KR20160101015A

KR20160101015A - 직물용 도구 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20160101015A
Application number: KR1020167018464A
Authority: KR
Inventors: 시몬 슈바르츠; 프랑크-마르틴 두르스트; 리카르트 젤러
Original assignee: 그로츠-베케르트 카게
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-08-24
Also published as: TR201902562T4; EP2886668B1; PT3084017T; CN106062218A; CN106062218B; ES2707585T3; SI3084017T1; PT2886668T; BR112016013426B1; MX2016008153A; EP3084017A1; US20160319472A1; WO2015091103A1; RU2682264C1; PL3084017T3; EP3084017B1; MX369012B; HUE041641T2; RU2016129123A; ES2713375T3

Abstract

본 발명에 따른 직물용 도구(10)는 탄소가 탄화 프로세스 중에 지역적으로 변화되는 양으로 매립되는 크롬강으로 구성된다. 열 처리는 특히 큰 탄소 분율이 도입되는 영역에서 달성가능한 최대 경도를 갖는 마르텐사이트의 형성을 달성한다. 상이한 경도의 영역을 갖는 직물용 도구는 그에 따라서 제조 프로세스 중에 상이한 경도를 갖는 개별 영역을 상이한 프로세스 처리를 겪게 할 필요 없이 제조될 수 있다. 경도는 직물용 도구의 변형도에 기초하여 제어된다.

Description

직물용 도구 및 그 제조 방법{TOOL FOR TEXTILES AND PRODUCTION METHOD FOR SAME}

본 발명은 직물용 도구, 특히 예를 들어, 펠팅 바늘(felting needle), 봉제 바늘, 터프팅 바늘(tufting needle), 와프 편물 바늘, 편물 바늘, 나이프, 스프링, 싱커, 루프 캐쳐(loop catcher) 등과 같은 바늘에 관한 것이다. 이러한 직물용 도구는 직물의 처리 또는 기계 제조시에 사용된다.

직물용 도구, 특히 바늘은 통상적으로 탄소강으로 제조되고 필요할 때 경화된다. 예를 들어, 문헌 DE 199 36 082 A1호는 각각 탄소강으로 구성되는 봉제용 바늘, 편물 바늘을 개시하고 있다. 표면 경화를 증가시키기 위하여, 블랭크를 열처리 또는 쇼트 피닝 처리(shot peening treatment)를 하여 바늘을 제조한다. 따라서, 그 결과 직물용 도구의 경화는 우수해진다.

문헌 DE PS 21 14 734 호는 경화된 바늘을 템퍼링하기 위한 방법을 기술하고 있으며, 여기서 그 결과 상이한 경도를 나타내는 길이방향 영역들이 얻어진다. 이는 바늘의 개별적인 길이방향 영역들에 상이한 열의 양들을 공급함으로써 달성된다. 이 방법의 경우에, 경화된 영역들의 크기는 결정적으로 경화된 프로세스 중에 바늘에 가열되는 영역들의 크기에 의해서 결정된다.

문헌 US 4,049,430 호에는, 석출 경화에 의해서 얻어진 스테인레스 크롬-니켈강의 경화가 공지되어 있다. 강철은 대부분 크롬-니켈-구리-알루미늄 구조로 구성되고, 탄소 함량은 0.05% 미만으로 제한된다. 원하는 경도를 생성하기 위하여, 8.5% 내지 9.5%의 니켈 함량이 제공된다. 크롬 함량은 페라이트의 형성을 회피하기 위하여 11.75%로 제한된다.

원칙적으로, 또한 침탄에 의해서 크롬 함유 강을 경화시키는 것이 공지되어 있다. 이에 관해서, 문헌 WO 2011/017495 A1호 뿐 아니라 US 6,093,303호는 경화될 대상물이 초기에 산화 크롬의 패시브층이 제거되어서 탄소 유입의 침투를 방지하고 그 다음 탄소 제공 낮은 대기압의 540℃ 미만의 비교적 낮은 온도에 노출되는 것을 제공한다. WO 2011/017495호에서, 탄소 제공 가스는 아세틸렌이다. 양자의 참고문헌들은 강철에서 탄화물 형성을 방지하는 것을 목표로 한다.

직물용 도구는 통상적으로 작동 중에 다양한 조건들에 영향을 받는 비교적 미세 구조들을 나타낸다. 소위 작업 부분은 예를 들어 하나 이상의 후크 또는 바브(barb)를 갖는 전방 길이방향 팁에 의해서 펠팅 바늘, 아이(eye) 및 직물 및 스레드와 접촉하는 다른 부분들에 의해서 봉제 바늘, 후크 및 생크의 직접 인접한 부분에 의해서 후크 바늘, 루프 수용을 위한 하부 에지에 의해서 터프팅 그립퍼에서 그리고 절단 에지에 의해서 나이프에 형성된다. 이들 작업 부분들은 큰 내마모성이고 경질이어야 하며, 또한 쪼개짐에 대해서 저항성이 있어야 한다. 대조적으로, 직물을 위한 도구의 잔여 생크는 종종 다른 요구조건을 만족시켜야 한다. 이로부터, 결과적으로 직물용 도구에서 가로방향 경화에 대한 바램 뿐 아니라 상이한 경화 깊이 또는 경화 구배에 바램이 있다. 예를 들어, 봉제 바늘의 경우에, 아이 영역을 철저하게 경화시키도록 시도할 수 있고, 스레드와 접촉하지 않는 인접 생크 부분은 단지 표면 경화되어야 한다. 결과적으로, 다양한 경화 깊이는 직물 도구의 표면의 여러 지점들에서 바람직할 수 있다. 더우기, 직물 도구의 깊이 방향으로의 경화 구배는 이 표면의 여러 지점들에서 바람직할 수 있다.

