DE2211991C3

DE2211991C3 - Kammdraht fur Kratzengarnitur

Info

Publication number: DE2211991C3
Application number: DE2211991A
Authority: DE
Inventors: Tohru Arai; Masayoshi Mizutani
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1971-03-09
Filing date: 1972-03-09
Publication date: 1975-11-27
Also published as: DE2211991A1; FR2128779B1; CH530481A; GB1375772A; IT957544B; JPS5210935B1; FR2128779A1; DE2211991B2; US3833968A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kammdraht für eine Kratzengarnitur od. dgl., aus einem Trägerabschnitt und daran angeformten Zähnen aus Stahl. Derartige Kammdrähte werden in Spinnmaschinen verwendet. Derartige Maschinen weisen eine große Anzahl von nebeneinander angeordneten Spinnvorrichtungen auf, die weitestgehend selbsttätig arbeiten. Um die Überwachung zu erleichtern und etwaige Ausfallzeiten zu vermindern, ist es wichtig, bei solchen Maschinen die durch ständigen Kontakt mit Fasern und Fäden unvermeidlich verschleißenden Teile möglichst dauerhaft auszuführen.

Es sind bereits Kammdrähte bekannt, deren gezähnter Arbeitsabschnitt durch Abschreckhärtung gehärtet ist. Obwohl damit gegenüber ungehärteten Oberflächen eine Verbesserung erzielt wird, sind die Eigenschaften dieser Kammdrähte nicht befriedigend.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Kammdraht zu schaffen, dessen Oberfläche gegenüber den insbesondere beim Kämmen von Synthesefasern auftretenden Beanspruchungen widerstandsfähiger als die Oberfläche bekannter Kammdrähte ist, ohne daß durch die Verbesserung die mit den Kammdrähten in Berührung gelangenden Fasern abträglich beeinflußt werden.

Für die Härtung von Metalloberflächen allgemein sind verschiedene Verfahren bekannt. Zum Beispiel ist es bekannt, siehe GB-PS 9 59 533, Metall- oder Legierungsoberflächen dadurch zu härten, daß sie in ein Salzbad eingetaucht werden, das als Salz ein Borat enthält und eine Temperatur von etwa 810 bis 1180⁰C aufweist. Weiter ist es bekannt, die Oberfläche von Kohlenstoffstählen durch elektrolytische oder Zementationsverfahren zu härten.

Die Erfindungsaufgabe wird für einen Kammdraht der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß zumindest die Zähne eine glatte Oberflächenschicht aufweisen, die aus einem Karbid einer Vanadium, Niod und Tantal umfassenden Gruppe besteht. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat die Oberflächenschicht eine Stärke in Bereich von 8 bis 20 μιη, vorzugsweise etwa 8 μιη.

Versuche haben gezeigt, daß auf Grund der Erfindung gegenüber Kammdrähten aus abgeschreckten Stählen die Lebensdauer auf das lOfache erhöht wird. Die Abnutzungsbeständigkeit gegenüber der Berührung durch Fasern, insbesondere Kunstfasern, ist verbunden mit einer sehr guten Verträglichkeit mit dem Kunslfasermaterial. das durch den Kontakt mit den erfindungsgemäßen Kammdrähten in seiner Qualität nicht beeinträchtigt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigt
F ι g. 1 eine teilweise schaubildüche Ansicht eines üblichen Kammdrahtes,

F i g. 2 einen Querschnitt des Kammdrahtes nach F i g. 1 entlang der Schnittlinie H-II,

F i g. 3 eine schaubildüche Ansicht eines cTmdungsgemäßen Kammdrahtes, der beispielsweise im Herstellungsgang an einem Tauchbehandlungsjigger befestigt ist.

