 24 gewählt.
Die Verbindungsschicht weist vorzugsweise eine Dicke von 0,1 μm - 30 μm und die Di fusionsschicht eine Dicke von 1 μm - 2 '000 μm auf. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Verbindungsschicht mit einer Dicke von 8 μm - 12 μm und eine Diffusionsschicht mit einer Dicke von 100 μm - 200 μm. Durch die Wahl einer geringen Dicke oder der gänzlichen Vermeidung der Verbindungsschicht können Materialbrüche verhindert werden, die bisher den Einsatz dieser Technologie in diesem Bereich unmöglich gemacht haben.
Die durch die Nitrierbehandlung entstehenden Schicht- dicken sind stark von der Stahlzusammensetzung und vom Oberflächenzustand der unbehandelten Ringläufer 10 abhängig. Grundsätzlich wird bei hohem Stickstoffangebot und hohen Temperaturen eine grosse Verbindungsschicht und bei niedrigem Stickstoffangebot und tiefen Temperaturen eine dünne Verbindungsschicht erzielt. Die Schichtdicken bzw. die Diffusionstiefen sind dabei abhängig von der Behandlungsdaue .
Feine, leichte Ringläufer 10 werden zudem während einer kürzeren Dauer behandelt als grobe, schwere Ringläufer 10.
Durch Beimischung von Schwefel- und/oder Kohlenstoffteilen kann der Reibwert reduziert werden. Gleichzeitig können die Dicken der Verbindungsschicht und der Diffusionsschicht nach Bedarf abgestimmt werden.
Bei der Wahl von geringen Dicken der Verbindungsschicht ergeben sich nur geringe Veränderungen der Rauheit der Kernoberfläche 22a, so dass ein anschliessendes Polieren der Laufflächen vermieden werden kann. Ferner wird eine Versprödung des Kernwerkstoffes vermieden.
Zur Optimierung des Ringläufers 10 wird in vorzugsweisen
Ausgestaltungen der Erfindung die Oberfläche 22; 22a des
Kerns 20; 20a vor und/oder nach der Nitrierbehandlung poliert.
Ringläufer 10, die einer hohen chemischen Beanspruchung ausgesetzt sind, werden vorzugsweise nachoxydiert.
Im Bereich der Lauffläche 1 uss natürlich vornehmlich eine mit 3 bezeichnete Innenseite des Ringläufers 10 verschleissfest und mit guten Gleiteigenschaften ausgestattet sein und daher eine nitrierte Schicht 23; 24 aufweisen. Bei entsprechender Fadenspannung kann es sich ergeben, dass der Ringläufer 10 seitlich verkippt auf einem Ring entlang läuft, so dass es sich als vorteilhaft erweisen kann, auch die beiden Stirnseiten 2 mit einer nitrierten Schicht 23; 24 zu versehen.
Die Nitrierbehandlung erfolgt vorzugsweise für den gesamten Ringläufer 10, obwohl es auch möglich ist, nur die mechanisch und/oder chemisch stark beanspruchten Bereiche mit einer nitrierten Randzone zu versehen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Ringläufers (10) für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen, der einen aus Eisenwerkstoff bestehenden Kern (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (20) oder Teile davon einer Nitrierbehandlung unterworfen werden, während der dem Kern (20) Wärmeenergie sowie ein Nitriermittel als Wirkmedium zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (20) auf eine Temperatur im Bereich von 450°C - 600°C, vorzugsweise auf eine Temperatur nahe 550°C erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (20) während 3 - 60 Stunden, vorzugsweise während etwa 24 Stunden in dem genannten Temperaturbereich gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitriermittel in Form eines vorzugsweise aus NH3- und N2-Teilen bestehenden Gases, einer mit Stickstoff angereicherten Flüssigkeit oder eines mit Stickstoff angereicherten Plasmas zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmedium, zusätzlich zu den Stickstoffteilen, Schwefel- und/oder Kohlenstoffteile aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (20) vor und/oder nach der Nitrierbehandlung poliert und/oder nach der Nitrierbehandlung oxydiert wird.
7. Ringläufer (10) für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen mit einem aus Eisenwerkstoff bestehenden Kern (20) , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mechanisch beanspruchter Teil des Kerns (20) , insbesondere die Lauffläche für den Faden und/oder die auf dem Ring laufende Fläche, eine nitrierte Randschicht (23; 24) aufweist.
8. Ringläufer (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Randschicht (23; 24) aus einer Verbindungsschicht (23) ohne zusätzliche Diffusionsschicht (24), aus einer Verbindungsschicht (23) mit zusätzlicher Diffusionsschicht (24) oder nur aus einer Diffusionsschicht (24) besteht.
9. Ringläufer (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die VerbindungsSchicht (23) eine Dicke von 0,1 μm - 30 μm und die Diffusionsschicht (24) eine Dicke von 1 μm - 2000 μm aufweist wobei bevorzugt eine Verbindungsschicht (23) mit einer Dicke von 8 μm - 12 μm und eine Diffusionsschicht (24) mit einer Dicke von 100 μm - 200 μm vorgesehen sind.
10. Ringläufer (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht (23) , gegebenenfalls auch die Diffusionsschicht (24) Schwefel- und/oder Kohlenstoffteile enthalten.
11. Ringläufer (10) nach einem der Ansprüche 7 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (22) des Kerns (20) poliert und/oder mit einer Oxydschicht versehen ist.
12. Ringläufer (10) nach einem der Ansprüche 7 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (22) des Kerns (20) , vorzugsweise glänzend, schwarz, blau, gelb oder weiss ist.
13. Ringläufer (10) nach einem der Ansprüche 7 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff (21) des Kerns (20) ein vergüteter und/oder ein unlegier- ter oder niedrig legierter Stahl, vorzugsweise ein Nitrierstahl ist.
14. Ringläufer (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff (21) des Kerns (20) vorzugsweise nitridbildende Elemente wie Chrom, Vanadium, Aluminium, Molybdän, Mangan und / oder Nickel enthält.
EP01913454A 2000-05-03 2001-03-26 Ringläufer und verfahren zu dessen herstellung Expired - Lifetime EP1192303B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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