ES2211776T3 - Cursor anular y procedimiento de fabricacion. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un cursor anular (10) para máquinas hiladoras anulares o máquinas retorcedoras anulares, que presenta un núcleo (20) que está constituido por material de hierro, caracterizado porque el núcleo (20) o partes del mismo son sometidos a un tratamiento de nitración, durante el cual se alimenta al núcleo (20) energía térmica así como un agente de nitración como medio activo.

Description

Cursor anular y procedimiento de fabricación.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un cursor anular para máquinas hiladoras anulares o máquinas retorcedoras anulares así como a un cursor anular según las reivindicaciones 1 y 7, respectivamente.

Los cursores anulares de máquinas hiladoras anulares y de máquinas retorcedoras anulares se mueven a alta velocidad circunferencial (30 m/s a 50 m/s) sobre anillos de las máquinas hiladoras o retorcedoras correspondientes. Tanto la superficie de contacto entre el cursor anular y el anillo como también la superficie de contacto entre el cursor anular y el hilo están sometidas a un desgaste grande. Sin embargo, para incrementar la producción se requieren velocidades de marcha cada vez más alta de los cursores anulares. Al mismo tiempo deben reducirse los costes a través de la consecución de tiempos de actividad más elevados.

A través del recubrimiento de los cursores anulares con materiales correspondientes se han podido mejorar claramente en los últimos años sus propiedades de marcha y de funcionamiento. Sin embargo, no se ha podido mejorar hasta ahora la resistencia al desgaste en el paso de los hilos.

Se conoce por la patente U. S. 4.677.817 un cursor anular, que presenta una capa cerámica, que presta al cursor anular una dureza más elevada así como una resistencia mejorada al calor y a la corrosión. Este cursor anular conocido presenta costes de funcionamiento claramente reducidos en virtud de las propiedades mejoradas de la marcha y del funcionamiento. Sin embargo, se ejerce una influencia negativa sobre la factura de costes a través del gasto de fabricación relativamente alto.

Por lo tanto, el cometido de la presente invención es crear un cursor anular para máquinas hiladoras anulares o máquinas retorcedoras anulares, que presenta, por una parte, propiedades de marcha y de funcionamiento todavía más mejoradas y, por otra parte, se puede fabricar con gasto reducido. Además, hay que indicar un procedimiento para la fabricación de este cursor anular.

La solución de este cometido se consigue con un procedimiento y un cursor anular, que presentan las características indicadas en las reivindicaciones 1 y 7, respectivamente.

Un cursor anular según la invención presenta un núcleo no recubierto, que está constituido por material de hierro, que presenta al menos en la región de las superficies de rodadura, con las que se desliza sobre un anillo de una máquina hiladora anular o una máquina retorcedora anular o en las que está guiado el hilo, una capa marginal nitrada, dado el caso, de varias partes.

En lugar de aplicar con gasto considerable una capa, por ejemplo una capa de cerámica o de fosfato, sobre el núcleo y de repasarla en caso necesario, éste es sometido al menos parcialmente a un tratamiento de nitración, durante el cual se alimenta al núcleo energía térmica así como un medio de nitración como medio activo.

En el caso de un tratamiento de nitración, se puede producir de una manera conocida una fragilización así como una reducción considerable de la elasticidad del material tratado. Por medio del control según la invención de la composición del agente de nitración y del tiempo de tratamiento correspondientemente seleccionado se puede mantener la elasticidad del cursor anular, que es necesaria para poder colocarlo sin deformación sobre los anillos de hilar.

El núcleo es calentado a una temperatura en el intervalo de 450ºC a 600ºC, con preferencia a una temperatura próxima a 550ºC y es mantenido durante 3 a 60 horas, con preferencia durante 24 horas aproximadamente, en el intervalo de temperaturas mencionado. El agente de nitración se puede alimentar en forma de una gas, que está constituido con preferencia por partes de NH_{3} y N_{2}, de un líquido o de un plasma. Por ejemplo, las regiones en las que no debe realizarse ningún tratamiento de nitración están al descubierto.

La capa marginal nitrada del núcleo del cursor anular está constituida por una capa de unión sin capa de difusión adicional, por una capa de unión son capa de difusión adicional, que se encuentra radialmente en el interior o solamente por una capa de difusión. La capa de unión presenta con preferencia un espesor de 0,1 \mum a 30 \mum y la capa de difusión presenta un espesor de 1 \mum a 2000 \mum.

Con preferencia, el medio activo presenta, adicionalmente a las partes de nitrógeno, partes de azufre y/o partes de carbono. A través de la mezcla de partes de azufre y/o de partes de carbono se puede reducir el coeficiente de fricción. Al mismo tiempo se pueden adaptar según las necesidades los espesores de la capa de unión y de la capa de difusión.

