TW526284B - Ring traveler and method for producing it - Google Patents

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526284 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7__ __ 五、發明說明（/ ) 本發明係有關於一種用於製作環鍵紡紗(ring spinning) 或環銘捻線(ring twisting)機用之鋼絲圈的方法，以及有關 於一種各如申請專利範圍第1項與第7項之鋼絲圏。 環錠紡紗或環錠捻線機的鋼絲圈與相對應之環錠紡紗 或環錠捻線機的環圏以高轉速（30 m/s至50 m/s)移動。 鋼絲圈與環圈間的接觸表面以及鋼絲圈與絲束（thread)間 的接觸表面皆亦受到高度的磨耗。然而，爲了增加生產， 更高的鋼絲圈運轉速度係爲所需。藉由增加更長的使用壽 命，其成本同時可被降低。 '近年來，已得以藉由塗佈適當的材料，而明顯地改良 鋼絲圈的運轉與作業性質。然而，至今尙無法改良絲束通 過的耐磨耗性。 美國專利第4,677,817號揭示一種具有一陶瓷層的鋼絲 圈，其中該陶瓷層將給予鋼絲圏更大的硬度，以及經改良 的耐熱性與耐腐蝕性。基於該經改良的運轉與作業性質， 該熟知的鋼絲圈已明顯地降低作業成本。然而，以生產的 觀點，相當高的支出對於成本有負面影響。 因此，本發明的目的在於提供一種用於製作環錠紡紗 或環錠捻線機械用之鋼絲圈，其中該鋼絲圈一方面具有經 更進一步改良的運轉與作業性質，而另一方面可以降低的 支出被製造。一種用於製作鋼絲圏的方法亦將被說明。 該目的係藉由個別具有如申請專利範圍第’1項與申請 專利範圍第7項的一種方法與一種鋼絲圈而達成。 根據本發明的鋼絲圏具有未經塗佈的心部；其中該心 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) -----·---------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 526284 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（X) 部由鐵材所組成，並且若適合的話，至少在運轉表面的區 域中具有多部位的經氮化邊緣層，藉此該心部將於環錠紡 紗或環念線機的環圈上滑動’或將絲束導入於其中。 不將諸如陶瓷或磷酸鹽層等層狀物施加於心部，且（ 若適合的話）將其再加工，在相當的支出下，取而代之地 是該心部至少部分地被施加氮化處理，期間熱能與作爲活 性介質的氮化劑將被施加\於該心部。 該經處理之材料的脆化與相當大之彈性的降低在氮化 處理期間係已知會發生。藉由根據本發明所控制的氮化劑 組成，並藉由經適當選擇的處理時間，則該鋼絲圈的彈性 可被維持，此舉爲必須地，以便後者能固著於紡線環圏而 不變形。 該心部被加熱至45〇°C_600°C的範圍，較佳在接近550 °C的溫度，並在該溫度範圍中維持3-60.小時，較佳約24 小時。該氮化劑可以氣體、液體或電漿的形式被供給，較 佳是由氨氣與氮氣成分所組成。未發生氮化處理的區域將 諸如被覆蓋。 該鋼絲圈心部的經氮化邊緣層由一不包含額外擴散層 的連接層所組成，由一包含徑向地位於內部之額外擴散層 的連接層所組成，或僅由一擴散層所組成。該連接層較佳 具有0.1微米至30微米的厚度，而該擴散層偏好較佳具有 1微米至2000微米的厚度。 較佳地，除了氮成分以外，該活性介質還具有硫成分 及/或碳成分。藉由混合硫及/或碳，摩擦係數可被降低。 4 本紙張尺度適用中國國家標準（cnS)A4規格（210 X 297公釐） "" · --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526284 A7 B7 五、發明說明（々） 同時，該連接層與擴散層的厚度皆可依所需而調整。 當選擇小厚度的連接層時，心部表面的粗糙度僅有微 ► 小的異變。 在本發明的較佳精煉當中，鋼絲圈的表面在氮化處理 之前及/或之後，將另外被拋光。暴露於高化學應力的鋼絲 圈偏好被再氧化。 就使用熱處理鋼所製作的心部而g ’僅有可忽略的微 小尺寸改變發生於氮化處理期間° 根據本發明的鋼絲圈具有經充分改良的作業性質’特 別是在絲束通過時，增加鋼絲圈的使用壽命’並增加耐壓 痕性。在具有機械及/或化學負載之絲束通過之在功能上極 爲重要的耐壓痕性被改良50%至200%，因而改良經加工之 紡絲的品質。此外，藉由增加耐化學性的優點，基於先前 在經回復且含氯之纖維的加工期間所產生的腐蝕產物的絲 污染可被避免。再者，因爲良好的滑動性質，所以無需或 僅需要些微的纖維潤滑。 此外，鋼絲圏可以較低的支出製作，且適用於可能產 生的各種要求。 