KR940007696B1 - 방기용 링(紡機用 ring) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

방기용 링(紡機用 ring)

제 1 도는 본 발명인 방기용 링의 한실시예의 탄소농도분포도.

제 2 도는 금속조직의 확대(2, 000배)구성도.

제 3 도는 본 발명의 링(A)와 종래의 링(B)의 비교를 표시하는 단면경도분포도.

제 4 도는 표면조도를 달리한 경우의 탄화률 면적물과 트래블러(traveler)의 마모량관계도.

제 5 도는 본 발명의 링(A)와 종래의 링(B)의 비교를 표시하는 마모량-운전시간 관계도.

제 6 도는 본 발명의 링(A), 종래의 링(B) 및 비교용 링(C)의 비교를 표시하는 실의 절단회수-운전시간 관계도이다.

본 발명은 방기용 링의 개량에 관한 것이다.

종래의 방기용 링은, 일반적으로 저탄소강재를 사용하여 소정의 링형상으로 선삭하여 형성한후 표면경화처리로서 침탄을 실시해서 표면탄소함유량을 0.8-1.0%로하여 담금질(quenching)된 것이 사용되고 있다.

그러나 생산·방출조건의 과혹화(過酷化)에 따라서 상기한 종래의 링은 트래블러의 주행에 대한 내마모성의 부족, 수명의 단축등의 과제가 있다.

또 링표면에 질화처리를 실시한 것이나 금속탄화물의 확산층을 형성한것도 사용되고 있지만 이종류의 링은 표층의 인성이 낮고 박리(剝離)하기 쉬우므로 역시 수명에 있어서 불충분하다. 그래서 본 발명자는 Cr 1%를 포함하는 합금강으로 된 링의 적어도 트래블러 미끄럼면에 침탄소입(浸炭燒入)에 의해 구상화(球狀化)한 탄화물을 포함하는 마르텐사이트(martensite)층을 형성하여 상기한 층의 탄소함유량을 1.5-3%로한 방기용 링을 이전에 발명하였다(일본국특허 제1338741호=소화 61년 특허출원공고 제3892호).

그런데 상기한 방기용 링도 최근의 스핀들회전수 13, 000r.p.m.이상의 고생산, 고속방출조건에서 운전하는 것에는 적응할수 없게 되었다.

그런데 본 발명자는 링-트래블러사이의 마찰마모에 관하여 열심히 연구를 거듭한 결과 링표면에 있어서의 탄화물의 면적률과 표면조도가 큰 영향을 주는 것을 알게되어 종래기술의 과제를 해소하여 이전의 발명을 더욱 개량한 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 경도가 높고 또한 인성이 있는 표층을 설치하므로서 내피도성, 내마모성이 향상되어 링-트래블러사이의 마찰저항이 감소하고 스핀들 회전수 13, 000r.p.m. 이상의 고속운전을 가능하게 함과 아울러 수명이 향상된 방기용 링을 제공하는 것이다.

즉 본 발명은 Cr 0.9-26%를 포함하는 합금강을 사용하여 소정형상으로 형정된 링의 트래블러 미끄럼면의 표면에 적어도 깊이 0.3㎜ 이내로 침탄소입에의해 탄화물이 성장, 집합하여 비대화되고 대략 섬형상으로 분산하여 면적률로서 30-90%, 바람직하게는 40-90% 점유하는 표층을 형성하고 또한 연마에의해 트래블러 미끄럼면의 표면조도를 중심선의 평균조도(Ra) 0.25㎛ 이하로 이루어지는 방기용 링이다.

또 본 발명의 방기용 링은 상기한 표층의 탄소함유량을 1.5-5%, 바람직하게는 2-4%로하면 효과적이다.

탄소함유량이 1.5%미만으로는 탄화물의 양이적고 내마모성이나 내피모성의 효과가 적으며 또 5%를 초과하면 탄화물의 석출이 지나치게 많아지고 인성이 나쁘게되므로 바람직하지 않다.