En el caso de selección de espesores reducidos de la capa de unión, se consiguen sólo modificaciones reducidas de la rugosidad de la superficie del núcleo.

En configuraciones preferidas de la invención, se pule adicionalmente la superficie del cursor anular antes y/o después del tratamiento de nitración. Los cursores anulares, que están expuestos a una solicitación química alta, son oxidadas con preferencia posteriormente.

Si se utiliza un núcleo de un acero bonificado, entonces se producen durante el tratamiento de nitración solamente modificaciones de la masa insignificantemente pequeñas.

Los cursores anulares según la invención presentan esencialmente propiedades mejoradas del funcionamiento, especialmente un tiempo de actividad elevado del cursor así como una resistencia elevada al corte en el paso del hilo. La resistencia al corte funcionalmente muy importante en el paso del hilo con carga mecánica y/o química ha sido mejorada en un 50% a 200%, de donde resulta una mejora de la calidad del hilo procesado. En virtud de la resistencia química elevada, se evitan también las contaminaciones del hilo a través de productos de corrosión, que aparecían hasta ahora durante el procesamiento de fibras avivadas y cloradas. Además, en virtud de las buenas propiedades de deslizamiento no se necesita ninguna lubricación o una lubricación reducida de las fibras.

Los cursores anulares se pueden fabricar, además, con gasto reducido y se pueden adaptar, dado el caso, a los requerimientos individuales existentes.

Los cursores anulares según la invención se pueden utilizar tanto en máquinas hiladoras como también en máquinas retorcedoras. Sus buenas propiedades de marcha, como por ejemplo buen deslizamiento y desgaste reducido repercuten de una manera especialmente favorable en colaboración con anillos de acero, pero se pueden utilizar también en otros anillos, como por ejemplo en anillos sinterizados, bruñidos o recubiertos.

El cursor anular según la invención se explica en detalle a continuación con la ayuda de ejemplos de realización mostrados en el dibujo. En éstos se muestra de manera puramente esquemática lo siguiente:

Las figuras 1a a 1f muestran diferentes formas de realización de cursores anulares.

La figura 2 muestra la sección a través del núcleo de un cursor anular antes de su mecanización y

Las figuras 3 a 5 muestran la sección a través del núcleo de cursores anulares después de la mecanización según la invención.

Las figuras 1a a 1f muestran cursores anulares 10a, ..., 10f en diferentes configuraciones ya descritas en el documento WO 99/49113, En las figuras 1a y 1b se muestran cursores anulares 10a, 10b en forma de C, como se emplean de una manera típica en anillos de bridas en T de máquinas hiladoras anulares o máquinas retorcedoras anulares. Las figuras 1c a 1f muestran, en cambio, cursores anulares 10c, ..., 10f en forma de ojal o de gancho. Los cursores anulares 10c y 10d se emplean en anillos de bridas inclinados, los cursores anulares 10e se emplean en anillos de bridas que se extienden cónicamente y los cursores anulares 10d se emplean en anillos de bridas que se extienden verticalmente.

Con 1 se identifican, respectivamente, las regiones de los cursores anulares 10a, ..., 10f, que forman durante el funcionamiento las superficies de rodadura que se deslizan sobre los anillos de bridas. En este caso, en los cursores anulares en forma de C 10a, 10b, en virtud de su configuración simétrica, ambos flancos a, b sirven como superficies de rodadura. En los cursores anulares en forma de ojal o de gancho 10c, ..., 10f, la región 1 de las superficies de rodadura está determinada claramente por la forma.

Los cursores anulares 10 y 10a, ... 10f, respectivamente, según la invención se pueden fabricar en las configuraciones mostradas en las figuras 1a, ..., 1f o en otras configuraciones discrecionales.

El cursor anular 10 según la invención presenta un núcleo 20 no recubierto, que está constituido por material de hierro, que presenta una zona nitrada al menos en la región 1 de las superficies de rodadura, con las que se desliza sobre un anillo de una máquina hiladora anular o de una máquina retorcedora anular, o en la región, en la que es guiado el hilo. El paso del hilo se encuentra en este caso en las regiones designadas con 4 de los cursores anulares 10a, ..., 10f.

El cursor anular 10 es sometido a tal fin al menos parcialmente a un tratamiento de nitración, durante el cual se alimenta al núcleo 20 energía térmica así como un agente de nitración como medio activo. Para conseguir superficies lo más lisas posible después del tratamiento de nitración, se pule el cursor anular 10 con preferencia antes del tratamiento de nitración.

