DE19527204A1 - Ring with wide use for fast ring=spinning - consists entirely of highly compressed and sintered ceramic material, and polished it by diamond in the area over which flyer runs. - Google Patents
Ring with wide use for fast ring=spinning - consists entirely of highly compressed and sintered ceramic material, and polished it by diamond in the area over which flyer runs.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Spinnring für Ringspinnmaschinen, der mindestens im Bereich der Gleitflächen für den Läufer eine keramische Oberfläche besitzt, sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a spinning ring for Ring spinning machines that are at least in the range of Sliding surfaces for the runner have a ceramic surface owns, as well as a process for its production.
Die Spinnringe unterliegen bekanntermaßen einer sehr hohen Belastung durch die Reibung des Läufers an den entsprechenden Führungsflächen.The spinning rings are known to be very subject high stress due to the friction of the rotor on the corresponding guide surfaces.
Ihre Reibwerte müssen niedrig gehalten werden.Your coefficients of friction must be kept low.
Es ist der Wunsch, diese niedrigen Reibwerte, die entscheidend sind für die Drehungen des Fadens pro Längeneinheit, unter allen Einsatzbedingungen in gleicher Weise zu erhalten.It is the desire to have these low coefficients of friction are decisive for the twists of the thread pro Unit of length, under all operating conditions in get same way.
Spinnringe dieser Art werden bis heute im wesentlichen aus Stahl gefertigt, zur Erhaltung ihrer Funktions fähigkeit über einen langen Zeitraum werden die Gleit flächen für den Läufer am Ring mit harten, u. a. auch mit keramischen Schichten versehen (DE 38 39 920).Spinning rings of this type are essentially still used today made of steel to maintain their functionality ability to slide over a long period of time surfaces for the runner on the ring with hard, u. a. also provided with ceramic layers (DE 38 39 920).
Derartige Beschichtungen der Oberfläche werden entweder auf elektrostatischem Wege oder bei hohem Druck bzw. bei hoher Temperatur aufgebracht.Such surface coatings are either electrostatically or at high pressure or applied at high temperature.
Die Ringe werden in der Regel durch spanende Bearbei tung in eine entsprechende Form gebracht.The rings are usually machined tion brought into an appropriate form.
Nach diesem Formgebungsvorgang erfolgt das Vergüten der Oberflächen.After this shaping process, the tempering takes place Surfaces.
Die Beschichtung der Gleitflächen für den Läufer er folgt in einem Arbeitsgang, bei dem in der Regel hohe Temperaturen, hohe Drücke oder extreme Spannungen elektrischer Art aufgebracht werden. The coating of the sliding surfaces for the runner follows in one operation, which is usually high Temperatures, high pressures or extreme tensions electrical type are applied.
Nach diesem Arbeitsgang werden die funktionswichtigen Flächen einer Feinstbearbeitung durch Schleifen unter zogen.After this step, the functionally important Surfaces of a fine machining by grinding under pulled.
Rein keramische Beschichtungen haben den Nachteil, daß die Verbindung zur metallischen Tragschicht nicht stabil genug ist. Das notwendige Sintern der kerami schen Schicht erfordert sehr hohe Temperaturen. Stahl und Keramik reagieren bei Abkühlung unterschiedlich. An den Verbindungsstellen beider Werkstoffe sind kleinste Risse nicht auszuschließen.Purely ceramic coatings have the disadvantage that the connection to the metallic base layer is not is stable enough. The necessary sintering of the kerami layer requires very high temperatures. stole and ceramics react differently when they cool down. At the junctures of both materials smallest cracks cannot be excluded.
Kleinste Risse jedoch führen zum Lösen der Keramikteil chen. Das erste gelöste Teilchen löst eine regelrechte Kettenreaktion aus. Die Oberfläche wird rauh. Sie ist für die Führung des Läufers nicht mehr geeignet.Smallest cracks lead to loosening of the ceramic part chen. The first loosened particle solves a real one Chain reaction. The surface becomes rough. she is no longer suitable for guiding the runner.