根據本發明的鋼絲圏可被使用於紡紗軋機（spinning mills)與捻線軋機(twisting mills)二者。雖然其諸如良好的滑 動與低磨耗等良好的運轉性質特別有利於和鋼圈一同使用 ，但是其亦可使用於其他的環圏，諸如經燒結、經壓光或 經塗佈的環圏上。 根據本發明的鋼絲圈將參考單純示意圖式中所示的具 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） » . --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526284 A7 ___ B7 五、發明說明) 體實施例而更詳細說明如下，其中·· 圖la至If表示各種鋼絲圈的具體實施例， 圖2表示鋼絲圈加工前之鋼絲圏心部的剖面圖， 圖3至5表示根據本發明加工後之鋼絲圈心部的剖面 圖。 圖la至If表示已說明於W0 99/49113中之各種具體 實施例的鋼絲圏10a，...JOf。圖la及lb表示C形鋼絲圈 10a，10b，諸如典型地被使用於環錠紡紗或環錠捻線機的τ 闊環（T-flanged)。相對地，圖lc至If表示耳形及勾形鋼 絲圏10c，…，10f。鋼絲圏l〇c與l〇d被使用於斜闊環，鋼 絲圏10e被使用於圓錐運轉的闊環，以及鋼絲圏i〇f被使 用於直立運轉的闊環。 形成在作業期間滑動於闊環上的運轉表面的鋼絲圏 10a，...JOf的區域在各狀況中皆以1表示。在c形鋼絲圏 10a，10b的狀況中，因爲其對稱性的結構，所以側翼a，b 作爲運轉表面。在耳形或勾形鋼絲圏l〇c，…，l〇f的狀況中 ，該運轉表面的區域1由形狀而淸楚地決定。 根據本發明的鋼絲圈10或l〇a，...JOf可以第la，…，if 圖中所示的具體實施例或任何其他希冀的具體實施例製作 〇 根據本發明的鋼絲圏10具有未經塗佈的心部20 ;其 中該心部由鐵材所組成，並且在至少運轉表面的區域1中 具有經氮化區域，藉此該心部將於環錠紡紗或環錠捻線機 的環圈上滑動，或將絲束導入於其中。在該狀況中，絲束 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .---------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526284 A7 ---- B7 五、發明說明) 的通過被安置於以4標示之鋼絲圏1〇a，…，1〇f的區域中。 就此目的而言’鋼絲圈10至少部分地被進行氮化處理 ’期間熱能與作爲活性介質的氮化劑將被施加於該心部2〇 。爲了在氮化處理後獲得盡可能平滑的表面，該鋼絲圏1〇 最好在氮化處理前被拋光。 基本的心部20材料較佳爲未合金化或低合金鋼材，較 佳爲氮化鋼材。偏好選擇由熱處理鋼材所組成的心部20， 其中僅有可忽略的微小尺寸改變發生於氮化處理期間。此 外，基本的心部20材料偏好包含氮化物形成元素，諸如鉻 、釩、鋁、鉬、鎂及/或鎳。 除了原料（諸如經熱處理的鋼材）的選擇以外，諸如 溫度分佈（加熱斜坡分佈、維持時間與維持溫度，與冷卻 斜坡分佈）以及氮化劑的組成之製程參數將影響氮化處理 的結果。 該心部在加熱爐中被加熱至450°C-600°C的範圍，較佳 在接近550°C的溫度，並在該溫度範圍中維持3-60小時， 較佳約24小時。該氮化劑可以氣體、液體或電漿的形式被 供給，較佳由氨氣與氮氣成分所組成，若適當的話亦含有 氫氣。在電漿處理的狀況中，期間使用純氮氣作爲氮化劑 較佳，氮原子在真空腔中被離子化，之後其將爲鋼絲圏10 的相反極性表面22所吸引，並與鐵鍵結而形成氮化鐵。 根據本發明所處理的鋼絲圈10在處理後較佳地具有黑 、藍、黃或白色光澤的的表面22a。 較佳地，除了氮成分以外，該活性介質還具有硫成分 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526284 A7 B7 五、發明說明（£) 及/或碳成分。所以，一方面摩擦係數可被降低，同時，該 氮化區的形成可被影響。 藉由所述之氮化處理的優點，若適當的話，一多部位 氮化邊緣層被形成於鋼絲圈10的心部20，並將參考圖2 至圖5而更詳細地說明。 圖2表示未經處理之鋼絲圈10心部20的剖面圖。淸 楚地是有一個未經改變的基材21於整個心部剖面上。 圖3表示經處理之鋼絲圈10心部20a的剖面圖，其具 有由經氮化基材所組成的一邊緣薄層，並被標示爲連接層 23，充分的擴散飽和已發生於其中。 圖4表示經進一步處理之鋼絲圏10心部20b的剖面圖 ，其具有一連接層23，且在其下方具有另一個由經氮化基 材所組成的薄層，且其被標示爲擴散層24。富氮晶體與析 出的氮化物被包含於該擴散層24中。 圖5表示經處理之鋼絲圏10心部20c的剖面圖，其僅 具有一擴散層24，而無連接層23。 疊層的選擇係依據鋼絲圏10的剖面要求而決定。