EP3052684B1 - Spinn- oder zwirnring - Google Patents

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EP3052684B1
EP3052684B1 EP14790712.5A EP14790712A EP3052684B1 EP 3052684 B1 EP3052684 B1 EP 3052684B1 EP 14790712 A EP14790712 A EP 14790712A EP 3052684 B1 EP3052684 B1 EP 3052684B1
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EP
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hard chrome
ring
ring according
layer
dispersion layer
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EP14790712.5A
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EP3052684A1 (de
Inventor
Markus Dippel
Jörg KÄGI
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Braecker AG
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Braecker AG
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Publication date
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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H7/00—Spinning or twisting arrangements
    • D01H7/02—Spinning or twisting arrangements for imparting permanent twist
    • D01H7/52—Ring-and-traveller arrangements
    • D01H7/60—Rings or travellers; Manufacture thereof not otherwise provided for ; Cleaning means for rings
    • D01H7/602—Rings

Definitions

  • the invention relates to a spinning or twisting ring for a ring spinning or a ring twisting machine.
  • Spinning rings are used in so-called ring spinning machines and twisting rings in so-called twisting machines.
  • the spinning or twisting rings cooperate with attached ring travelers.
  • the ring travelers rotate, entrained by held by the ring traveler thread, at high speeds on an upper side of the spinning rings, the so-called ring crown, which leads to high loads on the contact surfaces of the spinning rings. For this reason, the quality of the surface is given particular importance in the production of spinning or twisting rings.
  • a ring for a ring spinning or a ring twisting machine must have in addition to a precisely machined shape adapted to the requirements, optimized surface to allow a ring traveler, which rotates at high speed on the ring, a quiet and low-wear as possible. Due to the rapid circulation of the ring traveler on the spinning ring locally temperatures of over 400 ° C may occur, which represents an additional requirement on the nature of the surface of a spinning ring.
  • a web is provided, which can end in a foot flange.
  • the ring crown as well as the foot flange, or in the absence of foot flange of the web, are manufactured in various designs, each in shape and geometry adapted to the requirements of the corresponding machine.
  • spinning rings and twisting rings are summarized under the term spinning ring.
  • the object of the invention is to provide a spinning ring in which a surface is provided which opposes the ring traveler only a low running resistance, regardless of a fiber lubricating film.
  • the object is solved by the features in the characterizing part of the independent claim.
  • a novel metallic coating of the metallic core of the spinning or twisting ring is proposed, wherein the metallic coating is formed as at least one hard chrome dispersion layer consisting of chromium with intercalated hexagonal boron nitride.
  • Particles of hexagonal boron nitride are embedded in the hard chromium dispersion layer applied to the core.
  • dispersion particles of hexagonal boron nitride dispersed in the hard chromium dispersion layer statistically, there are always some on the surface of the hard chromium dispersion layer.
  • Hexagonal boron nitride is so-called "white graphite”.
  • White graphite is a material that has very good lubricating properties, combined with the highest temperature stability of all lubricants up to 600 ° C.
  • the exposed hexagonal boron nitride thus provides lubricating material on which the ring traveler can slide with less wear. The running properties can be determined in this way regardless of the presence of a fiber lubricating film through the yarn.
  • the coating process is basically the same as a known electrolytic hard chrome plating process in a corresponding bath.
  • the dispersing agent in this case hexagonal boron nitride, and other chemicals are added to the bath.
  • the others Chemicals cause the hexagonal boron nitride to be better dissolved in the bath and kept floating, making it easier to incorporate into the growing hard chrome layer.
  • This type of dispersion coatings with a proportion of dispersion materials of up to 40% are known from electroplating.
  • the dispersion solution is kept in motion in the bath.
  • the final result can now be controlled by controlling the parameters current and bath temperature (and stirring speed).
  • the spinning rings to be coated are individually clamped on racks during the coating process.
  • the entire spinning ring is immersed in the coating bath and coated.
  • the metallic coating comprises a hard chrome layer, which is arranged directly on the metallic core, wherein the hard chrome dispersion layer is applied over this first hard chrome layer.
  • composition of the metallic coating of a hard chrome layer with an at least partially overlying hard chrome dispersion layer can be provided by a corresponding procedure, only a portion of the ring with a hard chrome dispersion layer. Also, the hard chrome layer is not necessarily provided on the entire core.
  • the hard chrome dispersion layer is on the contact surfaces between 0.001 mm and 0.060 mm thick.
