JPH04241127A - 紡機用リング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高速精紡に於いて優れた
性能を発揮し、かつ耐食性に優れた紡機用リングに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の紡機用リングは、一般に低炭素鋼
が用いられ、表面硬化処理として浸炭焼入れ処理が行な
われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記浸炭焼入れ処理し
たリングでは、２００００ｒ．ｐ．ｍ．以上の高速精紡
に用いた場合、リングとトラベラの摩擦抵抗の増大と、
摩擦熱の急激な上昇のため、トラベラが早期に焼き付き
、摩耗飛散して連続運転が出来ないという問題点があっ
た。

【０００４】しかも、最近では、紡出する繊維が多様化
しており、その中には強力な腐食性ガスを放出する繊維
もある。この様な環境下で従来のリングを使用した場合
は、リングの発錆が激しく、殆ど使用出来なくなるか、
使用出来ても長期間の使用に耐えられないという問題点
があった。

【０００５】このため、上記問題点を解決するために、
表面にバナジウム炭化物の拡散浸透層を設けたリングが
検討されているが、炭化物層と母材との硬度差が大きい
為、トラベラ滑走時の衝撃荷重により、バナジウム炭化
物層が変形し、微小クラックが入るという問題点があっ
た。上記のようにバナジウム炭化物層に微小クラックが
発生すると、その後のトラベラ走行による繰り返し荷重
で、クラックが拡大、増加し、早期にバナジウム炭化物
層が剥離する。また、腐食環境下では微小クラック部分
から腐食性ガスが浸入し、母材を腐食する為、バナジウ
ム炭化物層の耐剥離強度が低下し、早期に剥離が生ずる
という問題点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
除去する為に成されたものであり、リング素材としてク
ロムを０．９〜２６％含有する合金鋼を用い、所定形状
に形成した紡機用リングの少なくともトラベラと接触す
るフランジの表面に、浸炭により、炭素量が１．５〜５
％で、かつ、球状化炭化物の量が面積率で３０〜９０％
である球状化炭化物リッチ層を形成し、さらに、バナジ
ウムの拡散浸透処理により、最表面に厚さ１〜２０μｍ
のバナジウム炭化物層を形成し、好ましくは、バナジウ
ム炭化物層直下の球状化炭化物リッチ層の硬度を８５０
〜１２００Ｈｖ、トラベラとの接触表面の中心線平均粗
さＲａを、０．２５μｍ以下とする事により、最表層に
高硬度で耐摩耗性、潤滑性に優れた表面層を有する紡機
用リングを提供するものである。

【０００７】

【作用】本発明の紡機用リングは、トラベラとの接触表
面に硬度が約３０００Ｈｖの炭化物層を形成させ、更に
この表面を中心線平均粗さＲａが０．２５μｍ以下とな
るように研摩加工を行なう事により、炭化物の有する良
好な耐焼付性、耐摺動性を十分に発揮させる事ができ、
スピンドル回転の高速条件下に於いてもトラベラとの摩
擦抵抗を十分に抑制する事が可能となる。しかも、素材
として、クロムを０．９〜２６％含む合金鋼を用い、あ
らかじめ浸炭により炭素量が１．５〜５％で、かつ球状
化炭化物の量が面積率で３０〜９０％である球状化炭化
物リッチ層を形成し、その後、炭化物の被覆を行ない、
さらに焼入れ、焼戻しを行なう事により、バナジウム炭
化物層直下の母材硬度を８５０〜１２００Ｈｖとし、母
材−バナジウム炭化物層間での硬度差を大巾に軽減した
ので、衝撃荷重を受けた時のバナジウム炭化物層の変形
が極めて小さくなり、微小クラックの発生が殆ど無くな
り、バナジウム炭化物層の衝撃による剥離が殆ど生じな
くなる。

【０００８】尚、素材のクロム含有量を０．９〜２６％
としたが、０．９％未満では浸炭によって生成する球状
化炭化物が球状化し難く、網状に析出する為、素材自体
の疲労強度、衝撃強度を低下させ、２６％を超えると浸
炭に長時間を要し、しかも素材コストの面からも好まし
くない。

【０００９】球状化炭化物リッチ層の球状化炭化物の量
は、表面より０．０５ｍｍ深さまでの部分において、面
積率で３０〜９０％としたが、３０％より少ないと、必
要な硬度が得られず、９０％より多いとかえって靭性の
低下をまねく。

【００１０】浸炭による球状化炭化物リッチ層の炭素量
は１．５〜５％としたが、１．５％未満では球状化炭化
物の析出量が少なく、必要な効果が得られず、５％を超
えると、母材の靭性が低下するので好ましくない。

【００１１】また、バナジウム炭化物層の厚みを１μｍ
〜２０μｍとしたが、１μｍ未満では十分な耐摩耗性が
得られず、２０μｍを超えるとバナジウム炭化物自体の
靭性が低下し、クラックが発生し易くなるので好ましく
ない。

【００１２】さらに、少なくともトラベラと接触する表
面の中心線平均粗さＲａを０．２５μｍ以下としたが、
０．２５μｍを超えると、バナジウム炭化物の有する特
性を十分に発揮できないばかりでなく、トラベラの摩耗
を促進する事となる。従って、中心線平均粗さＲａを０
．２５μｍ以下とすることによってトラベラ走行面を滑
らかにし、摩擦抵抗を低減させたものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１４】図１に示すように、Ｃｒを１．５％、Ｃを
１％含有する合金鋼を素材として所定の形状に切削加工
してリング本体１を形成する。そして、図２に示すよう
に、上記リング本体１に、８８０℃×１５時間でガス浸
炭を行ない、その後、バナジウム粉末を含む１０００℃
前後の溶融塩中に浸漬保持する事により、厚さが約５μ
ｍのバナジウム炭化物層２を形成し、その直下の母材に
深さが約５０μｍの球状化炭化物リッチ層３を形成する
。更に焼入れ、焼戻し処理を施す事により、球状化炭化
物リッチ層の硬度を約Ｈｖ９００にする。

