DE4335538A1

DE4335538A1 - Spinnring mit Verschleiß-Schutzschicht und Einlaufschicht

Info

Publication number: DE4335538A1
Application number: DE19934335538
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Funk
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1992-11-04
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1994-05-05
Also published as: JPH06192921A

Description

Die Erfindung betrifft einen Spinnring, bei dem mindestens der Kontaktbereich mit dem Läufer aus Metall-Phosphor mit eingelagertem feinkeramischen Korn besteht, sowie eine Ring spinnmaschine, in der eine Anzahl von Spinnringen zum Auf wickeln von Fäden verwendet wird.

Bei der Entwicklung von Spinnringen geht es neben der Ver besserung der Form um eine Steigerung der Verschleißfestig keit der Oberfläche und eine Verkürzung der Einlaufzeit.

Der Verschleißmechanismus hängt u. a. vom Wechselspiel zwi schen Spinnring und dem von ihm geführten Läufer ab. Wenn die Oberfläche des Spinnrings einmal Schädigungen aufweist, führt dies zu einer Beeinträchtigung der Stabilität des Läu fers auf seiner Bahn und zu einer erhöhten Flächenbelastung an der Kontaktstelle Ring-Läufer, wodurch es punktuell zu Spitzenbeanspruchungen am Spinnring mit verstärktem Ver schleiß kommt. Andererseits wird der Läufer dabei rasch so weit geschädigt, daß er durch einen neuen ersetzt werden muß.

Bei der Oberflächenbehandlung des Spinnrings bietet sich die Beschichtungstechnik an, wobei Metall-Phosphor-Legierungen, verstärkt durch metallische bzw. keramische Dispersionen, vorzugsweise in Bädern auf die Lauffläche des Spinnrings aufgebracht werden. Im folgenden werden diese Metall-Phos phor-Dispersions-Schichten mit MPD bezeichnet.

In der Europäischen Patentschrift Nr. 0 201 602 werden MPD vorgeschlagen, welche die Verschleißfestigkeit des Rings erhöhen und die Einlaufdauer verkürzen sollen. In der er wähnten Schrift wird beispielsweise vorgeschlagen, in einer Nickel-Matrix, die Nickel-Phosphor enthält, feinkeramisches Korn zur Steigerung der Härte der Schutzschicht einzulagern.

Das Problem solcher MPD-Schichten besteht in der Praxis da rin, daß die Dispersionen (eingelagertes feinkeramisches Korn) eine äußerst hohe Härte aufweisen und damit abrasiv auf den Läufer wirken. Nach der Beschichtung stehen immer einzelne Körner aus der Schicht hervor. Ohne zusätzliche Schleif- oder Polierbehandlung würde der Läufer deshalb sehr schnell abgenutzt werden.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, den Aufbau der Be schichtung so zu verbessern, daß die Einlaufzeit eines neuen Spinnrings stark verkürzt, die Lebensdauer der Ring beschichtung stark erhöht und die abrasive Wirkung der Schicht am Läufer bzw. umgekehrt verringert wird. Diese Aufgabe wird durch eine zusätzliche Deckschicht auf der Oberfläche des Spinnrings gelöst, die bevorzugt aus Me tall-Phophor besteht und auf eine Grundschicht aus MPD auf gebracht wird. Beide Schichten haben bevorzugt einen Min destgehalt von 4% Phosphor. Als Metall kommen Nickel, Ko balt, Eisen oder Kombinationen der erwähnten Metalle, also Nickel-Kobalt, Kobalt-Eisen, Nickel-Eisen, oder eine Legie rung aus allen drei Metallen in Frage, wobei jeweils der erwähnte Mindestgehalt an Phosphor vorhanden sein muß. Zur Abscheidung der Metallschicht mit dem hohen Phosphoranteil bietet sich vor allem ein elektrolytisches Verfahren an. Falls ein Phosphorgehalt von weniger als 10% für eine An wendung des Spinnrings genügt, kann die Schicht auf dem Spinnring auch durch ein nichtelektrolytisches Verfahren abgeschieden werden.

Die Metall-Phosphor-Grundschicht ist beispielsweise durch Siliziumkarbid verstärkt. Im Gegensatz zu einem herkömmlich beschichteten Spinnring wird das aus der Schicht vorstehende feinkeramische Korn durch die Deckschicht vollkommen zuge deckt. Der schnelle Einlauf erfolgt innerhalb der Deck schicht, die deshalb auch als Einlaufschicht bezeichnet wird. Die Dicke der Einlaufschicht beträgt mindestens 3 bis 5 µm. Mit zunehmender Betriebszeit ergibt sich ein geringer Verschleiß zunächst an der Deckschicht, wobei sich der Läufer immer mehr den Spitzen der Partikel aus feinkera mischem Korn annähert. Die Erwärmung des Spinnrings unter der Reibbeanspruchung durch den Läufer führt dazu, daß das feinkeramische Korn aufgrund der übertragenen Reibungswärme sich so umwandelt, daß die Härte abnimmt und ein für den Läufer erträglicher Verschleißwiderstand resultiert. Dies ermöglicht es, den Läufer auf einer sehr verschleißfesten, aber auch aggressiven Oberfläche zu betreiben. Die Grund schicht aus MPD wird in einer Dicke von vorzugsweise 5 bis 25 µm aufgebracht, wobei wie erwähnt in dieser Schicht feinkeramisches Korn enthalten ist. Die Deckschicht, bevor zugt aus Nickel-Phosphor, weist mit Vorteil eine Schicht dicke von 3 bis 5 µm auf. Im Prinzip ist die Herstellung dieser Doppelschicht auch in einem Verfahrens schritt mög lich, indem durch geeignete Badführung in der Endphase der Beschichtung der Anteil der eingebauten Dispersionen auf Null gedrückt wird. Ebenso ist ein gradueller Übergang von einem bestimmten Volumenanteil an Dispersionen auf Null möglich.