硬的 連接層偏好被提供用於高運轉速度的鋼絲圏10。偏好僅有 一相當韌性且已相當硬的擴散層24被選擇用在暴露於相當 大力量之鋼絲圈10，連接層則被避免。 該連接層較佳具有0.1微米至30微米的厚度，而該擴 散層較佳具有1微米至2000微米的厚度。使用具有8微米 至12微米厚度的連接層以及具有1〇〇微米至200微米厚度 的擴散層係特別地有利。藉由經選擇的微小厚度或藉由完 8 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） . , 衣--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 526284 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7) 全避免連接層，則可避免材料破裂’至今已得以使用該技 術於本節中。 氮化_理的層厚大幅地取決於鋼組成及該未經處理之 鋼絲圏10的表面狀態。基本上，厚的連接層係於高含氮量 與高溫的狀況下獲得，而薄的連接層係於低含氮量與低溫 的狀況下獲得。同時，層厚或擴散深度取決於處理期間。 再者，精細的輕量鋼絲圏10之處理期間較粗糙的重鋼 絲圏10爲短。 藉由混合硫及/或碳，摩擦係數可被降低。同時，該連 接層與擴散層的厚度皆可依所需而調整。 若選擇小厚度的連接層，則心部表面22的粗糙度僅有 微小的異變，以致於可避免後續的運轉表面拋光。心部材 料的脆化亦可被避免。 爲了使鋼絲圏10最適化，在本發明的較佳精煉中，心 部20, 20a的表面22, 22a在氮化處理之前及/或之後將被拋 光。 被暴露於高化學應力的鋼絲圈10偏好被再氧化。 在運轉表面1的區域中，首先鋼絲圈10的內面（以3 標示）當然必須耐磨耗，並具備良好的滑動性質，因而具 有氮化層23, 24。相對應之絲束張力的結果可能爲鋼絲圈 10橫向偏斜地沿著環圏上運轉，以致於其亦可證明在二個 端面2設置氮化層23, 24的優點。 氮化處理偏好在整個鋼絲圈10進行，雖然其亦得以僅 提供具有經氮化邊緣區域的機械及/或化學高應力區域。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） . . --------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 526284 A7 B7 五、發明說明（

F 元件符號說明 1 2 3 運轉表面的區域 端面 內面 10, 10a，10b，10c，10d，10e，10f 鋼絲圈 20, 20a，20b 心部 21 22, 22a 23 24 a，b 基材 心部表面 氮化層，連接層 氮化層，擴散層 側翼 —.—------------------^---------4^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 526284 A8 -------------- B8 i ·——---C8 --I - 六、申請專利範圍f u;/. ................................................! 1. 一種用於製作環錠紡紗或環錠捻線機用之鋼絲圏（10) 的方法，該鋼絲圈具有由鐵材所組成的心部(20)，其中該 心部（20) >或其部分將進行氮化處理，期間熱能與作爲活 性介質的氮化劑將被施加於該心部(20)。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該心部(20)被加 熱至450°C-600°C的範圍溫度，在接近550°C的溫度爲較佳 〇 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該心部(20)在該 溫度範圍中維持3-60小時，約24小時爲較佳。 、4.如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其中 該氮化劑可以較佳由氨氣與氮氣成分所組成之氣體，富氮 液體或富氮電漿的形式被供給。 5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其中 除了氮成分以外，該活性介質還具有硫成分及/或碳成分。 6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其中 該心部(20)在氮化處理之前及/或之後將被拋光，及/或在該 氮化處理後被氧化。 7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其中 該氮化劑可以較佳由氨氣與氮氣成分所組成之氣體，富氮 液體或富氮電漿的形式被供給；以及除了氮成分以外，該 活性介質還具有硫成分及/或碳成分。 