또한, 직물 도구는 저장 및 사용 조건의 대규모 스펙트럼에 영향을 받는다. 특성을 잃지 않고 부식없이 여러 온도 및 습도에서 연장 시간 동안 저장할 수 있어야 한다. 문헌 DE 199 36 082 A1호에 의해서 제안된 ??칭 및 템퍼링 처리는 내부식성을 증가시키기 위해 제공된다. 이러한 하나의 ??칭 및 템퍼링 처리는 예를 들어 갈바닉 크롬 도금일 수 있다.

본 발명의 목적은 모든 이들 조건을 충족하는 개념을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1에 따른 직물 도구 및 또한 청구항 10에 따른 방법에 의해서 달성된다.

본 발명에 따른 직물용 도구는 도구 몸체 즉, 크롬강으로 이루어지는 기부 몸체를 포함한다. 이는 본질적으로 내부식성을 나타낸다. 크롬 함량은 11(양호하게는 12) 및 최대 30 중량%의 범위에 있다. 양호하게는, 철 기반 합금이다. 적어도 하나의 표면 영역에서 0.8% 초과의 총 탄소 함량은 마르텐사이트 형성에 의해서 경화를 허용한다. 이렇게 할 때, 직물용 도구는 부식이 느리게 진행되고, 큰 경도 및 그에 따라 큰 내마모성을 나타내는 상기 직물이 제공될 수 있다.

니켈 함량은 양호하게는 12 중량% 미만, 양호하게는 11 중량% 미만, 또는 10 중량% 미만의 값으로 제한된다. 양호하게는, 상기 강철은 임의의 알루미늄 또는 구리를 함유하지 않고; 그러나, 양호하게는, 알루미늄 함량은 0.3 중량% 미만, 구리 함량은 0.4 중량% 미만이다. 양호하게는, 강철은 의도적으로 알루미늄 및 구리와 합금되지 않으며; 관련 제한값은 DIN EN 10020:2000에 기재되어 있다. 이렇게 할 때, 직물을 위한 전체 도구의 바람직하지 않은 경화는 회피될 수 있고, 경화는 지역적으로 상이한 탄소 확산에 의해서 제어될 수 있다.

본 발명은 직물용 비절단 도구의 경우에 특정 장점을 제공한다. 종종, 이들은 비절단 바늘이다. 이러한 바늘은 또한 봉제, 펠팅 및 터프팅 바늘의 경우에 직물 재료를 천공하기 위해 배치될 수 있다.

총 탄소 함량은 탄화물 및 금속 격자에 있는 탄소 즉, 제공된 총 탄소를 포함한다. 무엇보다, 총 탄소 함량은 금속이 증발되고(플라즈마 형성) 및 합금 성분이 분광계로 이동하여 거기서 시험될 때 결정될 수 있다. 적어도 0.8 중량%의 총 탄소 농도가 있는 적어도 하나의 표면 영역은 양호하게는 작업 부분에 있고 및/또는 하기 더욱 상세하게 기술된 바와 같이 큰 변형도를 나타낸다.

경화는 특정 일부 부분들(작업 부분, 생크 부분)로 제한되거나 또는 상이한 일부 부분들에서 다르게 설계될 수 있다. 특히, 직물용 도구의 상이한 일부 부분들에서 상이한 탄소 함량 또는 상이한 탄소 분포를 생성할 수 있다. 예를 들어, 본질적으로 표면에 인접한 영역들에서 생크 부분에 탄소가 집중할 수 있고, 작업 부분은 표면으로부터 멀고 중심에 인접한 영역에서 큰 탄소 함량을 가진다. 이렇게 할 때, 생크 부분 및 작업 부분에서 상이한 금속 특성을 생성할 수 있다. 생크 부분 및 작업 부분에서 상이한 탄소 함량 및/또는 탄소 분포로 인하여, 이들은 동일 열처리를 받고 상이한 특성으로 전개될 수 있다.

기부 몸체를 형성하는데 사용된 재료는 양호하게는, X10Cr13, X20Cr13, X46Cr13, X65Cr13, X6Cr17, X6CrNi18-10 또는 X10CrNi18-8이다. 개시 농도에서 탄소 원소를 함유하는 재료가 기부 몸체에 제공되면 유리하다. 일반적으로, 기부 몸체에서 탄소 농도는 기부 몸체의 최저 탄소 영역에서, 0.1 중량% 내지 0.8 중량%, 그러나 양호하게는 0.2 중량% 내지 0.6 중량%이고, 기부 몸체의 최고 탄소 영역에서 0.8 중량% 내지 1.2 중량%, 그러나 양호하게는 0.9 중량% 내지 1.1 중량%이다.