【００１５】次いで、トラベラが摺動するフランジ表面
４に研摩加工を行ない、トラベラとの接触表面の中心線
平均粗さＲａが０．２μｍを有する紡機用リング５を構
成した。

【００１６】図３に示すように本発明の紡機用リング５
の表層部における金属組織は、表面にバナジウム炭化物
層２を有し、バナジウム炭化物層２の直下の母材には、
マルテンサイト地６に球状化炭化物７が表面より深さ０
．０５ｍｍ部分において、面積比で７０％析出させた球
状化炭化物リッチ層３が形成されている。

【００１７】次に、上記本発明の紡機用リング５と、従
来の高炭素鋼にバナジウム炭化物を形成させた紡機用リ
ングＡ及び低炭素鋼に浸炭焼入れを行なった紡機用リン
グＢの断面の硬度分布を測定した結果を図４に示す。ま
た、バナジウム炭化物層の剥離強度を評価する為、次の
条件で鋼球落下試験を行なった結果を図５に示す。

【００１８】 鋼　　　　球　　：　　ＳＵＪ２／３００ｇｒ落下距離
　　：　　１００ｍｍ

【００１９】図４から明らかなように、高炭素鋼にバナ
ジウム炭化物を形成した従来の紡機用リングＡでは、バ
ナジウム炭化物が形成される際に、母材のＣが消費され
る為、バナジウム炭化物層直下は脱炭層が生じ、硬度が
低下している。これに対し、本発明の紡機用リング５で
は、浸炭より炭化物リッチ層を形成している為、バナジ
ウム炭化物層直下の母材硬度は、Ｈｖ１０００以上とな
っている。この為、図５から明らかなように、本発明の
紡機用リング５は鋼球落下試験に於いて、１０万回でも
バナジウム炭化物層の剥離は生じず、密着性は約１０倍
以上となった。

【００２０】また、次の条件で紡出試験を行ない、リン
グとトラベラの摩擦抵抗指数を測定した。 糸　　　　　　：エステル／綿　　４５’ｓリング　　
：３．２ｍｍＦ×φ４１ｍｍトラベラ：ＹＳ−２／ｈｆ
　　１１／０スピンドル回転数：１６０００〜２６００
０ｒ．ｐ．ｍ．

【００２１】図６から明らかなように、本発明の紡機用
リング５と従来の紡機用リングＢは、スピンドル回転数
１６０００〜１８０００ｒ．ｐ．ｍ．までは大きな差は
ないが、スピンドル回転数が１８０００ｒ．ｐ．ｍ．を
超えると、従来の紡機用リングＢの摩擦抵抗指数は上昇
し始めるが、本発明の紡機用リング５は緩やかであり微
小である。

【００２２】また、スピンドル回転数が２２０００ｒ．
ｐ．ｍ．以上になると、従来の紡機用リングＢは摩擦抵
抗指数の上昇が著しくなり、トラベラの摩耗が進行し、
連続紡出が不可能となる。これに対し、本発明の紡機用
リング５はスピンドル回転数が２２０００〜２６０００
ｒ．ｐ．ｍ．の高速域に於いても急激な上昇は見られず
、安定した摩擦抵抗指数を示し、２６０００〜２８００
０ｒ．ｐ．ｍ．でも、トラベラの摩耗が殆ど無く、連続
紡出が可能となった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の紡機用リングは、上記の如く構
成した事により、バナジウム炭化物の耐焼付性、耐摺動
性を十分に発揮させ、トラベラとの摩擦抵抗を著しく軽
減し、かつ、バナジウム炭化物層直下の母材には球状化
炭化物リッチ層を形成したので、被膜の密着性が著しく
向上し、衝撃による剥離が殆ど無くなる為、リングの寿
命が大幅に向上する。さらに、過酷な条件下、特殊な条
件下での使用にも耐える等の優れた効果を有する発明で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紡機用リングの一実施例を示す一部破
断断面図である。

【図２】本発明の紡機用リングのフランジ部付近の要部
拡大断面図である。

【図３】本発明の紡機用リングの表面近傍の断面金属組
織を示す説明図である。

【図４】本発明の紡機用リングと従来の紡機用リングの
硬度分布曲線図である。

【図５】本発明の紡機用リングと従来の紡機用リングの
剥離強度の比較を示すグラフである。

【図６】本発明の紡機用リングと従来の紡機用リングの
スピンドル回転と摩擦抵抗指数の関係を示す曲線図であ
る。

【符号の説明】

１　　リング本体 ２　　バナジウム炭化物層 ３　　球状化炭化物リッチ層 ４　　フランジ表面 ５　　紡機用リング ６　　マルテンサイト地 ７　　球状化炭化物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　クロムを０．９〜２６％含む合金鋼よ
   り形成して成る紡機用リングの少なくともトラベラと接
   触するフランジの表面に、浸炭により、炭素量が１．５
   〜５％で、かつ、球状化炭化物の量が面積率で３０〜９
   ０％である球状化炭化物リッチ層を形成し、さらに、バ
   ナジウムの拡散浸透処理により、最表面に厚さ１μｍ〜
   ２０μｍのバナジウム炭化物層を形成した事を特徴とす
   る紡機用リング。
2. 【請求項２】　　バナジウム炭化物層直下の球状化炭化
   物リッチ層の硬度を、８５０〜１２００Ｈｖ、トラベラ
   との接触表面の中心線平均粗さＲａを、０．２５μｍ以
   下とした請求項１記載の紡機用リング。