JP2002129287A

JP2002129287A - 紡機用メタリックワイヤ

Info

Publication number: JP2002129287A
Application number: JP2000323755A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shiba; 武芝; Masahiro Tokimine; 正広常峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】高速運転に対しても歯部の耐摩耗性が十分あ
り、縁部の割れを防止できると共に梳綿性も良好なメタ
リックワイヤを提供する。【解決手段】母材の化学組成（重量％）が、Ｃ；０．
８０〜０．９０、Ｓｉ；０．１５〜０．５０、Ｍｎ；
０．６０〜０．９０、Ｃｒ；０．１０〜０．２０、Ｖ；
０．０２〜０．０９、残部Ｆｅおよび不可避的不純物か
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、綿花より糸を紡ぐ
ための梳綿機や空気精紡機等のメタリックカード機に使
用される、紡機用メタリックワイヤ（以下メタリックワ
イヤという）に関し、特に耐摩耗性および梳綿性に優れ
たメタリックワイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のメタリックワイヤは、硬鋼線材が
主な材料として用いられてきた。この硬鋼線材を用いた
メタリックワイヤの開発当初は、炭素含有量は６２Ｃ程
度であったが、耐久性や耐摩耗性の向上を目的として７
２Ｃや８２Ｃに移行し、最近ではさらにそれ以上の高カ
ーボン材が開発されてきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年のメタリックカー
ド機の周速は時速１００ｋｍ以上となる高速運転が通常
となり、メタリックワイヤの耐久性、耐摩耗性の大幅な
向上が要求されてきている。これに伴い、メタリックワ
イヤの歯部の硬度を高めるため、１００Ｃや１１０Ｃの
高炭素鋼でメタリックワイヤを製造することが試みられ
ている。これは、材料のＣ量を多くして歯部の硬度を高
めるほど耐摩耗性も良くなるだろう、という推定によ
る。

【０００４】しかし、発明者らの実験によれば、１００
Ｃや１１０Ｃの高炭素鋼を使用しても、当初予想してい
た耐摩耗性の向上が顕著でなく、８０Ｃ材等に比べて逆
に耐摩耗性が低下する場合もあった。この結果より、単
に歯部の硬度を高くするだけが、耐摩耗性を向上する要
因でないことが判った。

【０００５】また、１００Ｃや１１０Ｃのメタリックワ
イヤでは、歯先の硬度を高めた場合（例えば７５０Ｈｖ
以上）に縁部の硬度も高くなり、メタリックカード機に
巻き付けたときにひび割れたり、巻きぐせが悪くなって
梳綿作用にムラが生じるおそれがある。

【０００６】本発明は、上記従来のメタリックワイヤの
欠点を解消し、高速運転に対しても歯部の耐摩耗性が十
分にあり、縁部の割れを防止できると共に梳綿性も良好
なメタリックワイヤを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のメタリックワイヤは、母材の化学組成が、重
量％でＣ；０．８０〜０．９０％、Ｓｉ；０．１５〜
０．５０％、Ｍｎ；０．６０〜０．９０％、Ｃｒ；０．
１０〜０．２０％、Ｖ；０．０２〜０．０９％、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。

【０００８】硬鋼線材の炭素含有量を大きくして１００
Ｃや１１０Ｃにした場合に、８０Ｃ材等に比べて逆に耐
摩耗性が低下する現象の原因として推定されることは、
焼入硬度を高くするために焼入時の温度を高くする必要
が生じ、結果として焼入γ粒度径が大きくなり、大きく
なった粒界単位で剥離が発生し、粒界より土砂状の摩耗
が多く発生するためと考えられる。また、粒界に硬く脆
いセメンタイトが多く析出することが摩耗に対して良く
ないものと推定した。

【０００９】本発明のメタリックワイヤは、適正な化学
成分を有する新規な材料としたことで、焼入れγ粒度径
（旧オーステナイト焼入れ粒度径ともいう）を可及的に
小さくでき、金属組織の粒界を小さくできる。そのた
め、摩耗時の粒界よりの剥離（いわゆる“土砂摩耗”）
が小さな粒界単位で発生するようになる。従って、摩耗
量が可及的に減少し、メタリックワイヤとしての寿命が
延長する。