Das Beschichten von einzelnen Flächen des Spinnringes mit keramischen Werkstoffen hat außerdem den Nachteil, daß die benachbarten, nicht beschichteten Oberflächen extrem weich werden. Auch bei geringer Belastung ver schleißen diese Flächen sehr schnell. Die Lebensdauer ist gering.The coating of individual surfaces of the spinning ring with ceramic materials also has the disadvantage that the adjacent, uncoated surfaces become extremely soft. Ver even at low loads wear these surfaces very quickly. The lifespan is low.
Dem zu begegnen, versuchte man Beschichtungen mit besserem Haftvermögen unter gleichzeitiger Nutzung der Gleiteigenschaften der keramischen Werkstoffe einzu setzen.To counter this, coatings were also tried better adhesion while using the Sliding properties of the ceramic materials put.
So versuchte man gemäß DE 43 35 538, die Schicht aus einer Metall-Phosphor-Verbindung herzustellen, in die feinkeramische Körnchen eingelagert werden.So you tried according to DE 43 35 538, the layer a metal-phosphorus compound in which fine ceramic granules can be stored.
Auch hier traten sehr nachteilige Erscheinungen auf. Bei den Temperaturunterschieden am Spinnring zeigten die Metall-Phosphor-Verbindungen, die keramischen Körnchen und das Material des Grundkörpers unterschied liche Ausdehnungsverhältnisse. Here, too, very adverse phenomena occurred. With the temperature differences on the spinning ring showed the metal-phosphorus compounds, the ceramic ones Granules and the material of the base body differed expansion ratios.
Die unterschiedlichen Dehnungen verursachten zunächst feinste Risse in den Grenzbereichen, die im nachhinein durch die schwingende Belastung das Lösen von Teilchen der Schicht förderten.The different strains initially caused finest cracks in the border areas, which afterwards due to the vibrating load the loosening of particles promoted the shift.
Nach dem Lösen der ersten Teilchen war das Ablösen ganzer Abschnitte der Schicht, wie bereits oben be schrieben, unter den bestehenden Belastungsbedingungen vorprogrammiert.After the first particles came off, it came off entire sections of the layer, as already described above wrote, under the existing stress conditions preprogrammed.
Diesen Erscheinungen begegnete man dadurch, daß man über die Schicht mit den Keramikteilchen nochmals eine Schicht aus Metall-Phosphor-Verbindungen aufbrachte (DE 43 35 538 A1). Diese Maßnahme verhinderte zwar das Lösen der Keramikteilchen, schränkte aber gleichzeitig deren Gleiteigenschaften erheblich ein.One encountered these phenomena by: one more over the layer with the ceramic particles Layer of metal-phosphorus compounds applied (DE 43 35 538 A1). This measure prevented that Loosen the ceramic particles, but restricted at the same time their sliding properties significantly.
Diese Mängel führen in der Summe dazu, daß, nach wie vor, die Spinnringe aus hochveredeltem Stahl mit ver edelter und gegebenenfalls gehärteter Oberfläche einge setzt werden.The sum of these deficiencies means that, as before before, the spinning rings made of highly refined steel with ver noble and optionally hardened surface be set.
Derartige Ringe sind jedoch in ihrer Haltbarkeit begrenzt.However, such rings are durable limited.
Ein Verzug der Ringe, die bei der Herstellung stets einer spanenden Formgebung unterworfen waren und an schließend einer Wärmebehandlung ausgesetzt sind, war praktisch nicht zu vermeiden.A distortion of the rings that are always in the manufacture were subjected to a cutting shape and on are finally exposed to heat treatment practically unavoidable.
Das Korrigieren des Verzuges durch Feinstbearbeitung am Ende des Herstellungsverfahrens konnte die Verformungen momentan in begrenztem Umfange ausgleichen.Correcting the warpage through fine machining on The end of the manufacturing process failed the deformations compensate to a limited extent at the moment.
Die unterschiedlichen Temperaturverhältnisse dieser Spinnringe unter Arbeitsbedingungen lösen jedoch weitere Verzüge durch freiwerdende Restspannungen im Werksoff des Ringes aus.The different temperature conditions of this However, spinning rings loosen under working conditions further delays due to released residual stresses in the Factory material of the ring.