F i g. 4 bis 6 verschiedene Mikrophotographien von Teilen der Arbeitsabschnitte erfindungsgemäßer Kammdrähte in 200facher Vergrößerung, wobei im einzelnen Fig.4 eine Deckschicht aus Chrom-Karbid. F i g. 5 eine aus Vadium-Karbid und F i g. 6 eine aus Eisenborid zeigt.
Nachfolgend wird zunächst an Hand der F i g. 1 und 2 ein üblicher bekannter Kammdraht 1 erläutert, der einen Sägezahn-Arbeitsteil aufweist. Diese Art Kammdrähte wird in Spinnmaschinen in Verbindung mit Kratzengarnituren, mit den Zylindern oder Walzen und anderen Teilen von Öffner- und Krempelvorrichtungen usw. verwendet. Der Sägezahn des Kammdrahtes dient zum Kämmen der Fasern und zum Öffnen der Fasermasse.

Während des Betriebes wird der gezähnte Arbeitsteil des Kammdrahles in Gleitberührung mit den zu behandelnden Fasern gehalten, während sie mit hoher Geschwindigkeit fließen. Dadurch wird dieser Teil einer beträchtlichen Abnutzung unterworfen. Besonders bei der Behandlung von Synthesefasern, wie Polyesterfasern, tritt dieser nachteilige Einfluß stark hervor und verursacht an den Arbeitsflächen offene Streifeneinschnitte, die zu einem häufigen, unbeabsichtigten Abschneiden der Fasern führen. Außerdem können sich die Fasern häufig um die Sägezähne herumwickeln, wodurch die Fasern nicht ausreichend geöffnet werden.

Das führt zu ungleichmäßigen Dicken in den Garnprodukten und fördert das Entstehen von Noppen, die die Qualität des Garnes verschlechtern. Deshalb müssen abgenutzte und mit Streifen versehene Kammdrähte schnellstens durch neue ersetzt v/erden. Im Hinblick auf die mit hoher Leistung arbeitende Garnherstellung, vor allem im Fall des ununterbrochenen Betriebes der Spinnmaschinen, verlangt die Praxis Kammdrähle mit äußerst verschleißfesten Arbeitsflächen.

Eine bekannte Maßnahme gegen die übermäßige Abnutzung des Kammdrahtes ist das Aufsprühen eines geschmolzenen harten Materials auf die Arbeitsfläche. Obwohl gegenüber der \bsehreckungshärtung eine wesentliche Verbesserung in der Verschleißfestigkeit erreicht wird, wird dabei allgemein eine merkliche Aufrauhung der so behandelten Arbeitsfläche festgestellt. Überdies sind in diesem Fall besondere Mittel erforderlich, um diese Art der Oberflächenveredelung auszuführen, wodurch natürlich zusätzliche Kosten entstehen. Dagegen führt die Erfindung zu einer Oberflächenschicht, die eine besonders gleichmäßige Dicke und eine äußerst glatte Oberseite aufweist. Die Oberflächenschicht zeichnet sich durch eine besonders innige und stärke Bindung mit dem Grundmaterial oder Stahl aus.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Karbid-Arten zeigen ein hohes Maß an Härte und eine besonders dauerhafte Verschleißfestigkeit. Sie liefern damit für den Kammdraht die obenerwähnten gewünschten

Eigenschaften in einem befriedigenden Ausmaß. Eingehende Versuche haben gezeigt, daß der erfindungsgemäß verbesserte Kammdraht in der Oberflächenhärte und der Verschleißfestigkeit und der Oberflächengüte solchen Drähten beträchtlich überlegen ist. die nach den üblichen Härte- und Oberflädienveredelungsverfahren. einschließlich galvanischer Verfahren hergestellt worden sind.

Bei der Ausführung der Erfindung wird das Diffusionsbehandlungsverfahren angewendet. Würde näm- lieh eine ähnlich harte Schutzschicht durch Aufsprühen hergestellt, so bildet sich eine merklich aufgerauhte Oberfläche, die notwendig nachgeschliffen werden muß. Die rauhen Flächen stören erheblich den glatten Fluß der zu behandelnden Fasern, so daß das daraus hergestellte Garn häufig bricht.

Würde eine Hartmetall-Legierung auf den Stahlkörper des Metalldrahtes mit Hilfe von elektrischer Entladungsenergie, d. h. durch Funkenhärtung, aufgetragen, ergibt sich gegenüber dem Aufsprühverfahren eine noch rauhere Oberflächenschicht.