양호하게는, 기부 몸체는 크롬 탄화물을 포함한다. 이들은 침탄 프로세스에서 형성될 수 있다. 그러므로, 직물에 대해서 완성 제조된 도구의 기부 재료는 개시 재료로서 사용되었던 크롬강보다 더욱 많이 크롬 탄화물을 수용한다. 침탄 프로세스로 인해 생성된 크롬 탄화물은 적어도 부분적으로 직물용 도구의 표면에 집중될 수 있다. 양호하게는, 표면으로부터 돌출하는 둥근 결정층을 형성하고, 상기 결정은 최소의 거리 만큼 서로로부터 분리된다. 양호하게는, 서로 접합되지 않은 인접 결정들은 간혹 융해가능한 링크부에 의해서만 접합된다.

상당한 경도를 갖고 제공된 크롬 탄화물은 그에 따라서 표면의 마모에 대응한다. 기부 몸체에 추가로 제공된 탄소는 기부 몸체의 경화를 허용한다. 특히, 기부 몸체는 양호하게는 (더욱 깊은) 표면으로부터 멀리 있는 표면에 인접한 큰 총 탄소 함량을 갖는 적어도 하나의 일부 부분을 가진다. 이럴 때, 이전과 같이 양호하게는 최대 0.3 중량%의 개시 재료의 총 탄소 함량 농도를 갖는 직물용 도구의 중심에 영역들 존재할 수 있다.

일반적으로, 탄소의 확산 깊이는 영역에서 다른 영역으로 변화될 수 있다. 이러한 방식에서, 완전 경화된 영역들 및 단지 표면 경화된 영역들이 하나의 동일 워크피스에 형성될 수 있다. 이는 언급한 바와 같이, 또한 전체 직물용 도구들이 경화 프로세스 중에 균일 열처리 및 영역 가로방향 열처리(zone-wise thermal treatment)를 겪는다는 점에서 가능하다. 이러한 방식에서, 영역 가로방향 열처리는 안전하고 재생가능한 방식으로 달성될 수 있다. 기부 몸체는 완전히 또는 부분 완전한 경도의 마르텐사이트로 구성될 수 있다.

이와 연계하여, 용어 "완전 경도(full hardness)"는 마르텐사이트에 의해서 최대로 달성될 수 있는 경도를 의미하는 것으로 이해해야 하고, 상기 경도는 대략 67 HRC이고 또한 "유리 경도(glass hardness)"로 기술된다. 그러나, 유리 경도가 탄소의 내포로 인하여 마르텐사이트 결정 격자에서의 변형에 의해서 달성되고, 총 탄소 함량은 표면으로부터 중심을 향하여 감소될 수 있으면, 전체 경도를 표시하는 마르텐사이트는 단지 직물용 도구의 선택 영역에 존재할 수 있다. 더우기, 완전 경도의 마르텐사이트는 또한 열 후처리(템퍼링)에 의해서 완화되고 따라서 그 경도는 (지역적으로) 최소화될 수 있다.

기부 몸체는 전체 완전 경도 마르텐사이트 및 단지 임의의 영역들, 예를 들어 표면에 인접한 영역에서 완전 경도를 나타내는 마르텐사이트로 구성되거나 또는 수용하는 다른 일부 부분들로 이루어지는 완전 경화된 일부 부분들을 수용할 수 있다. 양호하게는, 기부 몸체는 특히 표면 상에 산화물이 없다.

양호하게는, 기부 몸체는 상이한 기하학적 구성 및 상이한 변형도를 갖는 일부 부분들을 가진다. 통상적으로, 특히 높은 변형도는 직물용 도구의 작업 부분에서 확인될 수 있다. 통상적으로, 상기 일부 부분들은 오프셋의 수의 증가를 나타내고 더우기 대부분의 표면/용적비의 증가를 나타낸다. 이들 일부 부분들은 양호하게는 완전 경화된다. 이러한 경우에, 크롬 탄화물에 한정되지 않은 탄소는 전체 재료 단면에 걸쳐 비교적 균일하게 분포될 수 있다. 대조적으로, 낮은 변형도(및/또는 표면/용적비의 증가를 나타내지 않는) 일부 부분들은 양호하게는 구별된 탄소 구배 즉, 표면으로부터 몸체로의 탄소 감소를 가진다. 양호하게는, 기부 몸체는 최고의 변형도 및 증가한 표면/용적비를 나타내는 일부 부분들에서 더욱 큰 경도를 가진다. 최고 경도 및 최고 경도 깊이가 부여되는 일부 부분들에는 대체로 높은 최고 변형도 및/또는 증가한 표면/용적비가 제공된다. 이렇게 할 때, 양호하게는 도구 블랭크의 가소성 변형은 경화 전에 발생되고, 상기 변형은 전체 재료 단면을 가소성으로 변형시킨다. 재료 유동에서 전체 단면의 개입은 결과적으로 탄소에 대한 추가 확산 경도를 생성하는 다수의 오프셋들이 얻어지게 하고 따라서 큰 침투 깊이를 달성한다. 추가로 또는 대안으로, 증가한 표면/용적비가 존재하면, 증가한 탄소 흡착에 대한 전제조건을 제공한다.

