CH708659A2

CH708659A2 - Spinn- oder Zwirnring.

Info

Publication number: CH708659A2
Application number: CH01701/13A
Authority: CH
Inventors: Markus Dippel; Jörg Kägi
Original assignee: Bräcker Ag
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-15
Also published as: EP3052684B1; CN105814248B; CN105814248A; EP3052684A1; WO2015049562A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spinn- oder Zwirnring für eine Ringspinn- oder eine Ringzwirnmaschine. Der Spinn- oder Zwirnring hat einen metallischen Kern und eine auf dem Kern aufgebrachte metallischen Beschichtung. Dabei ist die metallische Beschichtung als wenigstens eine Hartchromdispersionsschicht, bestehend aus Chrom mit eingelagertem hexagonalem Bornitrid, ausgebildet.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen Spinn- oder Zwirnring für eine Ringspinn- oder eine Ringzwirnmaschine.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Beschichtung oder Behandlung der Oberflächen von Spinnringen bekannt. Beispielsweise beschreibt die WO 99/51 802 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] 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% ist 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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 1200 auf. Die Oberflächenrauheit Ra beträgt vorteilhafterweise höchstens 0.0003 mm.

[0014] 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.

[0015] 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%.

[0016] 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 m<2>/g bis 30 m<2>/g auf.

[0017] 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.

[0018] 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 Laufeines Ringläufers auf dem derart hartverchromten Ring bewirkt.

Claims

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 Oberflächen härte 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 Bomitrid eine spezifische Oberfläche von 4 m<2>/g bis 30 m<2>/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.