Wenn dagegen ein Verfahren mit Ablagerung durch Aufdampfen angewendet wird, ist es äußerst schwierig, über die gesamten Arbeitsflächen des Kammdrahtes hinweg, die eine ziemlich komplizierte Form haben, eine Schicht gleichmäßiger Dicke aus dem harten Material zu bilden. Dadurch ist auch dieses Verfahren ziemlich unzweckmäßig.

Reim üblichen galvanischen Verfahren entwickelt sich in gleicher Weise eine ungleichmäßige Schicht.

Es ist ferner zu beachten, daß bei irgendeinem der bekannten Verfahren die dabei ausgebildete Schulzschicht zum Stahlträger ein·, nahezu nur mechanische Bindung hat, wodurch sich weitere Nachteile ergeben.

Durch Anwendung des Diffusionsverfahrens diffundieren die karbidbildenden Elemente in den Stahlträger, wodurch sich auf der Oberfläche des Stahls eine Karbid-Schicht bildet. Diese Schicht hat eine sehr glatte Fläche. Außerdem ist diese Schicht äußerst gleichmäßig und einheitlich in ihrer Dicke trotz der erheblich komplizierten Form des Arbeitsteiles des Kammdrahtes.

Die Schutzschicht hat mit dem Trägerstahl eine sozusagen metallische Bindung, die durch die gegenseitige Diffusion verursacht ist und sich als äußerst stark erweist.

Der erfindungsgemäße Kammdraht ist demnach mit einer Schutzschicht versehen, die eine sehr glatte und verschleißfeste Oberfläche und eine gleichmäßige und einheitliche Dicke aufweist, wobei die Schicht und der Stahl in fester, enger Verbindung stehen.

Da die Wirkungsweise des Kammdrahtes durch die Ausbildung des sägezahnförmigen A~beitsteiles stark beeinflußt ist, ist der erfindungsgemäße Kamindraht äußerst vorteilhaft. Im wesentlichen ohne die sonst übliehe Nachbearbeitung ergibt sich durch die Erfindung unter Benutzung der Diffusicnsbehandlung ein sägezahnförmiger Arbeitsteil des Kammdrahtes, der genau die gewünschte Form hat und daher die gewünschte günstigste Arbeitsweise ermöglicht, wobei gleichzeitig eine verbesserte Verschleißfestigkeit gewährleistet ist.

Die Diffusionsbehandlung im vorerwähnten Sinn kann in irgendeiner der nachfolgend beschriebenen verschiedenen Wei;.en ausgeführt ■'. erden.

Im Fall des mit geschmolzenem Salz arbeitenden Verfahrens wird der Stahlträger des vorher in seine endgültige Form gebrachten Kammdrahles während einer bestimmten, vorher festgelegt»·: Zeitspanne in eine geschmolzene Salzmischung getaucht, die aus einem Material besteht, das das gewünschte Element, etwa Vanadium od. dg!., das für die Bildung der Schutzschicht erforderlich ist,- und Borax, Fluorid und/oder Chlorid enthält.

Im Fall des elektrolytischen Verfahrens wird der Metalldraht eingetaucht unter Verwendung von elektrischem Strom, so daß ein elektrolytischer Vorgang zwischen dem Stahl und den Materialien des Schmelzbades verursacht wird.

Im Fall der Pulverzementation wird der zu beschichtende Stahl in eine pulvcrförmige Masse eingebettet, welche die vorerwähnter verschiedenen Materialien einschließlich eines schichtbildenden Grundelementcs enthält, oder mit einer pastenförmigen Masse überzogen, welche diese Materialien enthält, und dann auf einer erhöhten Temperatur gehalten.

Im Fall des Gasphasenverfahrens wird die Stahlgrundlage in eiticr gemischten Gasatmosphäre erwärmt, welche ein gasförmiges Halogen, etwa Fluorid oder Chlorid der karbidbildenden Elemente und ein Trägergas enthält, etwa Wasserstoff, Argon od. dgl.