또 본 발명의 방기용 링은 표층이 마이크로 빅커어스(Vicker's)경도(Hv)가 880-1050이다.

본 발명의 방기용 링은 적어도 트래블러 미끄럼면에 이황화몰리브텐 코우팅, 침황처리, Ni도금 또는 Ni-P 도금의 표면처리를 실시하여 링의 초기친숙성을 더욱 개선하고 실의 절단도 감소되며 링수명을 더욱 연장할 수 있게 되었다.

더우기 본 발명의 방기용 링은 침탄처리중의 분위기 가스중에 암모니아가스를 첨가하여 표층중에 질소 0.01-0.5%를 확산시키는 것도 가능하다.

따라서, 링-트래블러의 마찰에의한 표면용착 현상이 감소되고 친숙성이나 수명을 보다 더 한층 향상할 수 있다.

그런데 링소재로되는 Cr 0.9-26%를 포함하는 합금강으로서는, Cr 강, Cr-Mo강, 스테인레스강 등이 적당하며 Cr 0.9%미만으로서는 탄화물이 그물형상으로 석출되고 내피모성, 내마모성이 나쁘게되며 또 Cr 26%를 초과하면 침탄시간이 길게되고 소재원가도 비싸게되어서 바람직하지 않다.

또 표층이 탄화물면적률은 표면에서 깊이 0.3㎜ 이내 적어도 0.1㎜ 이내에 30-90%, 바람직하게는 40-70%, 최적하게는 60-70%정도이고 적으면 내마모성의 효과가 적고 많으면 인성이 나쁘게 되어 박리나 크랙(crack)의 원인이 되기쉽다.

링-트래블러사이에는 산화피막층, 섬유의 순수한 압력에의한 유기물층, 트래블러의 Ni도금에서의 Ni도금층 등의 윤활층이 존재하고 스핀들회전수 13, 000r.p.m. 미만의 방출조건하에서는 상기한 윤활층이 링-트래블러의 직접 접촉에의한 용착을 억제하고 있다.

그러나 스핀들 회전수가 상기한 회전수 이상의 고속방출조건으로되면 마찰열이나 용력이 증대되어 상기한 윤활층이 안정하게 존재하기 어렵게되며 링-트래블러사이의 직접 접촉이 발생해서 발열이나 용착작용이 촉진되어 링수명이 현저하게 단축한다.

그런데 종래의 방기용 링은 탄화물의 면적률이 수%이하이며 표면 조도를 작게하면 링-트래블러의 접촉면적이 크게되어서 용착마모를 발생하고 트래블러의 열분해에의한 파괴를 발생하기 쉽게되어 트래블러의 마모량이 증대하므로 표면조도를 거칠게하여 트래블러의 마모에 양호하게 작용하도록 하고 있다.

그러나 표층의 탄화물 면적률이 낮고 표면조도가 거칠기 때문에 스핀들회전수가 13, 000r.p.m. 이상으로 되면 트래블러가 마멸(abrasing)마모를 발생하여 마모량이 증대한다. 이것에 대하여 본 발명의 방기용 링은 표층에 비대화하여 대략 섬형상으로 분산된 탄화물이 경도가 높고 철과의 응착성이 낮기 때문에 상기한 고속방출조건하에 있어서 가령윤활층이 파손되어 링-트래블러사이의 직접 접촉을 일으킨다고 할지라도 응착이 발생하기 어렵고 트래블러의 마찰에의한 표면용착현상을 일으키지 않고 양호한 내마모성을 발휘한다.

또 표층의 탄화물면적률이 높으므로 단단한 탄화물에 의하여 트래블러의 마멸마모를 증대할 우려가 있는 것을 표면조도를 작게하여 상기한 마멸마모를 감소하고 더구나 접촉면적의 증가에 따르는 응착마모의 발생을 다량의 탄화물 존재에 의하여 억제하여 응착마모를 감소하도록 작용한다.

