TWI343953B - Ring traveler and method for producing it - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 :發明係有關於一種用於環錠式精紡（―一 :% 錠撚線（ringtWisting)機器的鋼絲圈（ringtraveler)， 以及其製造的方法。 【先前技術】 環錠式精紡與環錠撚線機器之鋼絲圈，是以高速（3

綠=see•至5 Q/see.)在相對應之環錠式精纺或環錢撚 舖杰的鋼領（ring)上移動。在鋼絲圈與鋼領之間的接 觸面'以及在鋼絲圈與紗線之間的接觸面，兩者均受到了 向磨耗。《而，為了要提高產率，就會需要高度較高且逐 漸增加的鋼絲圈運轉速度。#由達到較長的服務壽命，進 而使成本在同一時間内降低。 任過去幾年，藉 ，，卜卬啤·=*=· π <备的柯料之後，就

有可能達到其運轉及操作之特性上明顯的改良。然而，在 速度高達4 0 /sec.以上的鋼絲圈的例子當中，就沒辦法 在紗線通路以及鋼領接觸面上，獲得充分改良的抗 性。 DE 35 45 484敘述了 一種用於紡絲機器的鋼絲圈，該 鋼絲圈運載著一層陶瓷覆蓋層覆蓋層’覆蓋著至少一個表 面區域’其係與該鋼領相接觸。該陶免覆蓋層係由選自^ 下列之一層或更多層所構成：碳化物層，諸如SiC、Tic、 ZrC;氮化物層，諸如TiN、TiCN、ZrN;氧化物層；諸如 ai2〇3、zr〇3、Si02;或硼化物層；諸如丁出2與Ζγβ2。利 1343953 用CVD或者是PVD方法的方 、 將该陶瓷層塗佈於該 核〜上。隨即將該經塗佈之鋼絲圏 〜N吁人及研磨。过故 化鈦物層與氮化鈦層具有19〇〇 僧。亥反 王HV的硬度。 CH 487 535敘述了 —種用於 她.哭沾μ从m ^ 狄式精紡或％錠撚線 機益的鋼絲圈，該鋼領及/或鋼 物的塗層加以塗佈。 圈…層氧化鈦氛化 CH 589 723敘述了一種碳化物、 山 來塗佈無機基板的方法。 大 厌化物 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種用於 綠嬙AW M m 狄八精紡或環錠撚 線機。。的鋼絲圈，其具有經改良至 ^ ^ ^ 1又佳％度的運轉及操作 特ί·生。更進一步而言，係界 的方法。 楂用於製造此種鋼絲圈 此目的是藉由具有如申請專利範圍第丄項中所之 鋼絲圈’以及藉由如申請專利範圍第12射所界 方法而達成。較佳之具體態樣係為附屬項之標的物。 核心根=發：之鋼絲圈’具有-個由含鐵材料所構成的 二、、至^、在該運轉面之區域中具有—層覆蓋層，兑會 線=切紡或環錢撚線機器之鋼領上滑動，或者是將紗 钦gulde) °該覆蓋層包含了細微結晶之TicN (碳 欽）、CrN (氮化絡）、或VC (碳化鈒）。 内部晶形式之該覆蓋層的結果，就是該覆蓋層的 該二 因此沒有產生微裂縫。當產生微裂縫時， 〆後盖層總會有破裂的風險，特別是當該鋼絲圈被放在適 1343953 :圈：:一定要交換這些铜絲圈…，本發明之鋼 :圈在々'線通路以及鋼領接觸面上均具有大幅改良的抗磨 性。