【００１０】本発明のメタリックワイヤにおいて規定し
た各々の化学成分の限定理由について、以下説明する。（１）Ｃ（炭素）一般にＣは材料中の他の添加元素と結合して炭化物を形
成し、耐摩耗性の向上に寄与すると共に、一部は基地中
に固溶して基地を強化する。これらの効果を十分に得る
為には、Ｃは０．８０重量％以上添加する事が必要であ
る。炭素含有量が０．８０重量％に満たない場合、基地
が弱くなり摩耗速度が早くなる傾向がある。しかし、炭
素含有量が０．９０％を超えると過度の炭化物を形成す
ることとなり、基地は硬くなるものの粒界に硬いセメン
タイトが析出するため粒界が弱くなり、耐摩耗性が低下
する傾向にあることは、前述のとおりである。（２）Ｓｉ（珪素）Ｓｉは、フェライト相を強化し、３００℃以下の焼戻し
軟化抵抗を増し、オーステナイトに固溶強化し、また、
焼戻しによる硬度低下に効果がある。これらの効果を有
効に得るためには、０．１５重量％以上が必要である
が、０．５０重量％を越えると、塑性加工性を害すると
ともに靭性も低下するので好ましくない。（３）Ｍｎ（マンガン）Ｍｎは、焼入れ性を増し材料強度を向上し、また、脱酸
剤として添加される成分である。しかし、多すぎると塑
性加工性を害するため、０．６０〜０．９０重量％の範
囲で添加するのが好ましい。（４）Ｃｒ（クロム）Ｃｒは、基地に固溶して耐触性を向上すると共に、一部
は炭化物を形成して耐摩耗性を向上する重要な元素であ
る。また、粒界の強度を向上させる働きがある。これら
の効果を十分に発揮させるためには、少なくとも０．１
０重量％の添加が有効である。しかし、０．２０重量％
を越えると、焼き戻し軟化抵抗が大きくなる傾向にあ
る。（５）Ｖ……バナジウム０．０２重量％以上で焼入性が効果的に得られ、強さ，
靭性を改善するが、０．０９重量％を越えるとかえって
焼入性を劣化させる傾向にある。

【００１１】また、歯部先端から縁部方向に２５〜５０
μｍの範囲の金属組織の焼入れγ粒度径を０．５〜３．
５μｍの範囲に制御することで、さらに好適に摩耗量を
低減できる。上記範囲における焼入れγ粒度径が３．５
μｍを越えると加速度的に土砂摩耗量が増える。また、
焼入れγ粒度径を０．５μｍ未満にするには技術的難易
度が高くなりコスト的に不利になる。

【００１２】また、歯部先端から縁部方向に１５０μｍ
までの範囲における金属組織の残留オーステナイト量を
７．５〜３０．０％の範囲に制御すれば、より金属組織
が安定し、摩耗量を減らすことができる。

【００１３】また、歯部先端から縁部方向に０．２５ｍ
ｍまでの範囲において、硬度を７５０〜９５０Ｈｖの範
囲に制御することで、メタリックワイヤとして十分な硬
度と耐衝撃性を兼備することができる。上記範囲におけ
る硬度が７５０Ｈｖに満たない場合は、耐摩耗性が低下
しメタリックワイヤとしての実用性が低下する。また、
硬度が９５０Ｈｖを越えると、金属組織がもろくなり耐
衝撃性が低下する。

【００１４】また、縁部の硬度を２００〜２６０Ｈｖの
範囲に制御することで、メタリックワイヤをメタリック
カード機に巻き回して取り付けた場合に、ドラムのカー
ブに沿ってしなやかに巻き付くと共に、割れによる破損
のおそれも少なくなる。縁部の硬度が２６０Ｈｖを越え
ると、縁部に割れを生じたり巻きムラが発生する確率が
加速度的に高まるため、均一な梳綿作用が期待できず、
メタリックカードの寿命も低下する。また、縁部の硬度
が２００Ｈｖ未満になると、メタリックワイヤのいわゆ
る『腰』がなくなり、やはり巻きムラが発生することと
なる。

【００１５】また、本発明のメタリックワイヤの製造に
ついては、圧延加工、歯部打抜き、焼鈍、歯部焼入れ、
低温焼戻しを順次施す紡機用メタリックワイヤの製造技
術において、歯部打抜き後の焼鈍を高周波誘導加熱によ
るライン焼鈍にすることで、焼入γ粒度径（旧オーステ
ナイト焼入粒度径）を３．５μｍ以下に制御することが
可能となる。この理由は、高周波誘導加熱によるライン
焼鈍にすることで、ワイヤに及ぼす焼鈍条件を正確に制
御できるからである。なぜなら、熱量をワイヤ長手方向
に正確かつ均一に与えることができるため、適正熱量を
ワイヤに与えることができるからである。対して、従来
のバッチ式の焼鈍方法では焼鈍ムラが大きく、また、実
際にワイヤに与える熱量も過剰になりがちなため、焼入
γ粒度径を３．５μｍ以下に制御することは至難であ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明のメタリックワイヤの該略
説明図を図１に示す。図１において、（ａ）は一部破断
正面図であり、（ｂ）は断面図である。材料を圧延加工
により図１（ｂ）の断面形状に連続圧延加工した後、プ
レス加工によりのこぎり状に歯部打抜きを施して、図１
（ａ）の外観のメタリックワイヤを得る。このメタリッ
クワイヤは縁部１および歯部２から構成され、縁部の歯
先側はテーパ形状となり歯部２につながっている。ま
た、歯部２の厚みは、歯部先端に近づくほど減少する。