이하에 본 발명의 실시예에 관해서 설명한다.

본 발명의 방기용 링은 Cr1.5%, C 1%를 포함하는 고탄소크롬베어링강(SUJ-2)을 소정의 링형상으로 절삭하고 다음에 가스침탄을 880℃×15시간 실시하고 850℃에서 기름속에 담금질한후 -50℃로서 서브제로(sub-zero)처리를 실시하고 그후 200℃로서 3시간동안 뜨임(tempering)하며 또한 트래블러미끄럼부분의 표면조도를 중심선의 평균조도(Ra) 0.25㎛이하, 바람직하기로는 0.2㎛ 이하로 연마처리를 실시하여 형성하였다.

그런데 상기한 침탄온도는 850℃-930℃가 바람직하고 930℃보다 높으면 링의 베이스(base)가 조대화하여 입계를 따라서 덩어리 형상의 큰탄화물이 석출하고 트래블러주행중에 링에 크랙이 발생하여 마모가 발생하기 쉽게되고 또 850℃미만이면 침탄이 불충분하게 된다.

또 본 발명은 상기한 서브제로 처리를 실시하므로서 담금질로서 발생된 잔류 오우스테나이트(austenite)를 마르텐사이트화하여 경도를 높이고 더우기 내마모성을 향상할 수 있었다. 그리고 상기한 서브제로 처리 대신에 840℃에서 2차 담금질을 실시하는 것도 가능하다.

본 발명의 방기용 링은 제 1 도에 표시한 바와같이 표층중 표면에서 0.02㎜, 0.05㎜ 깊이의 탄소함유량은 약 3%이고 표층에서 깊을수록 순차적으로 탄소함유량이 감소하고 있다.

또 제 2 도(2.000배의 모식도)에 표시한 바와 같이 표층은 표면에서 깊이 0.3㎜ 이내 적어도 0.1㎜ 이내에서, 성장, 집합하여 대략 섬형상(島狀)으로 분산한 탄화물이 면적물로서 약 60-70%점유하는 마르텐사이트 조직으로 된다.

또 본 발명의 방기용 링(A)은 제 3 도에 표시한 바와 같이 종래의 링(B)에 비교하여 표층의 경도가 마이크로빅커리스 경도(Hv)880-1050으로 높고 더구나 모재의 탄소량이 1%이므로내부의 경도가 높고 또한 인성이 있으며 보통의 침탄층에 비하여 뜨임처리하므로 연화저항(軟化抵抗)이 크며 열에 대하여 강하고 내마모성이 높다. 또 본 발명의 방기용 링은 표층의 탄화물 면적률이 높고 다량의 단단한 탄화물의 존재에의해 트래블러의 마멸마모가 증대하는 우려를 표면조도를 작게(0.25㎛이하)하여 감소할 수 있었다. 제 4 도에 표면조도를 중심선의 평균조도(Ra)0.3㎛ 와 0.04㎛로 할경우에 탄화물의 면적률과 트래블러 마모량과의 관계를 표시한다.

이 제 4 도에서 명확하듯이 표면조도는 중심선의 평균조도(Ra)가 0.25㎛이상으로되면 오른쪽으로 올라가는 커어브를 그려 탄화물 면적률의 상승에 따라 트래블러마모량이 비약적으로 증대한다.

본 발명의 방기용 링은 중심선의 평균조도(Ra)를 0.25㎛이하에서 탄화물의 면적률을 30-90%로하여 트래블러 마모량을 0.4mg/100hr 이하로 할 수 있었다.

또한 중심선의 평균조도의 측정조건은 선단(R)=2㎛의 촉침을 사용하고 커트오프(cut off) 값(λc)=0.25㎜, 측정길이(L)=0.8㎜, 드라이브 스피이드(drive speed)=0.1㎜/s 이다.

다음에 본 발명의 방기용 링(A)와 종래의 링(B)를 사용하여 마모테스트를 실시한 경우의 레스트 시간과 마모량의 관계를 제 5 도에 표시한다.