본 발명에 따른 방법은 적어도 11%, 양호하게는 12% 이상의 크롬 함량을 갖는 크롬강의 도구 블랭크를 제공하는 단계를 포함한다. 양호하게는, 상기 강철은 니켈을 조금 수용하거나 또는 수용하지 않지만; 니켈 함량은 비제어 오스테나이트 형성을 회피하기 위하여 12% 미만이다. 석출 경화를 촉진하는 구리, 알루미늄 및 다른 구성 성분의 함량은 양호하게는 총 2 중량% 미만이다. 차후 단계 중에, 블랭크의 상이한 일부 부분들은 가변 범위로 변형되어서, 적어도 하나의 작업 부분 및 적어도 하나의 생크 부분이 형성된다. 이렇게 할 때, 작업 부분은 양호하게는 생크 부분보다 크게 변형된다. 추가로 또는 대안으로, 작업 부분의 기하학적 구성은 증가한 표면/용적비가 주어지도록 형성된다. 이러한 단계 후에, 크롬 탄화물 형성 하에 도구의 침탄이 이어진다. 추가 처리 단계 중에, 침탄 도구 블랭크는 경화에 적합한 온도를 거친다. 경화를 위하여, 도구 블랭크를 냉각 또는 가열하는 것이 필요하다. 고온이 인가되면, 탄화물에 한정되지 않는 잉여 탄소는 표면에 인접한 영역에서 상기 표면으로부터 멀리있는 더욱 깊은 영역으로 확산될 수 있다.

양호하게는, 니켈을 함유하지 않거나 또는 소량의 니켈만을 함유하는 강철이 사용된다. 그러나, 임의의 경우에, 니켈 함량은 12% 미만이다. 더우기, 양호하게는 예를 들어, 알루미늄(최대, 0.3 중량%), 구리(최대 0.4 중량%), 니오븀(최대 0.1 중량%)와 같은 석출 경화 메카니즘을 도모하는 이들 금속 합금 성분이 분배된다.

도구 블랭크를 경화시키기 위하여, 그후에 경화 및 ??칭에 노출되고, 이 경우에 지역적으로 상이한 경도를 나타내는 마르텐사이트가 형성된다.

본 방법에 있어서, 도구 블랭크는 침탄 중에 뿐 아니라 경화 중에 균일 온도를 겪는다. 특히, 작업 부분 및 생크 부분은 본질적으로 동일 온도에 노출된다. 이는 확산 프로세스가 연장 시간 주기 동안(수 분), 침탄 블랭크에 발생할 가능성을 열어 놓는다. 블랭크에서 온도차를 유지하는 것이 필요하지 않다. 이 결과로 인하여, 도구 블랭크가 ??칭될 때, 경화 영역의 크기의 부정확도, 변형 또는 바람직하지 않은 영향들이 억제된다.

도구 블랭크의 변형은 적어도 작업 부분에서 전체 도구 단면의 재료에 영향을 미친다. 그러므로, 변형도는 생크 부분에서보다 크다. 더우기, 표면/용적비는 양호하게는 생크 부분에서보다 크다. 이러한 결과로 인하여, 경도는 차후 침탄 및 ??칭 중에 더욱 변형된 이들 영역에서 커진다.

패시브 층들의 제거를 위한 작동 단계는 절대적으로 필요한 것은 아니다. 침탄은 양호하게는 900℃ 내지 1050℃ 사이의 온도에서 발생하고, 도구 블랭크 안으로의 탄소 확산 뿐 아니라 탄화물 특히, 크롬 탄화물, 예를 들어, Cr23C6 또는 혼합된 탄화물 ME23C6 등이 형성된다.

양호하게는, 침탄은 저압(수 밀리바아)에서 그리고 탄소 운반 가스, 예를 들어, 탄화수소, 양호하게는 에탄, 에텐 또는 에틴의 제공 상태에서 실행된다. 상기 가스는 반응 용기에서 직물용 도구에 영구적으로 또는 주기적으로(일괄로) 공급될 수 있다. 전체적으로, 상기 방법은 예를 들어, 문헌 EP 882811 B1호에 의해서 개시된 저압 침탄 프로세스로서 실행될 수 있다. 이 방법은 표면 산화 없이 도구의 제조를 허용한다.

그러나, 도구를 침탄시키기 위한 대기성 프로세스는 더욱 비용 효과적이다. 무엇보다, 문헌 DE 10 2006 026 883 B3호에 기재된 바와 같이, 무엇보다, 소금 욕조에서의 침탄이 이와 연계하여 공지되어 있다.