磨耗率’相較於具有傳統间究層之鋼絲圈，電鑛或 =分散塗層，下降了大·約跳，而鋼絲圈的可用壽命則延 、了 3至1 0倍，也就是說，500— 15〇〇操作小時。因此 ^乍成本也大幅降低。因為該覆蓋層，本發明之鋼絲圈才 具有良好的抗磨耗性以及抗腐蝕性。 在-個較佳具體態樣當中，該覆蓋層包含了細微結晶 之TICN’特別較佳的是醇的細微結晶TICN，其具有2600至 6〇二之HV 0.025的硬度。TiCN是很硬的，同時也是相 對較具f讀的，使其得以特料用於作為本發明之鋼絲圈 的覆蓋層。 在個較佳具體態樣當中，係將一層中間層（其包含 Ti=)塗佈於該覆蓋層與核心之間，作為黏著性促進劑。 也疋可以使用其他的氮化物來取代TiN，諸如CrN。該氮 _ 鈦層具有對含鐵材料之極優異的親和力，因此從長遠看 來能增加鋼絲圈的穩定性。因此，（舉例來說）可以預防 材料的破裂。該中間層可以是單股或者是多股的。該覆蓋 =疋由細微結晶之碳氮化鈦所構成可輕易地將氮化鉻或 蚊化釩塗佈至包含氮化鈦的中間層上。 本發明之鋼絲圈的覆蓋層可以是單股或者是多股的。 在一個較佳具體態樣當中，其係為多股的。該覆蓋層具有 ◦ 1至2 〇 的厚度’較佳為4至1 〇 μηι的厚度。該 後盖層厚度越厚’該鋼絲圏之抗磨耗性就越高。 在 於該核 當中，係將該覆蓋屬塗佛 塗佈至該中間層上。 一個特別較佳之具體態樣 心之整個面積上方或者是 該鋼絲圈之含鐵材料可以是任何希冀形式的鋼材，但 是該鋼絲圈的核心特別適當是由一種未合金化的工具鋼、 冷加工鋼材、彈簧鋼、或高速鋼所構成。 本务明之鋼絲圈是藉由至少部份以覆蓋層覆蓋之核心 所瓜成。在此例子當中，普止 Ί J卞田T 首先’將該核心於一反應腔室當 中加熱至70〇°C至1 。„ 00 c。隨即，再將一析出氣體導入至 該，應腔室之中，使得具有細微結晶之碳氣化鈦、氣化鉻、 或厌化釩6¾ $ ’被塗佈至該核心的表面上。之後，再將 •玄’二k佈之鋼絲圈於保護性氣體之下緩慢冷卻2至4小 時。該經塗佈之鋼絲圈於保護性氣體之下的緩慢冷卻，構 成了必要的方法步驟，因為只有以這種方4，才有可能碟 :所獲侍之覆盍層具有結晶化的針頭結構，也就是精細結 晶，也因此具有非常低的内部應力。 在個奴佳具體態樣當中，將該經冷卻之鋼絲圏進行 後硬化處理（posthardened)，其中係將硬化溫度適應該核 U石反上，例如在8 4 0 t下維持3 〇分鐘。 在更進一步之較佳具體態樣當中，係將該經後硬化處 理之鋼絲圈於一熱浴當中進行淬火（溫度為8 0 °C的油； 或者是1 70 — 260。(：的熱浴），並且在200至35 〇 C下進行回火〇 , 5至丄.5小時，也就是進行熱處理。 因此该鋼絲圈就會獲得較優異的韌性及彈性因此確保該 鋼’糸圏之較長的操作時間，並且在層黏著性上具有高的利 1^43953 益效果。 在本！明之較佳具體態樣當中，係額外地將該鋼絲圈 主表面纟塗佈之前及/或之後，進行抛光，而能獲得一 ;月乂線表面。適當的拋光裝置為（舉例而言）含有鑽石 之聚糊或研磨劑’其具有高於該覆蓋層的硬度。 在塗佈以前，理想的狀況是將該核心進行去污。