Die Spinnringe werden vor der Beschichtung durch die Grund schicht und die zusätzliche Deckschicht auf eine Rauheit R_a = 0,1 . . 0.2 µm feingeschliffen. Für eine Behandlung der Spinnringe kommt auch ein Gleitschleifverfahren in Frage.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren im ein zelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch einen Spinnring,

Fig. 2 das Detail A aus Fig. 1 im vergrößerten Maßstab.

Der Spinnring 10 mit der strichpunktierten Außenkontur trägt die Grundschicht 14 mindestens im Bereich, in dem er mit dem Läufer 12 in Berührung kommt. Es ist auch möglich, den Spinnring in diesem Bereich insgesamt nur aus dem Mate rial der Grundschicht 14 herzustellen. Die Grundschicht ist durch ein feinkeramisches Korn 15 mit den Partikeln 15a, 15b durchsetzt. Es ist möglich, daß einzelne Partikel 15b aus der gestrichelt dargestellten Oberfläche der Grundschicht 14 wie in Fig. 2 dargestellt herausragen. Die Deckschicht 16 ist wenigstens so dick auszuführen, daß die Partikel 15 vor dem Einsatz des Spinnrings in einer Ringspinnmaschine voll ständig zugedeckt sind, so daß sie unmittelbar nach Inbe triebnahme der Spinnmaschine nicht mit dem Läufer 12 in Be rührung kommen.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, kann eine Berührung zwischen einem Partikel 15b eines feinkeramischen Korns und dem Läu fer 12 erst stattfinden, wenn im Zuge des Betriebs des Spinnrings mit dem Läufer 12 die Deckschicht 16 an der Stel le A um das Maß h dünner geworden ist. Sobald der Ver schleiß an der Deckschicht 16 das Maß h übersteigt, reibt der Läufer 12 bei jedem Vorbeilauf an der Spitze des Parti kels 15b, so daß die Spitze des Partikels bei fortschrei tendem Verschleiß allmählich abgetragen wird. Das die Spitze des Partikels 15b umgebende Material der Deckschicht 16 verhindert, daß der Läufer 12 an dieser Stelle über mäßig abgenutzt wird. Die Oberflächenhärte des Läufers 12 liegt im Bereich der Härte der Grundschicht 14, ist aber viel kleiner als die Härte des feinkeramischen Korns 15. Aufgrund der Wärmeentwicklung in der Berührungszone zwischen dem Läufer 12 und der Deckschicht 16 wird die Struktur der Partikel 15a, 15b so verändert, daß deren Härte abnimmt. Dies hat zur Folge, daß die Spitzen der Partikel 15a, 15b weniger abrasiv auf den Läufer 12 wirken, sobald sie nach einem teilweisen Abtrag der Deckschicht 16 mit dem Läufer 12 in Berührung kommen, und ihrerseits leichter abgeschliffen werden können. Auf diese Weise kann der Einlaufvorgang eines neuen Spinnrings 10 innerhalb kürzerer Zeit und mit höherer Gleitgeschwindigkeit des Läufers 12 gegenüber dem Ring 10 abgeschlossen werden.

Legende

10 Spinnring
11 Faden
12 Läufer
14 Grundschicht
15 feinkeramisches Korn
15a Partikel
15b Partikel
16 Deckschicht

Claims

1. Spinnring für eine Ringspinnmaschine, bei dem zumindest die Berührungsfläche des Spinnringes (10) mit dem Läufer (12) aus einer Metall-Phosphor-Schicht (14) besteht, in die feinkeramisches Korn (15) eingelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundschicht (14) eine zu sätzliche Deckschicht (16) aufgebracht ist.

2. Spinnring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht (14) zwischen 5 und 25 µm stark ist.

3. Spinnring nach einem der vorstehenden- Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphorgehalt mindestens 4% und bevorzugt über 12% Gewichtsanteil beträgt.

4. Spinnring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Metall-Phosphor-Schicht (14) Silizium-Karbid eingelagert ist.

5. Spinnring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (16) aus Metall- Phosphor besteht.

6. Spinnring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalle Nickel, Kobalt oder Ei sen bzw. Kombinationen dieser Metalle, also Nickel- Kobalt, Kobalt-Eisen, Nickel-Eisen oder Nickel-Kobalt- Eisen verwendet werden.

7. Spinnring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (16) bevorzugt 3 bis 5 µm stark ist.

8. Spinnring nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (16) so stark ge wählt wird, daß aus der Grundschicht (14) hervorste hende Partikel (15b) des feinkeramischen Korns (15) durch die Deckschicht (16) völlig eingeebnet sind.

9. Verfahren zum Beschichten eines Spinnrings nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Grundschicht (14) und der Deckschicht (16) in einem Arbeitsgang durch eine entsprechende Bad führung bewirkt wird, bei der in der Endphase der Be schichtung der abgeschiedene Volumenanteil an Dispersi onen auf Null gedrückt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Volumenanteils von einem bestimmten Wert auf Null graduell - durch geeignete Badführung - erzeugt wird.

11. Ringspinnmaschine mit Spinnringen nach einem der An sprüche 1 bis 8.