차후 경화 중에, 침탄을 위해 사용된 온도와 동일할 수 있는 적당한 경화 온도는 조정된다. 그러나, 경화 온도는 또한 이러한 온도 위 아래의 최대 100 절대 온도일 수 있다. 모든 이들 조치는 특정 장점을 가져온다.

??칭은 하나 이상의 냉각 단계를 포함하고 직물용 도구의 부분들에서 실행되거나 또는 직물용 전체 도구 상에 균일하게 실행될 수 있다. 양호하게는, ??칭은 동결을 포함한다. 이는 액체 질소로 달성될 수 있다.

본원에 기술된 농도 제한값은 다음 방식으로 측정될 수 있다. 강철에서 Cr의 농도는 분광계의 광 방출에 의해서 또는 스파크 분광계의 사용으로 결정될 수 있다. 강철에서 탄소 농도는 탄소 유황 분석기(CSA)로 결정될 수 있다. 측정을 위하여, 재료 샘플은 고온(대략 2000℃)에서 용융되어서 퍼지 산소로 린스되고 이탈 CO₂ 가스는 적외선 측정 셀로서 측정된다. 대안으로, 그러나 덜 유리하게, 또한 파장 분산형 분광학을 사용하여 측정을 실행할 수도 있으며, 샘플은 전자 빔에 의해서 여기되고 X-레이 스펙트럼은 분광학적으로 측정된다.

마르텐사이트 또는 탄화물의 존재는 절단면에서 구조를 분석함으로써 입증될 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예의 추가 상세구성은 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 제시된다.

도 1 내지 도 3은 직물용 도구의 여러 실시예들의 개략도.
도 4는 도 2에 따른 봉제 바늘의 단면을 갖는 단면에서 부분적으로 개략화된 측면도.
도 5는 직물용 도구를 경화시키기 위한 온도/시간 다이애그램.
도 6은 도 1에 따른 직물용 도구의 작업 부분의 큰 확대 단면도.
도 7은 노치의 영역에 있는, 도 6에 따른 작업 부분의 크게 확대된 표면도.
도 8은 그 팁의 영역에 있는, 도 6에 따른 작업 부분의 크게 확대된 표면도.
도 9는 부적절한 표면 품질을 나타내는 그 팁의 영역에 있는, 도 6에 따른 작업 부분의 크게 확대된 표면도.

도 1 내지 도 3은 직물용 도구(10)의 여러 실시예들을 도시한다. 도 1은 펠팅 바늘(11)로서 직물용 도구(10)를 도시한다. 도 2는 봉제 바늘(12)로서 직물용 도구(10)를 도시한다. 도 3은 편물 바늘(13)로서 직물용 도구(10)를 도시한다. 더우기, 직물용 도구(10)는 경편 바늘, 터프팅 바늘, 크로칫팅 바늘, 루프 캐쳐, 싱커 등일 수 있다.

통상적으로, 디자인 유형과는 무관하게 직물용 도구는 스레드, 얀 또는 섬유와 접촉하는 작업 부분(14)을 포함한다. 더우기, 직물용 도구(10)는 직물용 도구를 리셉터클에서 지지하고 작업 부분(14)을 안내 및 유지하도록 배치된 생크 부분(15)을 포함한다.

양호하게는, 직물용 도구(10)는 길이방향 절단 재료, 예를 들어, 와이어 섹션, 시트 금속 등의 스트립으로 제조된다. 이러한 블랭크가 제공된 후에, 작업 부분(14) 및 생크 부분(15)에 원하는 구조를 형성하기 위하여 변형 프로세스에 의해서 가소성으로 변형된다. 작업 부분(14)에서, 이들은 통상적으로 생크 부분(15)의 경우보다 원래 형태로부터 상당히 멀리 있다. 펠팅 바늘(11)의 예를 사용할 때, 작업 부분(14)의 직경은 생크 부분(15)의 직경보다 상당히 더욱 감소되었다. 마찬가지로, 단면은 또한 원형 형태로부터 명확하게 편차가 날 수 있다. 큰 경도를 나타내는 영역에서의 형태 변화는 주로 가소성 변형에 의해서 생성된다. 다수의 오프셋들을 발생시키는 변형 기술들이 사용된다. 특히, 프로세스는 큰 가소성 변형을 겪는 영역들이 차후에 큰 경도는 나타내는 방식으로 안내된다. 또한, 가공 프로세스는 표면의 원하는 기하학적 구성을 제조 또는 생성하기 위하여 대체 또는 부가될 수 있다. 이렇게 할 때, 작업 부분에는 다른 영역보다 큰 표면/용적비를 갖는 영역들이 부여될 수 있다.