  • the hard chrome dispersion layer is made with a thickness between 0.020 mm and 0.040 mm.
  • the surface of the spinning ring In order to allow a smooth running of the ring traveler on the spinning ring, the surface of the spinning ring must be as hard and smooth as possible.
  • the surface of the hard chrome dispersion layer has a surface hardness, measured according to Vickers 0.05, of HV 800 to 1,200.
  • the surface roughness Ra is advantageously at most 0.0003 mm.
  • the hexagonal boron nitride is provided in the hard chrome dispersion layer with a incorporation rate of 1% to 30%, preferably 20% to 30%.
  • the hexagonal boron nitride incorporated in the hard chromium dispersion layer has an average particle size of 0.0005 mm to 0.010 mm.
  • the purity of the hexagonal boron nitride used for the coating is greater than 97%.
  • the hexagonal boron nitride used for the coating has a specific surface area of 4 m 2 / g to 30 m 2 / g.
  • the metallic core of the spinning ring is advantageously made of steel, in particular of a tempered steel. Particularly good properties of the spinning ring, when the hard chrome dispersion layer is polished. As a result, the smallest unevenness in the coated surface can be eliminated.
  • the core of the ring may have a surface that has been polished prior to application of the hard chrome dispersion layer.
  • the core can also be coated with a copper or nickel layer, which in turn is polished and on which the hard chrome dispersion layer is arranged.
  • nickel or copper layers on the core and under the hard chrome dispersion layer in corrosive conditions of use of the ring.
  • a hard chrome dispersion layer applied to a polished surface has a very smooth surface, which causes a very smooth running of a ring traveler on the hard chrome plated ring.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Spinn- oder Zwirnring für eine Ringspinn- oder eine Ringzwirnmaschine.
  • Spinnringe werden in sogenannten Ringspinnmaschinen und Zwirnringe in sogenannten Zwirnmaschinen eingesetzt. Dabei wirken die Spinn- oder Zwirnringe mit aufgesetzten Ringläufern zusammen. Die Ringläufer rotieren, mitgeschleppt vom durch den Ringläufer gehaltenen Faden, mit hohen Geschwindigkeiten auf einer Oberseite der Spinnringe, der sogenannten Ringkrone, was zu hohen Belastungen an den Kontaktflächen der Spinnringe führt. In der Herstellung von Spinn- oder Zwirnringen wird aus diesem Grund der Beschaffenheit der Oberfläche besondere Bedeutung zugemessen. Ein Ring für eine Ringspinn- bzw. eine Ringzwirnmaschine muss neben einer präzise gearbeiteten Form eine den Anforderungen angepasste, optimierte Oberfläche aufweisen, um einem Ringläufer, der mit hoher Geschwindigkeit auf dem Ring umläuft, ein ruhiges und möglichst verschleissarmes Laufen zu ermöglichen. Durch das schnelle Umlaufen des Ringläufers auf dem Spinnring können lokal Temperaturen von über 400°C auftreten, welche eine zusätzliche Anforderung an die Beschaffenheit der Oberfläche eines Spinnringes darstellt.
  • Zur Befestigung der Spinn- oder Zwirnringe in der Maschine ist ein Steg vorgesehen, welcher in einem Fussflansch enden kann. Die Ringkrone wie auch der Fussflansch, oder bei fehlendem Fussflansch der Steg, werden in vielfältigen Ausführungen hergestellt, jeweils in Form und Geometrie angepasst an die Anforderungen der entsprechenden Maschine. In der Folge werden Spinnringe und Zwirnringe unter dem Begriff Spinnring zusammengefasst.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Beschichtung oder Behandlung der Oberflächen von Spinnringen bekannt. Beispielsweise beschreibt die WO 99/51802 das Aufbringen einer Hartchrombeschichtung. Hartverchromungen werden in einem elektrolytischen Verchromungsprozess auf Bauteile aufgebracht, meist zum Zweck des Verschleissschutzes. Auch die US 2,970,425 offenbart eine Beschichtung der Oberfläche eines Spinnringes mit einer elektrolytisch aufgebrachten Chromschicht. Nachteilig bei dieser Ausführung einer Hartchrombeschichtung der Spinnringe ist, dass zwar eine harte und verschleissarme Oberfläche geschaffen wird, jedoch die Laufeigenschaften des Spinnringes abhängig sind von einem auf der Ringoberfläche befindlichen Faserschmierfilm, welcher von dem durch den Ringläufer gleitenden Garn hervorgerufen wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spinnring zu schaffen, bei welchem eine Oberfläche geschaffen wird, welche dem Ringläufer nur einen geringen Laufwiderstand entgegensetzt, unabhängig von einem Faserschmierfilm.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs. Zur Lösung der Aufgabe wird eine neuartige metallische Beschichtung des metallischen Kerns des Spinn- oder Zwirnrings vorgeschlagen, wobei die metallische Beschichtung als wenigstens eine Hartchromdispersionsschicht, bestehend aus Chrom mit eingelagertem hexagonalem Bornitrid, ausgebildet ist.