El material básico del núcleo 20 es con preferencia un acero no aleado o de aleación baja, con preferencia un acero nitrado. De manera preferida, se selecciona un núcleo 20 de un acero bonificado, en el que durante el tratamiento de nitración solamente se producen modificaciones insignificantemente pequeñas de la masa. Además, el material de base del núcleo 20 contiene con preferencia elementos formadores de nitruro como cromo, vanadio, aluminio, molibdeno, manganeso y/o níquel.

Además de la selección del material bruto (por ejemplo, acero bonificado), también los parámetros del proceso, tales como curva de la temperatura (perfil en rampa del calentamiento, tiempo de retención y temperatura de la retención, perfil en rampa de la refrigeración) y la composición del agente de nitración influyen en el resultado del tratamiento de nitración.

El núcleo es calentado en un horno a una temperatura en el intervalo de 450ºC a 600ºC, con preferencia a una temperatura próxima a 550ºC y es mantenido durante 3 a 60 h0ras, con preferencia durante 24 horas aproximadamente, en el intervalo de temperaturas mencionado. El agente de nitración puede ser alimentado en forma de un gas, que está constituido con preferencia por partes de NH_{3} y N_{2}, que presenta, dado el caso, también H_{2}, de un líquido o de un plasma. En el caso del tratamiento con plasma, durante el que se utiliza con preferencia nitrógeno N_{2} puro como agente de nitración, se ionizan átomos de nitrógeno en una cámara evacuada, después de lo cual son atraídos por la superficie 22 polarizada opuesta de los cursores anulares 10 y se combinan con el hierro para formar nitruro de hierro.

Los cursores anulares 10 tratados según la invención presentan después del tratamiento con preferencia una superficie brillante negra, azul, amarrilla o blanca 22a.

Con preferencia, el medio activo, presenta adicionalmente a las partes de nitrógeno, partes de azufre y/o partes de carbono. De esta manera, se puede reducir, por una parte, el coeficiente de fricción y al mismo tiempo se puede influir en la formación de las zonas nitradas.

A través del tratamiento de nitración descrito se forma en el núcleo 2 del cursor anular 10 una capa marginal nitrada, dado el caso de varias partes, que se explica en detalle con la ayuda de las figuras 2 a 5.

La figura 2 muestra una sección a través del núcleo 20 de un cursor anular 10 no tratado. Está claro que sobre toda la sección transversal del núcleo está presente material de base 21 no modificado.

La figura 3 muestra una sección a través del núcleo 20a de un cursor anular 10 tratado, que presenta una capa marginal fina, que está constituida por material de base nitrado, que se designa como capa de unión 23, en la que está introducida una saturación de difusión amplia.

La figura 4 muestra una sección a través del núcleo 20b de un cursor anular 10 tratado de forma intensiva, que presenta una capa de unión 23 y debajo otra capa que está constituida por material de base nitrado, que se designa como capa de difusión 24. En la capa de difusión 24 están contenidos cristales mixtos enriquecidos con nitrógeno o nitruros separados.

La figura 5 muestra una sección a través del núcleo 20c de un cursor anular 10 tratado, que presenta solamente una capa de difusión 24 y ninguna capa de unión 23.

La selección de la estructura de la capa se realiza de acuerdo con el perfil de los requerimientos para el cursor anular 10. Para los cursores anulares 10 con altas velocidades de funcionamiento se prevé con preferencia una capa de unión dura. Para los cursores anulares 10, que están expuestos a fuerzas relativamente altas, se selecciona, evitando una capa de unión, con preferencia sólo una capa de difusión 24 más tenaz y a pesar de todo relativamente dura.

La capa de unión presenta con preferencia un espesor de 0,1 \mum a 30 \mum y una capa de difusión de un espesor de 1 \mum a 2.000 \mum. Especialmente ventajosa es la utilización de una capa de unión con un espesor de 8 \mum a 12 \mum y una capa de difusión con un espesor de 100 \mum a 200 \mum. A través de la selección de un espesor reducido o a través de la evitación total de la capa de unión se pueden impedir las roturas del material, que han hecho imposible hasta ahora la utilización de esta tecnología en este campo.

Los espesores de capa que se obtienen a través del tratamiento de nitración dependen en gran medida de la composición del acero y del estado de la superficie de los cursores anulares 10 no tratados. En principio, con una oferta alta de nitrógeno y temperaturas altas se consigue una capa de unión gruesa y con una oferta reducida de nitrógeno y temperaturas bajas se consigue una capa de unión fina. Los espesores de capa o bien las profundidades de difusión dependen en este caso de la duración del tratamiento.