일반적으로, 작업 부분(14)에 존재하는 재료는 생크 부분(15)보다 더욱 가소성으로 변형되었다. 더우기, 표면/용적비는 다른 영역보다 클 수 있다. 이는 직경 감소 뿐 아니라 작업 부분(14)에 제공된 구체적으로 도시되지 않은 후크 및/또는 바브에 적용된다. 봉제 바늘(12)의 예는 특히 아이(16)의 영역 뿐 아니라, 인접 스레드 홈(17) 및 팁(18)이 강한 가소성 변형, 또한 선택적으로 원하는 구조를 생성하기 위하여 재료 절제를 겪게 된다는 것을 제시한다. 편물 바늘(13)의 경우에, 작업 부분(14)은 생크 부분(15)보다 상당히 크게 변형되었다. 특히, 가소성 변형에 의해서 제조된 후크(19)는 생크 부분(15)에서 관찰되는 제조 중에 재료의 상당히 큰 유동에 의해서 구별된다.

이러한 상황은 봉제 바늘(12)의 예가 사용되는 도 4에 의해서 더욱 상세하게 제시된다. 단면은 본질적으로 둥근 생크의 영역에서 둥글다. 만약, 바늘(12)이 와이어로 제조되면, 직경(20)은 단지 최소로 변화된다. 이 경우에 재료는 최소의 압축 및 유동을 나타낸다. 대조적으로, 나사부 홈(17)의 영역에서, 단면(21)은 더욱 상당히 변형된다. 가소성 변형 중에, 전체 단면(21)은 변형되었다. 변형도는 아이(16)의 영역에서 더욱 크다. 여기서, 단면(22)은 분할되고 전체적으로 크게 변형된다. 변형도는 단면(23)에서 나타나는 바와 같이, 팁(18)을 향하여 다시 약간 작다.

봉제 바늘(12)은 생크 부분(15) 및 작업 부분(14)에서 다른 두께를 가진다. 이들은 균일한 경화 처리에 의해서 제조된다. 이렇게 할 때, 본 발명에 따른 방법은 바늘(12)을 노출시킬 수 있을 뿐 아니라, 생크 부분(15) 및 작업 부분(14) 상의 다른 직물용 도구(10)는 동일 가열 및 냉각 매체 노출될 수 있다. 직물용 도구 재료의 금줄 세공 구조(filigree structure) 및 그에 따른 생크 부분(15) 및 작업 부분(14)의 대략 유사한 냉각 속도에도 불구하고, 상이한 경도 프로파일이 형성될 수 있다. 예를 들어, 생크 부분(15)에서, 단면(20)은 표면에 인접한 외부 영역(24)에서 비교적 큰 탄소 비율 및 큰 경도를 가질 수 있고, 상기 표면에서 멀리 있는 중심 영역(25)은 낮은 탄소 함량 및 그에 따른 낮은 경도를 가질 수 있다. 마찬가지로, 단면(22)은 또한 표면에 인접한 영역(24) 및 중심 영역(25)을 가질 수 있다. 양호하게는, 그러나, 본 경우에서 표면에 인접한 영역(24)은 더욱 두껍다. 표면으로부터 멀리 있는 중심 영역(25)은 실질적으로 작아진다. 또한 완전히 사라질 수 있다. 생크 부분(15)의 표면에 인접한 영역(24)에 있는 탄소 비율은 예를 들어, 아이(16) 상의 작업 부분(14)의 표면에 인접한 영역(24)의 탄소 함량 만큼 크거나 또는 작을 수 있다. 생크 부분(15)의 탄소 함량은 표면에서 중심으로 감소되고, 작업 부분(14)에서의 탄소 함량은 표면에서 중심으로 최소로 감소될 수 있다. 또한, 작업 부분(14)에서의 탄소 함량은 전체적으로 생크 부분(15)보다 클 수 있다. 또한, 작업 부분(14)의 전체 단면(22)(21 또는 23)에서 탄소 함량은 일정할 수 있다.

양호하게는, 직물용 도구(10)는 열처리 전에 크롬강, 예를 들어 X10Cr13, X20Cr13, X46Cr13, X65Cr13, X6Cr17, X6CrNi18-10 또는 X10CrNi18-8로 구성될 수 있다. 열처리 다음에는, 이들은 추가 탄소 및 크롬 탄화물을 함유할 수 있다.

도 6은 노칭(26)의 영역에서 도 1에 따른 펠팅 바늘의 작업 부분(124)의 크게 확대된 상세도를 도시한다. 4000배 확대의 경우에, 표면은 도 7의 노치(26)의 영역에서 외형을 가진다. 명백한 바와 같이, 외형은 다수의 둥근 또는 세장형 탄화물 결정, 특히 표면에 의해서 형성된 평면(28)으로부터 돌출하고 콩 또는 완두콩 형상을 갖는 크롬 탄화물 결정(27)에 의해서 형성된다. 그러나, 양호하게는, 이들은 응집층을 형성하지 않고 거의 함께 융합되기 어렵거나 또는 전혀 융합되지 않는다. 개별 둥근 탄화물 결정은 양호하게는 0.2 내지 1㎛의 직경을 가진다. 이들은 세장형이고 2 내지 3㎛의 길이방향 치수 및 0.5 내지 2㎛의 가로방향 치수를 가질 수 있다.