本發明之鋼絲圈可以運用在紡紗軋機以及撚線軋機兩 者之中。其良好的運作特性，諸如良好的滑動以及低磨耗， 在與經塗佈之鋼領合作下都會產生特別有益處的效果，但 疋其同樣可以被運用在其他的鋼領上，例如經燒結或未經 塗佈的鋼領上。 本發明之具有細微結晶之碳氮化鈦覆蓋層的鋼絲圈， 可以加以普遍地使用’但是其特別適用於暴露在相對高之 力的鋼絲圈上、或者是當缺少潤滑的時候。 本發明之具有細微結晶之碳化釩覆蓋層的鋼絲圈，同 樣也可以加以普遍地使用’但是其特別較佳的運用是冬在 春 非常尚的運轉速度下進行加工時’因為該細微結晶之碳化 釩覆蓋層極硬，也就是3000 — 4000HV的硬度。原則上， 在這也同樣可以設想使用粗晶粒之碳化釩覆蓋層。 本發明之具有細微結晶之氮化鉻覆蓋層的鋼絲圈，同 樣也可以加以普遍地使用’但疋其特別較佳的運用是在製 造混紡紗上，因為該覆蓋層具有高度的抗腐触性，以及製 造合成紗線、柔軟劑、以及含氱纖維（其當然會增加腐蚀）。 原則上，在這也同樣可以設想使用粗晶粒之氤化鉻覆蓋潛。 9 1343953 【實施方式】 〇卜圖h與lblH示了；的鋼絲 地運用在環鍵式精紡 緣鋼領上。相形之下，圖i C至工f，=線 以及鉤子形狀的鋼絲圈 Λ ^ ,n , , Uc〜l〇f。鋼 1 0 d係運用在傾斜—凸緣的鋼領上

運用在圓錐形式運轉的凸緣鋼領上，而：絲 用在垂直運轉之凸緣鋼領上。 ◦卜10【的那些區域’在操作期間會形 緣鋼領上的運轉面，並且在每—個例子中都 確認。因此，關於c —型鋼絲圈i 〇 a、1 幾何結構’兩個侧面a、b，均可你生 J J 馬一運 凸緣或鉤子凸緣、以及s u鋼絲圈丄〇 C — 當中，該運轉面的區域X是藉由形狀來清楚

1 a至 a - 1 10b T型凸 形狀、 0 c與 0 e係 f係運 絲圈1 在該凸 來加以 因為其 在把手 的例子 圈1 〇 0 a、 機器之 了把手 絲圈1 絲圈1 圈1 0 鋼 成滑動 利用1 Ob， 轉面。 1 0 f 定義。 本發明之鋼絲圈10或l〇a — l〇f ，可以在圖工 〇 a — 1 ◦ f中所顯示之具體態樣、或者是任何—種希冀 之更進一步的具體態樣裡製造。 本發明之鋼絲圈1 〇具有一未經塗佈的核心2 〇，其 係由一種含鐵材料所構成。將一層由細微結晶之氮化絡、 碳化釩、或碳氮化鈦所構成之覆蓋層2 4，放置在該核心 上’至少在該運轉面的區域1之中，後者係在環錠式精纺 或環錠撚線機器之鋼領上導針。該紗線通路在此例子中係 © 10 1343953 0 f的區域當中，命名為 位於區域該鋼絲圈1 〇 a — 4 〇 在該運轉面1的區域當中， 一個内部（命名為^忒鋼絲圈1 〇的 …名為3 )必須要具有抗磨 良好的滑動特性，因此具有一層 並且要具備 力情況之下，兮細处m 瓜廣在適當的紗線張 力滑况之下，違鋼絲圈可以沿著一鋼領運 使其得以證明提供一層覆蓋層於兩個端點面2是 。 的=係顯示穿過未經處理過之鋼絲圈1 ◦的核心2 0 -金：：咬;:：：：0之含鐵材料21較佳係為-種未經 :種夫人ί 鋼’在㈣情形了，該含鐵材料係為 。化的工具鋼、冷加工鋼材、或者是高速鋼。嗜 =係為或者是可以在塗佈以前進行硬化或不進行硬化處

