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Dokumentenidentifikation DE19527273A1 14.03.1996
Titel Spinnring
Anmelder Maschinenfabrik Rieter AG, Winterthur, CH
Erfinder Funk, Wilhelm, Kreuzlingen, CH
Vertreter Weiss, P., Dipl.-Forstwirt Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 78234 Engen
DE-Anmeldedatum 26.07.1995
DE-Aktenzeichen 19527273
Offenlegungstag 14.03.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.03.1996
IPC-Hauptklasse D01H 7/60
Zusammenfassung Ein Spinnring für eine Ringspinnmaschine wird mit einer Metall-Phosphor-Schicht bzw. Metall-Bor-Schicht überzogen, wobei der Phosphor-Gehalt 1-4% bzw. der Borgehalt 0,5 bis 4% beträgt. Als Metall werden Nickel, Kobalt oder Eisen sowie Kombinationen derselben verwendet. Die Beschichtung wird galvanisch oder nichtelektrolytisch abgeschieden. Eine derartige Beschichtung eines Spinnrings weist eine gute Härte und Abriebfestigkeit auf, auch wenn die Anlaßtemperatur unter 250°C liegt.
Als Grundmaterial des Ringes werden preiswerte bzw. kostengünstige zu verarbeitende Werkstoffe wie zum Beispiel Aluminium-, Magnesium- und Zinklegierungen oder Kunststoffe verwendet, wobei die Herstellung durch Zerspannung, durch Umformung oder im Gießverfahren möglich ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Spinnring für eine Ringspinnmaschine, in der eine Anzahl von Spinnringen mit Läufern zum Aufwickeln von Fäden verwendet wird.

Bei der Entwicklung von Spinnringen geht es neben der Verbesserung der Form um eine Steigerung der Verschleißfestigkeit der Oberfläche, eine Verkürzung der Einlaufzeit und Verbilligung des Produkts durch Wahl von preiswertem Grundmaterial und/oder durch kostengünstige Herstellung. Üblicherweise wird heute gehärteter Kugellagerstahl oder einsatzgehärteter Stahl als Grundmaterial eingesetzt. Kostengünstiger wären andere Legierungen wie zum Beispiel auf Aluminium-, Magnesium- oder Zink-Basis. Besonders preiswert ist die Herstellung aus Kunststoff, wobei letzterer mit Füllstoffen oder Fasern verstärkt sein kann.

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

Bei der Oberflächenbehandlung des Spinnrings bietet sich die Beschichtungstechnik an, wobei Nickel-Phosphor-Legierungen, vorzugsweise in Bädern, auf die Lauffläche des Spinnrings aufgebracht werden.

Das Problem einer solchen Nickel-Phosphor-Schicht, zum Beispiel Nickel-Phosphor mit 8-10% Phosphor, liegt darin, daß sie zur Erzielung einer ausreichend hohen Härte bei mindestens 300-400°C angelassen werden muß (Fig. 1). Diese hohe Anlaßtemperatur liegt für zahlreiche Grundwerkstoffe auf Aluminium-, Magnesium- oder Zinkbasis oder aus Kunststoff zu hoch, da Verzunderung, Verzug oder Anschmelzen die Folge sein können.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, die Beschichtung so zu verbessern, daß auch auf preiswerten Grundwerkstoffen wie Aluminium-, Magnesium- und Zink-Legierungen oder Kunststoffen eine gute Abrasionsfestigkeit der Schicht bei tiefer Anlaßtemperatur oder ohne Anlassen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Metall-Phosphor-Schicht zumindest an der Lauffläche des Spinnringes gelöst, die mit dem Läufer in Berührung kommt, mit einem Anteil von 1-4% Phosphor oder 0.5-4% Bor. Eine Anlaßtemperatur im Bereich unter 250°C genügt bei Metall-Phosphor-Legierungen, um eine hohe Schichthärte über 750 HV zu erhalten. Bei Metall- Bor-Legierungen kann auf ein Anlassen u. U. völlig verzichtet werden. Als Metall kommen Nickel, Kobalt, Eisen oder Kombinationen der erwähnten Metalle, also Nickel-Kobalt, Kobalt-Eisen, Nickel-Eisen, oder eine Legierung aus allen drei Metallen in Frage, wobei der erwähnte Gehalt an Phosphor oder Bor mit 1% bzw. 0.5% im Minimum vorhanden sein muß. Die Schicht auf dem Spinnring kann durch elektrolytische oder nichtelektrolytische Verfahren abgeschieden werden.

Aus wirtschaftlichen, ökologischen und medizinischen Gründen sind Metall-Phosphor- oder Metall-Bor-Legierungen mit überwiegendem Eisenanteil als Metall besonders interessant. Eisen ist kostengünstig, kann problemlos entsorgt und wiederverwertet werden und weist keine gesundheitlichen Nebenwirkungen auf, wie zum Beispiel das Auslösen von Allergien. Der Eisenanteil der Oberflächenschicht des Spinnrings soll bevorzugt zwischen 20 und 99 Massenprozent betragen. In den Fig. 1 und 2 ist der Härteverlauf HV über der Temperatur der Wärmebehandlung während einer Stunde für Nickel-Phosphor bzw. Nickel-Bor aufgetragen, und zwar für Verbindungen mit 2.5% Massenanteil Phosphor, bzw. 8.5% und 11% in Fig. 1, und 0.5% Bor bzw. 2.5% Bor in Fig. 2.

Die Metall-Phosphor-Beschichtung oder Metall-Bor-Beschichtung kann durch ein feinkeramisches Korn, bevorzugt Silizium-Karbid, verstärkt werden. Zur Verstärkung kommen keramische oder metallische Dispersionen in Frage.

Bezugszeichenliste

10 Spinnring

11 Faden

12 Läufer

14 Beschichtung

15 feinkeramisches Korn

15a Partikel

15b Partikel

16 Grundwerkstoff


Anspruch[de]
  1. 1. Spinnring für eine Ringspinnmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an der Berührungsfläche des Spinnringes mit dem Läufer eine Metall-Phosphor-Schicht aufgebracht ist, mit einem Gehalt von 1-4% Phosphor, oder eine Metall-Bor-Schicht mit 0.5-4% Bor.
  2. 2. Spinnring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung zwischen 5 und 100 µm stark ist.
  3. 3. Spinnring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall, Nickel, Kobalt oder Eisen bzw. Kombinationen dieser Metalle, also Nickel-Kobalt, Kobalt-Eisen, Nickel-Eisen oder Nickel-Kobalt-Eisen verwendet werden.
  4. 4. Spinnring nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verstärkung der Schicht mittels keramischer oder metallischer Dispersionen.
  5. 5. Spinnring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Metall-Phosphor-Schicht feinkeramisches Korn, bevorzugt Silizium-Karbid, eingelagert ist.
  6. 6. Spinnring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial des Spinnrings aus einer Aluminium- oder Magnesium- oder Zinklegierung oder aus Kunststoff mit und ohne Füllstoffe bzw. Fasern besteht.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung eines Spinnringes nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial des Spinnrings durch spannende Bearbeitung, durch Umformung oder durch ein Gießverfahren geformt wird.






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