노치(26) 외부 - 특히 작업 부분의 팁의 영역에는 - 상기 표면은 예를 들어, 도 8로부터 명백한 바와 같이 양호하게 구성될 수 있다. 탄화물 결정(27)은 확률적으로 표면(28) 위에 분포되고 주로 둥근 콩 또는 완두콩의 형태를 가진다. 다시, 표면에 매립되고 그로부터 부분적으로 돌출한 탄화물 결정층을 갖는 전체적으로 요철형 외면이 형성된다. 개별 탄화물 결정(27)은 서로로부터 거리를 두고 형성되고 단지 희귀하거나 또는 함께 융합되지 않는다. 융합 링크(29)는 개별 탄화물 결정의 극소수 즉, 양호하게는 20% 미만이 확인될 수 있다. 개별 탄화물 결정(27)의 크기는 0,3 내지 1.5㎛에서 변화된다. 복수의 탄화물 결정은 0.3 내지 1.5㎛의 직경을 갖는 대략 둥근 형태를 가진다. 세장형 유형은 최대 1.5㎛의 가로방향 치수 및 최대 4㎛의 세로방향 치수를 가진다.

더욱 양호한 예시를 위해서, 도 9는 개별 탄화물 결정(27)이 종종 융합 링크(29)에 의해서 서로 접합되는 덜 바람직한 표면을 추가로 도시한다. 이 결과로 인하여, 불규칙하게 형성된 응집성 탄화물 결정이 형성되고, 이들은 1㎛를 초과하는 길이 및 폭을 가지며, 임의의 융합된 탄화물 결정 영역은 또한 2㎛ 초과일 수 있다.

펠팅 바늘(11) 및 일반적으로 작업 부분(14) 상의 도 7 및 도 8에 따른 경화성 표면 구조를 갖는 직물용 도구(10)는 파손, 큰 경도 및 낮은 스레드 활주 저항성에 대해서 낮은 감수성에 의해서 구별된다.

도 7 및 도 8을 도 9와 비교할 때, 유리한 것으로 입증된 표면이 도 9에 의해서 제시된 표면으로부터 얼마나 품질 차이가 있는 지를 알 수 있다.

도 7 및 도 8에서 탄화물은 주로 볼록 형태를 가지며 대체로 오목 영역이 없고, 도 9의 탄화물은 주로 오목 형태를 가진다. 도 7 및 도 8의 탄화물에는 대체로 융합 링크가 없다.

도구의 침탄은 다음과 같이 실행될 수 있다:

제 1 단계에서, 도구 블랭크가 제공되고, 상기 블랭크는 예를 들어 적어도 11 중량%의 크롬 함량을 갖는 강철의 시트 금속 스트립, 와이어 섹션 등으로 구성된다. 여기서, 강철은 철계 합금을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 양호하게는, 상기 도구 블랭크는 X10Cr13, X20Cr13, X46Cr13, X65Cr13, X6Cr17, X6CrNi18-10 또는 X10CrNi18-8로 구성된다. 상기 도구 블랭크는 이제 비절단 및/또는 절단 변형 프로세스를 거친다. 이들 변형 프로세스는 - 적어도 작업 부분(14)에서 - 가소성 변형 프로세스를 포함한다. 가소성 변형 프로세스에 있어서, 작업 부분(14)에서의 재료는 실질적으로 생크 부분(15)에서보다 유동적이다. 변형 프로세스는 압인, 압연, 크네딩 및 유사 변형 방법을 포함할 수 있다. 완전히 경화되는 작업 부분(14)의 지점에서, 가소성 변형은 전체 재료 단면을 포괄한다. 이렇게 할 때, 더욱 크게 변형된 재료는 작게 변형된 재료보다 더욱 큰 오프셋을 나타낸다. 더우기, 가소성 변형 프레임워크 내에서 또는 절단 프로세스의 프레임워크 내에서, 표면/용적비를 증가시킬 수 있다.

다음 작업 단계에서, 도구 블랭크는 침탄 온도(T_c)가 된다. 이는 양호하게는 900℃ 내지 1050℃이다. 침탄은 진공 노에서 실행된다. 진공 노에는 수 밀리바아의 저압에서 예를 들어 아세틸렌의 탄소 운반 가스가 공급된다. 이는 연속 또는 간헐적 (펄스형) 가스 유동으로 실행될 수 있다. 이 경우에, 탄소는 표면층에 축적된다. 탄소의 일부는 크롬강에 수용된 크롬과 반응하여 크롬 탄화물을 형성한다. 확대된 표면은 침탄 중에 영향을 받는 영역에서 더욱 큰 탄소 흡착을 유도할 수 있다.

그후 경화 프로세스에서, 양호하게는 전체 직물용 도구(10)는 경화 온도로 된다.

차후 단계에서, 직물용 도구(10)는 경화 온도(T_H)로부터 개시되어 ??칭된다. 이렇게 할 때, 하나 이상의 냉각 단계들이 사용된다. 예를 들어, 직물용 도구(10)는 처음에 예를 들어, 대기 온도 또는 최소 대기 온도 위에 있는 ??칭 온도(T_Q)로 냉각된다. 수초 내지 수분의 시간 후에, 직물용 도구(10)는 그 다음 연장 시간(일분 내시 수시간) 동안 잔류하기 위하여 동결 온도(T_k)로 냉각될 수 있다. 제조 프로세스는 그 다음 직물용 도구(10)를 주위 온도(T_z)로 재열하는 것으로 종료된다.