  • In der auf den Kern aufgebrachten Hartchromdispersionsschicht sind Partikel aus hexagonalem Bornitrid eingelagert. Von den in der Hartchromdispersionsschicht verteilten Dispersionspartikeln aus hexagonalem Bornitrid befinden sich statistisch gesehen immer einige an der Oberfläche der Hartchromdispersionsschicht. Bei hexagonalem Bornitrid handelt es sich um sogenannten "weissen Graphit". Weisser Graphit ist ein Material, das sehr gute Schmiereigenschaften, kombiniert mit einer der höchsten Temperaturstabilitäten aller Schmiermittel von bis zu 600°C, aufweist. Das freiliegende hexagonale Bornitrid liefert also Schmiermaterial, auf dem der Ringläufer verschleissärmer gleiten kann. Die Laufeigenschaften können auf diese Weise unabhängig vom Vorhandensein eines Faserschmierfilms durch das Garn bestimmt werden.
  • Das Beschichtungsverfahren erfolgt grundsätzlich gleich wie ein bekannter elektrolytischer Hartverchromungsprozess in einem entsprechenden Bad. Zusätzlich zum herkömmlichen Hartverchromungsprozess werden dem Bad noch das Dispersionsmittel, in diesem Fall das hexagonale Bornitrid, sowie weitere Chemikalien hinzugefügt. Die weiteren Chemikalien bewirken, dass das hexagonale Bornitrid besser im Bad gelöst und in der Schwebe gehalten wird, wodurch es in die wachsende Hartchromschicht besser eingebaut werden kann. Diese Art von Dispersionsbeschichtungen mit einem Anteil an Dispersionsstoffen von bis zu 40% sind aus der Galvanik bekannt. Durch den Einsatz eines Rührwerkes wird die Dispersionslösung im Bad in Bewegung gehalten. Wie bei einer einfachen Hartchrombeschichtung kann nun durch Steuern der Parameter Stromstärke und Badtemperatur (und Rührgeschwindigkeit) das Endergebnis beeinflusst werden. Die zu beschichtenden Spinnringe werden während des Beschichtungsprozesses einzeln geklemmt auf Gestellen gehaltert.
  • Im Regelfall wird der ganze Spinnring, mit Ausnahme der Kontaktstellen an denen er gehalten wird, in das Beschichtungsbad eingetaucht und beschichtet. Es ist jedoch auch denkbar durch eine entsprechende Vorgehensweise oder Halterung der Spinnringe die Beschichtung des metallischen Kerns auf die Kontaktflächen auf denen der Ringläufer am Spinnring entlang geführt wird, respektive deren Umgebung, zu beschränken. Durch diese Vorgehensweise ist ein Teil des metallischen Kerns nicht mit einer Hartchromdispersionsschicht versehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die metallische Beschichtung eine Hartchromschicht, welche direkt auf dem metallischen Kern angeordnet ist, wobei die Hartchromdispersionsschicht über dieser ersten Hartchromschicht aufgebracht ist. Durch diese Vorgehensweise wird die Stabilität der Hartchromdispersionsschicht erhöht, da die Hartchromdispersionsschicht durch die darunterliegende Hartchrombeschichtung gestützt wird. Es ist durch eine derartige Anordnung auch eine dünnere Ausführung der Hartchromdispersionsschicht möglich, als dies bei Weglassen der Hartchromschicht der Fall wäre.
  • Auch bei einer Zusammensetzung der metallischen Beschichtung aus einer Hartchromschicht mit einer zumindest teilweise darüberliegenden Hartchromdispersionsschicht kann durch entsprechende Verfahrensweise nur ein Teils des Ringes mit einer Hartchromdispersionsschicht versehen werden. Auch ist die Hartchromschicht nicht zwingend auf dem gesamten Kern vorzusehen.
  • Vorteilhafterweise ist die Hartchromdispersionsschicht auf den Kontaktflächen zwischen 0.001 mm und 0.060 mm dick. In einer bevorzugten Ausführung wird die Hartchromdispersionsschicht mit einer Dicke zwischen 0.020 mm und 0.040 mm ausgeführt.