在一個較佳具體態樣當 月ij進行抛光。該核心在塗佈 進行去污。藉此確保在該核 性。 中，该核心之表面係在塗佈以 以前，理想的狀況是將該核心 心上之覆蓋層的最理想層黏著 圖3顯示穿過本發明之鋼絲圈的第一具體態樣的一部 伤/、中忒覆蓋層係直接安置在該核心之上。在較佳的情 /下係利用一層覆蓋層2 4塗佈於該鋼絲圈之整個面積 上雖；，、;'要在只有受到南度機械及/或化學應力的區域上 提供覆蓋層2 4也是有可能的。如以上所提及，在圖丨下， 特別是該運轉面丨的區域中，該鋼絲圈丄〇的一個内部 (°P名為3 )必須要具有抗磨耗性，並且要具備良好的滑 1343953 動特性，因此具有一層覆蓋層。同樣可以證明提供一層覆 羞層2 4於兩個端點面2是有利的。 獲得了本發明之鋼絲圈其中較佳係將經硬化、拋光、 以及去污的核心於—反應腔室當中加熱至7〇〇至丨2〇〇 C °在此例子當中’將該核心中的硬度降低至HV 100 — 400 °之後’再將—析出氣體導入至該反應腔室之中，根 據CVD方法（化學氣相沉積）。如果該覆蓋層包含了碳 氮化銥’則該所使用之析出氣體則為CH3CN與TiCl4。在 製造氮化鉻層或碳化釩層中所使用的析出氣體，對於熟習 该項技術者而言係為習知的。在此例子當中，係將一層具 有細微結晶之碳氮化鈦、氮化鉻、或碳化釩，塗佈於該核 心之表面上。可運用此方法不只一次，以獲得複數股的覆 盘層。在個別股之覆蓖層的運用之間，每一個例子當中較 佳是將該覆蓋層進行冷卻。之後’再將該經塗佈之鋼絲圈 於保護性氣體之下進行冷卻2至4小時，較佳是在氮氣 之下。因此’所獲得之該覆蓋層具有結晶化的針頭結構。 因此’所獲得之鋼絲圈較佳是在之後進行後硬化處理、於 熱浴或熱油中進行淬火、並且在2 8 5。(：下進行回火一小 時。最後，再將該鋼絲圈進行拋光，以獲得精細紗線表面。 圖4顯示穿過本發明之鋼絲圈的第二具體態樣的一部 份，其係將一層中間層26安置在介於該覆蓋層2 4與 核心2 0之間’該核心係由含鐵材料21所構成。在較佳 情形下，該中間層包含了 ΤιΝ。該氮化鈦層具有對含饊材 料之極優異的親和力，因此會增加鋼絲圈内部的層黏著 ⑧ 12 1343953 性。利用相同的方法， , …J 之厚度中向增 加以塗佈，以作為覆蓋層。也就是說，將該較佳經硬化、、 拋光、以及去污的核心於一反應腔室當中加熱至7的t至 120(TC。之後，再將n氣體導人至該反應腔室之中 根據⑽方法（化學氣相沉積）。在較佳的情形下，係 將該中間層安置在該核心之整個面積上，α完全相同於吱 覆蓋層的方式’雖然要在只有受到高度機械應力的點上：

佈該中間層也是有可能的以上所提及。在塗佈該中； 層之後，如以上所敘述，將該覆蓋層塗佈於至鋼絲圈之上曰。 於保護性氣體之下進行緩慢冷卻之後，如果適當的話，將 該鋼絲圈進行後硬化處理、於—油或熱浴當中進行泮火: 回火、及/或拋光。 【圖式簡單說明】 根據本發明之鋼絲圈將參考顯示於圖式中之示範性具 體態樣，來進行更細部的解說，其中： 圖1 a — 1 f顯示了鋼絲圈之各種不同的具體態樣； 圖2顯不了於車削以前穿過鋼絲圈之核心的部份； 圖3顯示了穿過一本發明鋼絲圈之第一具體態樣的部 伤其中係將該覆蓋層直接塗佈於該核心上； 圖4顯示了穿過一本發明鋼絲圏之第二具體態樣的部 伤’其中係將該覆蓋層塗佈於一層形成於該覆蓋層與核心 之間的中間層上。 ^ 【主要元件符號說明】 運轉面