8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其中 該氮化劑可以較佳由氨氣與氮氣成分所組成之氣體，富氮 液體或富氮電漿的形式被供給；以及該心部(20)在氮化處 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --;----------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526284 A8 B8 __§__ 六、申請專利範圍 理之前及/或之後將被拋光，及/或在該氮化處理後被氧化 0 9. 如申_專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中 該氮化劑可以較佳由氨氣與氮氣成分所組成之氣體，富氮 液體或富氮電漿的形式被供給；除了氮成分以外，該活性 介質還具有硫成分及/或碳成分；以及該心部(2〇)在氮化處 理之前及/或之後將被拋光，及/或在該氮化處理後被氧化 〇 10. —種用於環錠紡紗或環錠捻線機之鋼絲圈（10)，該 鋼絲圏具有由鐵材所組成的心部(20)，其中至少該心部（ 20)的機械應力部位具有氮化邊緣層(23、24)，特別是絲束 的運轉表面及/或在環圏上運轉的表面。 11. 如申請專利範圍第1〇項之鋼絲圏（10)，其中該邊緣 層(23、24)由一不包含額外擴散層(24)的連接層(23)所組成 ，由一包含擴散層(24)的連接層(23)所組成，或僅由一擴散 層(24)所組成。 12·如申請專利範圍第11項之鋼絲圈（10)，其中該連接 層(23)具有0·1微米至30微米的厚度，而該擴散層(24)具有 1微米至2000微米的厚度，較佳爲具有8微米至12微米厚 度的連接層(23)以及具有100微米至200微米厚度的擴散層 (24) ° 13.如申請專利範圍第11或12項之鋼絲圈（1〇)，其中 該連接層(23)包含硫成分及/或碳成分，若適當地話，該擴 散層(24)亦然。 2 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（公釐) " 一 一 ；---τ------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 1«_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526284 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 14·如申請專利範圍第1〇至12項中任一項的鋼絲圏 (10) ’其中該心部(20)的表面(22)被拋光及/或設有一層氧化 層。 > 15·如申請專利範圍第10至12項中任一項的鋼絲圈 (1〇)，其中該心部(20)的表面(22)爲黑、藍、黃或白色，有 光澤較佳。 16·如申請專利範圍第10至12項中任一項的鋼絲圏 (1〇)，其中該心部(20)的基材(21)爲經熱處理及/或未合金化 或低合金鋼材，較佳爲氮化鋼材。 、17·如申請專利範圍第16項之鋼絲圏（10)，其中該心部 (20)的基材(21)較佳包含氮化物形成元素，諸如鉻、釩、銘 、鉬、鎂及/或鎳。 18. 如申請專利範圍第10至12項中任一項之鋼絲圏 (10)，其中該連接層(23)包含硫成分及/或碳成分，若適當地 話，該擴散層(24)亦然；以及該心部(20)的表面(22)被拋光 及/或設有一層氧化層。 19. 如申請專利範圍第10至12項中任一項之鋼絲圏 (10)，其中該連接層(23)包含硫成分及/或碳成分，若適當地 話，該擴散層(24)亦然；該心部(20)的表面(22)被拋光及/或 設有一層氧化層；以及該心部(20)的表面(22)爲黑、藍、黃 或白色，有光澤較佳。 20. 如申請專利範圍第10至12項中任一項之鋼絲圏 (10)，其中該連接層(23)包含硫成分及/或碳成分，若適當地 話，該擴散層(24)亦然；以及該心部(20)的基材(21)爲經熱 3 --_---r------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 526284 A8 B8 C8 D8 '申請專利範圍 處理及/或未合金化或低合金鋼材，較佳爲氮化鋼材。 21·如申請專利範圍第10至12項中任一項之鋼絲圈 (1〇)，其中蠢連接層(23)包含硫成分及/或碳成分，若適當地 話，該擴散層(24)亦然；該心部(20)的表面(22)被拋光及/或 設有一層氧化層；以及該心部(20)的基材(21)爲經熱處理及/ 或未合金化或低合金鋼材，較佳爲氮化鋼材。 ； Ί — (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 % # 公