【００１７】図１（ａ）において破線円で囲んだ歯部先
端部２ａの拡大図が図２である。歯部の摩耗はメタリッ
クワイヤと綿とが擦れ合う部分で発生するが、特に歯部
先端部２ａにおける摩耗の度合いが大きい。従って、こ
の歯部先端部の耐摩耗性を大きいものにすることが肝要
である。本発明においては、図２の距離Ｌで示すところ
の、歯部先端から縁部方向に２５〜５０μｍまでの金属
組織の焼入れγ粒度径を０．５〜３．５μｍの範囲に制
御した。また、図１における縁部１の硬度をＨＶ２００
〜２６０の範囲に制御することが肝要である。

【００１８】

【実施例】まず、各化学成分による耐摩耗性及び加工性
の効果を比較するため、下記表１に示す鋼種を用いてメ
タリックワイヤを作った。ここで、鋼種Ａは本発明に属
する材料であり、鋼種Ｂおよび鋼種ＣはそれぞれＪＩＳ
規格（ＳＷＲＨ、ＳＷＲＳ）相当の材料である。

【００１９】

【表１】

【００２０】これらの材料を伸線、焼鈍、圧延、歯部打
抜き工程を経て、図１に示すメタリックワイヤ形状に加
工後、さらに歯部に焼入れ、低温焼戻しを施して、本発
明に係るメタリックワイヤ及び従来例に係るメタリック
ワイヤを製造した。

【００２１】次に、上記各種メタリックワイヤを梳綿機
にセットして梳綿試験を行なった。そして、同じ試験条
件で各メタリックワイヤの摩耗量を測定して耐摩耗性を
評価した。また、各種メタリックワイヤの製造に要した
加工費から加工性を評価した。これらの試験結果をまと
めて表２に示す。ところで、表２に示す耐摩耗性とは、
鋼種Ｂを使用した従来例のメタリックワイヤの摩耗量を
１００としたときの指数表示であり、数値が大きいほう
が耐摩耗性に優れている。また、加工性は、加工の難易
を評価したもので、伸線、圧延等の加工に費やした加工
費をもとにして、鋼種Ｂの従来例の加工費を１００とし
た場合の指数表示であり、数値が大きいほうが加工性が
劣っている。

【００２２】

【表２】

【００２３】表２から明らかなとおり、本発明に係る材
料を使用したメタリックワイヤである実験Ｎｏ１は、歯
部の摩耗量が格段に少なく、メタリックカード機への巻
付け性も良好であった。これに対し、従来の８０Ｃ材
（Ｈ８２Ｂ相当）を使用した実験Ｎｏ２のメタリックワ
イヤは、歯部のγ粒度径および残留オーステナイト量が
大きいため、歯部の摩耗量が大きかった。また、１１０
Ｃ材を使用した実験Ｎｏ３のメタリックワイヤは、硬度
が高いにもかかわらず摩耗量が多かった。これは粒界か
らの土砂摩耗が大きいことによるものと推定できる。ま
た、メタリックカード機に巻き付け摩耗テストを行なっ
た後の観察で、縁部に割れを発見した。

【００２４】

【発明の効果】本発明のメタリックワイヤは、歯部の耐
摩耗性に優れると共に縁部の割れも防止できるので長寿
命化が達成できる。従って、安定した梳綿作用を長時間
にわたって維持できると共に、メタリックカード機の定
期的な保守の手間が省ける。また、メタリックカード機
のドラムへの巻付け性に優れているので、巻きムラが生
じず、安定した梳綿作用を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメタリックワイヤの概略説明図であ
り、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。

【図２】歯部先端部の拡大図である。

【符号の説明】

１縁部２歯部２ａ歯部先端部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材の化学組成が、重量％でＣ；０．８
０〜０．９０％、Ｓｉ；０．１５〜０．５０％、Ｍｎ；
０．６０〜０．９０％、Ｃｒ；０．１０〜０．２０％、
Ｖ；０．０２〜０．０９％、残部Ｆｅおよび不可避的不
純物からなる紡機用メタリックワイヤ。
【請求項２】歯部先端から縁部方向に２５〜５０μｍ
の範囲の金属組織の焼入れγ粒度径が０．５〜３．５μ
ｍの範囲にある、請求項１記載の紡機用メタリックワイ
ヤ。
【請求項３】歯部先端から縁部方向に１５０μｍまで
の金属組織の残留オーステナイト量が７．５〜３０．０
％の範囲にある、請求項１または２に記載の紡機用メタ
リックワイヤ。
【請求項４】歯部先端から縁部方向に０．２５ｍｍま
での硬度が７５０〜９５０Ｈｖであり、縁部の硬度が２
００〜２６０Ｈｖの範囲にある、請求項２または３に記
載の紡機用メタリックワイヤ。