그리고 테스트 조건은 다음과 같다.

테스트 조건

링 : 3.2F ø45×57.5㎜

방출사 : 레이온 30'^s

스핀들회전수 : 13, 000r.p.m.

트래블러 : ZSC/hf No.5

제 5 도에서 본 발명의 방기용 링(A)는 종래의 링(B)에 비교하여 마찰량이 적고 수명이 긴것이 판명되었다.

또 표면조도를 Ra=0.25㎛ 이하로한 본 발명의 방기용 링(A), 종래의 링(B), Ra=0.30㎛로한 비교용 링(C)를 사용해서 방출테스트를 실시한 경우의 운전시간과 실의 절단회수와의 관계를 제 6 도에 표시한다.

그리고 방출조건은 다음과 같다.

방출조간

링 : 3.2F ø38×57.5㎜

방출사 : 정방된 면사(combed cotton) 40'^s

스핀들회전수 : 18, 500r.p.m.

트래블러 : YS-2/hf 4/0

제 6 도에서 본 발명의 방기용 링(A)온 종래의 링(B), 비교용링(C)에 비교하여 초기에 실의 절단이 적고, 또 장기적으로 보아도 평균 실의 절단레벨이 낮고 스핀들 회전수를 보다 고속으로 올릴수 있음이 판명되었다.

그런데 상기한 실시예로서는 링소재에 Cr 1.5%, C 1%를 포함하는 고탄소크롬베어링강(SUJ-2)을 사용했지만, Cr 1%를 포함하는 SCr 420 이나 Cr 1%, Mo 0.2%를 포함하는 SCM 415등의 크롬강이나 크롬-몰리브덴강재가 동일하게 적용될 수 있다.

또 크롬을 13% 포함하는 SUS 405 나 SUS 403등의 페라이트(ferrite)계나 마으텐사이트 계의 스테인레스강을 적용하여 내식성도 향상된 방기용 링을 얻을 수 있었다.

또 상기한 본 발명의 방기용 링에 2황화몰리브덴 코우팅이나 침황처리 혹은 Ni 도금 또는 Ni-P 도금을 실시하여 링의 초기친숙성을 더욱 개선할 수 있고 실의 절단회수도 감소되며 링의 수명을 더욱 연장할 수 있었다.

또 본 발명인 방기용 링은 침탄처리중의 분위기 가스속에 암모니아 가스(NH₃)를 첨가하여 표층에 질소를 0.01-0.5% 확산시키므로서 링-트래블러의 마찰에의한 표면용착 현상이 적게되어 더욱 수명이나 친숙성을 향상할 수 있었다.

본 발명의 방기용 링은 상기한 구성으로 되어있으므로 표면경도가 높고 또한 인성이 있으며 내마모성, 내피모성이 현저하게 향상되며 친숙성도 양호하므로 초기에 실의 절단이 적고 더구나 스핀들 회전수 13, 000r.p.m. 이상의 고생산, 고속운전에도 충분히 견디며 수명도 큰폭으로 연장할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. Cr0.9 내지 26%를 함유하는 합금강을 사용하여 소정형상으로 형성된 링의 적어도 트래블러 미끄럼면에 침탄소입(浸炭燒入)에 의해 탄소함유량이 1.5 내지 5%로, 또한 대략 섬형상(島狀)으로 분산한 탄화물이 면적률에서 30 내지 90%를 전하는 표층을 형성하고, 연마에 의해 표면조도를 중심선 평균조도 Ra 0.25㎛ 이하로 하고, 더우기 표층의 경도를 Hv 880 내지 1050으로 한것을 특징으로 하는 방기용 링.
2. 제 1 항에 있어서, 적어도 트래블러 미끄럼면에, 2황화 몰리브덴코팅, 침황처리, Ni 도금 또는 Ni-P 도금의 표면처리를 실시한 방기용링.

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