본 발명에 따른 개념에 의해서, 외부로부터 뿐 아니라 작업 부분(14)으로부터 생크 부분(15)을 향하여 길이방향 뿐 아니라 가로 방향으로 경도 구배를 갖는 직물용 도구를 얻을 수 있다. 높은 탄소 함량에도 불구하고 고내마모성 및 고내부식성이 달성된다. 그 결과 사용 수명이 길어진다. 본 방법은 표면 활성을 필요로 하지 않는다. 고온에서의 침탄으로 인하여, 직물용 도구의 표면 상의 패시브층들은 탄소 흡착과 간섭되지 않는다.

본 발명에 따른 직물용 도구(10)는 탄소가 침탄 프로세스 중에 지역적으로 가변량으로 매립된 크롬강으로 구성된다. 열처리는 특히 큰 탄소 분율이 도입되는 영역에서, 최대의 달성가능한 경도를 갖는 마르텐사이트의 형성을 달성한다. 상이한 경도의 영역을 갖는 직물용 도구는 그에 따라서 제조 프로세스 중에 상이한 조건의 상이한 경도를 갖는 대상 개별 영역을 가질 필요없이 제조될 수 있다. 경도는 직물용 도구의 변형도에 기초하여 제어된다.

10: 직물용 도구
11: 펠팅 바늘
12: 봉제 바늘
13: 편물 바늘
14: 작업 부분
15: 생크 부분
16: 아이
17: 스레드 영역
18: 팁
19: 후크
20 - 23: 단면
24: 표면에 인접한 생크 부분(15)의 영역
25: 표면으로부터 멀리 있는 생크 부분(15)의 핵심 영역
26: 노치
27: 탄화물 결정
28: 레벨
29: 융합가능한 링크

Claims

직물용 도구(10), 특히 바늘에 있어서,
상기 도구는 크롬강으로 이루어지는 기부 몸체 및 재료가 상이한 변형도를 나타내는 부분들(14,15)을 포함하고,
상기 기부 몸체는 11% 내지 30%의 크롬 함량 및 적어도 하나의 표면 영역에서 0.8% 초과의 총 탄소 함량을 갖는 직물용 도구.
제 1 항에 있어서,
상기 기부 몸체는 0.7% 또는 0.5% 이하, 그러나 양호하게는 0.3% 이하의 초기 탄소 함량을 갖는 침탄 크롬강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직물용 도구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기부 몸체는 12% 이하의 니켈 함량을 갖는 크롬강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직물용 도구.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기부 몸체는 크롬 탄화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 직물용 도구.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기부 몸체는 상기 표면으로부터 멀리 있는 영역들보다 - 상기 표면에 인접한 영역들에서 - 높은 탄소 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 직물용 도구.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기부 몸체는 완전 또는 부분 완전 경도의 마르텐사이트(martensite)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직물용 도구.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기부 몸체는 세장형이고 길이를 따라서 상이한 변형도들 및/또는 상이한 표면/용적비들을 나타내는 부분들(14,15)을 갖는 것을 특징으로 하는 직물용 도구.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기부 몸체는 낮은 변형도들 및/또는 낮은 표면/용적비들을 나타내는 영역들보다 큰 변형도들 및/또는 큰 표면/용적비들을 나타내는 영역들에서 큰 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 직물용 도구.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기부 몸체는 큰 변형도들을 나타내는 부분들보다 낮은 변형도들을 나타내는 부분들에서 덜 깊게 경화되는 것을 특징으로 하는 직물용 도구.
직물용 도구들(10), 특히 바늘들을 제공하기 위한 방법에 있어서,
적어도 11%의 크롬 함량을 갖는 크롬강의 도구 블랭크(tool blank)를 제공하는 단계,
적어도 하나의 작업 부분(14) 및 하나의 생크 부분(15)의 제조를 위하여 상기 블랭크의 여러 부분들을 상이한 변형도들로 변형시키는 단계,
크롬 탄화물 형성 하에 상기 도구 블랭크를 침탄시키는 단계,
상기 침탄 도구 블랭크에 경화 온도를 인가시키는 단계,
마르텐사이트의 형성을 위하여 상기 도구 블랭크를 ??칭시키는 단계를 포함하는 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 작업 부분(14)에서 상기 도구 블랭크를 변형시키는 단계는 재료의 절제 및/또는 상기 도구의 전체 단면에서 상기 재료의 유동을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
900℃ 내지 1050℃의 온도에서 침탄이 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
탄소 함유 운반 가스, 양호하게는 탄화수소, 양호하게는 에탄, 에텐 또는 에틴에 의해서 침탄이 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
침탄에 사용된 온도보다 높은, 동일한 또는 낮은 온도에서 경화가 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
??칭은 상기 도구 블랭크의 동결(freezing)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.