Los cursores anulares 10 ligeros finos, son tratados, además, durante un periodo de tiempo más corto que los cursores anulares 10 pesados gruesos.

A través de la mezcla de partes de azufre y/o de carbono se puede reducir el coeficiente de fricción. Al mismo tiempo se pueden determinar los espesores de la capa de unión y de la capa de difusión según las necesidades.

En el caso de la selección de espesores reducidos de la capa de unión resultan solamente modificaciones reducidas de la rugosidad de la superficie del núcleo 22a, de manera que se puede evitar un pulido siguiente de las superficies de rodadura. Además, se evita una fragilización del material del núcleo.

Para la optimización del cursor anular 10 se pule en configuraciones preferidas de la invención la superficie 22; 22a del núcleo 20; 20a antes y/o después del tratamiento de nitración.

Los cursores anulares 10, que están expuestos a una solicitación química alta, son con preferencia oxidados posteriormente.

En la región de la superficie de rodadura 1, naturalmente, presumiblemente un lado interior, designado con 3, del cursor anular 10 es resistente al desgaste y puede estar equipado con buenas propiedades de deslizamiento y, por lo tanto, presentan una capa nitrada 23; 24. Con una tensión correspondiente del hilo puede resultar que el cursor anular 10 circule a lo largo de un anillo de forma inclinada lateralmente, de modo que se puede revelar como ventajoso proveer los dos lados frontales 2 con una capa nitrada 23; 24.

El tratamiento de nitración se lleva a cabo con preferencia para todo el cursor anular 10, aunque también es posible proveer solamente las regiones muy solicitadas mecánicas y/o químicamente con una con marginal nitrada.

Claims (14)

1. Procedimiento para la fabricación de un cursor anular (10) para máquinas hiladoras anulares o máquinas retorcedoras anulares, que presenta un núcleo (20) que está constituido por material de hierro, caracterizado porque el núcleo (20) o partes del mismo son sometidos a un tratamiento de nitración, durante el cual se alimenta al núcleo (20) energía térmica así como un agente de nitración como medio activo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el núcleo (209 se calienta a una temperatura en el intervalo de 450ºC a 600ºC, con preferencia a una temperatura próxima a 550ºC.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el núcleo (20) es mantenido durante 3 a 60 horas, con preferencia durante aproximadamente 24 horas en el intervalo de temperaturas mencionado.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el agente de nitración es alimentado en forma de un gas, que está constituido con preferencia por partes de NH_{3} y N_{2}, de un líquido enriquecido con nitrógeno o de un plasma enriquecido con nitrógeno.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, caracterizado porque el medio activo presenta, adicionalmente a las partes de nitrógeno, partes de azufre y/o partes de carbono.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el núcleo (20) es pulido antes y/o después del tratamiento de nitración y/o es oxidado después del tratamiento de nitración.

7. Cursor anular (10) para máquinas hiladoras anulares o máquinas retorcedoras anulares con un núcleo (20), que está constituido por material de hierro, caracterizado porque al menos una parte del núcleo (20) solicitada mecánicamente, especialmente la superficie de rodadura para el hilo y/o la superficie que se extiende sobre el anillo, presenta una capa marginal nitrada (23; 24).

8. Cursor anular (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque la capa marginal (23; 24) está constituida por una capa de unión (23) sin capa de difusión (24) adicional, por una capa de unión (23) con capa de difusión (24) adicional o sólo por una capa de difusión (24).

9. Cursor anular (10) según la reivindicación 8, caracterizado porque la capa de unión (23) presenta un espesor de 0,1 \mum a 30 \mum y la capa de difusión (24) presenta un espesor de 1 \mum a 2.000 \mum, estando previstas con preferencia una capa de unión (23) con un espesor de 8 \mum a 12 \mum y una capa de difusión (24) con un espesor de 100 \mum a 200 \mum.

10. Cursor anular (10) según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque la capa de unión (23), dado el caso también la capa de difusión (24), contienen partes de azufre y/o de carbono.

11. Cursor anular (10) según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque la superficie (22) del núcleo (20) está pulida y/o está provista con una capa de óxido.

12. Cursor anular (10) según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque la superficie (22) del núcleo (20), es con preferencia brillante, negra, azul, amarilla o blanca.

13. Cursor anular (10) según una de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque el material de base (21) del núcleo (20) es un acero bonificado y/o un acero no aleado o de baja aleación, con preferencia un acero nitrado.

14. Cursor anular (10) según la reivindicación 13, caracterizado porque el material de base (21) del núcleo (20) contiene con preferencia elementos formadores de nitruro como cromo, vanadio, aluminio, molibdeno, manganeso y/o níquel.