Im Verlauf der Diffusionsbehandlung kann das Karbid durch Reaktion des Vanadiums oder des entsprechenden Elementes der Gruppe mit dem Kohlenstoff im Stahl während des Diffusionsvorganges gebildet werden. Falls jedoch erforderlich, kann den für die Diffusionsbehandlung vorgesehenen Materialien eine zusätzliche Menge Kohlenstoff zugesetzt werden, die für eine ausreichende Bildung von Karbid genügt. Unior normalen Bedingungen reicht es allgemein aus, wenn die Karbid-Beschichtung im wesentlichen ausschließlich auf dem Arbeitsteil des Kammdrahtes ausgebildet wirci

!m folgenden werden mehrere bevorzugte Zahlenbeispiele gegeben, welche das Verständnis der Eigenschaften und Wirkungsweise eines cifindungsgemaßen Kammdrahtes erleichtern sollen.

Beispiel

F.in ähnlicher Kammdraht wurde aus 1,2% Kohlenstoff-Stahl hergestellt und auf den in F i g. J gezeigten Jigger aufgespult. Dieser Draht wurde in ein geschmolzenes Salzbad von 950'C Ib Stunden lang getaucht. Das Bad bestand aus 5,6 kg Borax und 1,4 kg Ferro-Vanadium Legierung, die 52% Vanadium enthielt. Sodann wurde der Draht aus dem Bad herausgenommen, in der obenerwähnten vVe'>? gekühlt und mit warmem Wasser gewaschen.

In F i g. 5 ist eine Mikrophotographie mit 200facher Vergrößerung von Hind reproduziert dargestellt. Die Figur zeigt, daß eine Schutzschicht mit glatter Oberfläche und im wesentlichen einheitlicher Dicke gebildet worden war, die etwa 8 Mikron betrug. Untersuchungen im Elektronenmikroskop und von Röntgcnbeugiingsspektren zeigten, daß die Schutzschicht im wesentlichen aus Vanadiumkarbid bestand. Die Oberflächenhärte wurde mit etwa Hv 3000 gemessen.

Die Untersuchungen und Beobachtungen zeigten, daß der Bereich des Stahlgrundes, der in der Nähe der Schutzschicht lag, Einwanderungen von Vanadium aufwies.

NnrhHem (\rr Hf»rnr! !'C'.i'hichtete Kauimcliaht in der obenerwähnten Weise Abnutzungsprüfungen unterworfen worden war, zeigten sich im wesentlichen keine Abnutzungen an dem Arbeitsteil des Drahtes.

Bei praktischer Benutzung des Drahtes auf einer of-

enen Spinnmaschine forllaufend über etwa 200 Stunden zeigten die Sägczähne keine merkliche Abnutzung und behielten im wesentlichen ihre reguläre Fascröffnungsfunktion.

Zum Vergleich wurde ein Metalldraht aus Sti'.hl mil einer Mischung aus 8% Kobalt und dem Rest Wolframkarbid oder einer weiteren Mischung von 25% Wolframkarbid, /% Nickel und dem Rest Wolfram-Chrom-Karbid auf seinem Sägezahnarbeitsabschnitt besprüht, um eine Schutzschicht zu bilden. Dieser Draht wurde dann in der Praxis auf einer offenen Spinnmaschine benutzt. Diese Drähte waren etwa 3000 Stunden I praktischen Einsatz. Im Vergleich mit den crfir gemäßen Metalldrähten, die vorstehend bescl worden sind, führte die Verwendung dieser n<

s kannten Verfahren hergestellten Drähte zu erhe Garnbrüchen und der Entwicklung von Flau durch sich eine sehr schlechte Garnqualität ergi scr Nachteil kann durch die rauhen Oberfläcl hältnisse der Schutzschicht bei dem dem Ste

ίο Technik entsprechenden Draht verursacht sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kammdraht für Kratzengarnitur od. dgl. aus einem Trägerabschnitt und daran angeformten Zähnen aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Zähne eine glatte Oberflächenschicht aufweisen, die aus einem Karbid einer Vanadium, Niob und Tantal umfassenden Gruppe besteht.

2. Kammdraht nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Stärke im Bereich von 8 bis 20 μηπ hat.

3. Kammdraht nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Oberflächenschicht von etwa 8 μηι.