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2 3 4 10 2 0 2 1 2 4 2 6 端點面 該鋼絲圈1 0的一個内部 紗線通路所處區域 鋼絲圈 核心 含鐵材料 覆蓋層 中間層 鋼絲圈

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Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 年“月S日修A)正替換頁 1· 一種用於環錠式精纺或環錠撚線機器之鋼絲圈 1〇) ’其具有—個由含鐵材料所構成的核心（20)，有 ::覆蓋層（24)安置在至少部分的該核心上，其㈣覆 曰。3氮化鉻、石反化釩或碳氮化鈦且具有針頭狀結晶結 2.根據申請專利範圍第i項之鋼絲圈（1〇)，其中該 覆蓋層（24)係為單股。 3·根據申請專利範圍第1項之鋼絲圈（10)，其中該 覆蓋層（24 )係為多股。 4. 根據中請專利範圍帛i至3項中任—項之鋼絲圈 (ίο)，其中係將-層中間層（26)安置在該覆蓋層（24) 與該核心（20)之間，該中間層係選自於氮化鈦和氮化鉻的 群組中。 5. 根據申請專利範圍第i至3項中任一項之鋼絲圈 (1 〇 )，纟中該覆蓋層（24 )係安置在該核心（2〇 )之整 個面積上。 6. 根據申請專利範圍帛】至3 $中任一項之鋼絲圈 (10)，纟中該核心（20)之含鐵材料係為—種未合金化 的工具鋼、冷加工鋼材、彈簧鋼、或者是高速鋼。 7. 根據申請專利範圍第i至3項中任_項之鋼絲圈 (10)，其中該覆蓋層具有（Mi2〇pm之厚度。 8_根據申請專利範圍第丨i 3項中任一項之鋼絲圈 (10)，其中係將該鋼絲圈之覆蓋層（24)進行拋光。 15 1343953 -----—— 年丨丨月h修⑻正替換頁 9.根據申請專利範圍第1至3 ~---- 只r任一項之鋼絲圈 (10)，其中該覆蓋層（24)具有2600至40〇〇之Ην〇 〇25 的硬度。

   1 0. —種用於生產具有核心（20 )之鋼絲圈（1 〇 )的方 法，該核心（20 )係由含鐵材料所構成，至少有部分的該 核心是被一層覆蓋層（24)所覆蓋，該覆蓋層（24)包含 碳氮化鈦（TiCN)、氮化鉻（CrN)或碳化釩（vc)，在 此方法中，係將該核心於一反應腔室之中加熱至7〇〇〇C至 1 2 00°C，將析出氣體導入至該反應腔室之中，使得將一層 覆蓋層（24 )塗佈於該核心的表面上，並且將該經塗佈之 鋼絲圈加以冷卻，其甲係將該鋼絲圈於保護性氣體之下進 行冷卻2至4小時。 根據申請專利範圍第1〇項之方法，其中該析出氣 體包含乙腈（Ch3CN)以及四氣化鈦（TiCi4)。 12·根據申請專利範圍第10或丨丨項之方法，其中係將 層中間層安置在該核心之上，而該中間層係由氮化鈦或 氮化鉻所構成。 •根據申请專利範圍第丨〇項之方法，其中係將該經 冷卻之鋼絲圈進行後硬化處理。 I4.根據申請專利範圍第13項之方法，其中將該經後 更化處理之鋼絲圈於—熱浴當中進行淬火，並且在200 -35〇°c的溫度下進行回火Q 5至15小時。 16 1343953 月r口修(¾正替換頁 十一、圖式： 如次頁。

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