  • Um ein ruhiges Laufen des Ringläufers auf dem Spinnring zu ermöglichen muss die Oberfläche des Spinnringes möglichst hart und glatt sein. Vorteilhafterweise weist die Oberfläche der Hartchromdispersionsschicht eine Oberflächenhärte, gemessen nach Vickers 0,05, von HV 800 bis 1'200 auf. Die Oberflächenrauheit Ra beträgt vorteilhafterweise höchstens 0.0003 mm.
  • Um ein vorteilhaftes Verhältnis zwischen Verschleissfestigkeit und Schmiereigenschaften zu erhalten ist das hexagonale Bornitrid in der Hartchromdispersionsschicht mit einer Einbaurate von 1% bis 30%, vorzugsweise 20% bis 30% vorgesehen.
  • Das in der Hartchromdispersionsschicht eingebaute hexagonale Bornitrid weist eine mittlere Teilchengrösse von 0.0005 mm bis 0.010 mm auf. Der Reinheitsgrad des für die Beschichtung verwendeten hexagonalen Bornitrids ist grösser 97%.
  • Um eine entsprechende Wirkung des in die Hartchromdispersionsschicht eingebauten hexagonalen Bornitrids zu erreichen, weist das für die Beschichtung verwendete hexagonale Bornitrid eine spezifische Oberfläche von 4 m2/g bis 30 m2/g auf.
  • Der metallische Kern des Spinnringes ist vorteilhafterweise aus Stahl, insbesondere aus einem vergüteten Stahl. Besonders gute Eigenschaften weist der Spinnring auf, wenn die Hartchromdispersionsschicht poliert ist. Dadurch können kleinste Unebenheiten in der beschichteten Oberfläche beseitigt werden.
  • In einer weiteren Ausführung kann der Kern des Ringes eine Oberfläche aufweisen, die vor dem Aufbringen der Hartchromdispersionsschicht poliert worden ist. Der Kern kann dabei auch mit einer Kupfer- oder Nickelschicht beschichtet sein, welche dann ihrerseits poliert ist und auf der die Hartchromdispersionsschicht angeordnet ist. Besonders vorteilhaft sind solche Nickel- oder Kupferschichten auf dem Kern und unter der Hartchromdispersionsschicht bei korrosiven Einsatzbedingungen des Rings. Eine auf eine polierte Oberfläche aufgebrachte Hartchromdispersionsschicht weist eine sehr glatte Oberfläche auf, was einen sehr ruhigen Lauf eines Ringläufers auf dem derart hartverchromten Ring bewirkt.

Claims (12)

  1. Ring für eine Ringspinn- oder eine Ringzwirnmaschine, mit einem metallischen Kern und einer auf dem Kern aufgebrachten metallischen Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Beschichtung als wenigstens eine Hartchromdispersionsschicht, bestehend aus Chrom mit eingelagertem hexagonalem Bornitrid ausgebildet ist.
  2. Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Beschichtung nur auf einem Teil des metallischen Kerns aufgebracht ist.
  3. Ring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Beschichtung eine Hartchromschicht umfasst, welche direkt auf dem metallischen Kern angeordnet ist, wobei die Hartchromdispersionsschicht über dieser ersten Hartchromschicht aufgebracht ist.
  4. Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartchromdispersionsschicht zwischen 0.001 mm und 0.060 mm dick ist.
  5. Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartchromdispersionsschicht eine Oberflächenhärte HV von 800 bis 1200 und eine Oberflächenrauheit Ra von höchstens 0.0003 mm aufweist.
  6. Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hexagonale Bornitrid in der Hartchromdispersionsschicht mit einer Einbaurate von 1% bis 30%, vorzugsweise 20% bis 30% vorgesehen ist.
  7. Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hexagonale Bornitrid eine mittlere Teilchengrösse von 0.0005 mm bis 0.010 mm aufweist.
  8. Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hexagonale Bornitrid einen Reinheitsgrad von grösser 97% aufweist.
  9. Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hexagonale Bornitrid eine spezifische Oberfläche von 4 m2/g bis 30 m2/g aufweist.
  10. Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Kern aus Stahl ist, insbesondere aus einem vergüteten Stahl.
  11. Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartchromdispersionsschicht poliert ist.
  12. Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kern eine Nickel- oder Kupferschicht vorgesehen ist, auf der die Hartchromdispersionsschicht angeordnet ist.
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