Diese Verzüge verursachen bereits bei kleinsten Abweichungen von der runden Form des Spinnringes Be schleunigungsspitzen am Läufer aus. This delay causes even the smallest Deviations from the round shape of the spinning ring Be acceleration peaks on the rotor.
Die Belastungen durch die hohen Beschleunigungen führ ten zu Folgeschäden an der Oberfläche des Spinnringes, die den Verschleiß weiter beschleunigten.The loads caused by the high accelerations consequential damage to the surface of the spinning ring, which further accelerated wear.
Die Lebensdauer der Spinnringe ist unter diesen Umstän den relativ gering.The service life of the spinning rings is under these circumstances the relatively low.
Der Aufwand für das Wechseln der Ringe ist erheblich und erfordern lange Stillstandszeiten für die Rings pinnmaschine. Die Kosten für die neue Ausstattung mit Spinnringen sind hoch.The effort for changing the rings is considerable and require long downtimes for the rings pinning machine. The cost of the new equipment with Spinning rings are high.
Ein Regenerieren der Spinnringe ist nur im begrenztem Umfange möglich.A regeneration of the spinning rings is only limited Scope possible.
Ein weiterer, entscheidender Nachteil dieser Spinnringe aus Stahl ist der, daß diese Ringe nicht in gleicher Weise für das Spinnen von Baumwolle, von Kammgarn oder Wolle eingesetzt werden konnten.Another crucial disadvantage of these spinning rings made of steel is that these rings are not in the same Way for spinning cotton, worsted or Wool could be used.
Die unterschiedliche Belastung durch die unterschied lichen Gleiteigenschaften und Gewichte dieser Garne führten zu unterschiedlichen Belastungsfällen am Ring, die letztendlich unterschiedliche Temperaturen an Läufer und Ring erzeugten.The different burden by the difference the sliding properties and weights of these yarns led to different stress cases on the ring, which ultimately different temperatures Runner and ring generated.
Unterschiedliche Temperaturen im Gleitbereich sorgten wiederum für unterschiedliche Reibungswerte, die dann wiederum zu unterschiedlichen Drehungen im Garn führen.Different temperatures in the sliding area caused again for different friction values, which then again to different twists in the yarn to lead.
Zur Sicherung der vorgegebenen Drehungszahlen für das Garn setzt man Läufer mit unterschiedlichen Gewichten oder Läufer aus unterschiedlichen Materialien ein. To secure the specified number of turns for the You put runners with different weights or runners from different materials.
Das bedeutete, daß man bei einem Artikelwechsel auf der Spinnmaschine regelmäßig die Läufer, und in Extremfäl len auch die Sinnringe austauschen muß. Der Kostenauf wand dieses Austausches ist hoch, der Produktionsaus fall erheblich.That meant that when you change items on the Spinning machine regularly the runners, and in extreme cases len must also replace the sense rings. The cost this exchange is high, the production output fall significantly.
Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen.The aim of the invention is to overcome the disadvantages mentioned remove.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Spinn ring vorzuschlagen,The object of the invention is a spinning propose ring,
- - der auch unter unterschiedlichen Belastungsbedin gungen hinsichtlich Kraft und Temperatur formbeständig ist und gleichbleibend gute Gleit eigenschaften besitzt.- The under different load conditions force and temperature is dimensionally stable and consistently good glide possesses properties.
- - Die Oberfläche des Spinnringes soll auch bei unter schiedlichen thermischen und mechanischen Belastun gen in ihrer Struktur erhalten bleiben.- The surface of the spinning ring should also be under various thermal and mechanical loads structure remain intact.
- - Formveränderungen des Ringes sollen unter den Bedingungen thermischer und mechanischer Bela stungen ausgeschlossen werden,- Shape changes of the ring should be among the Thermal and mechanical conditions stances are excluded
- - so, daß der Läufer unter absolut gleichbleibenden Reibungsbedingungen auf dem Ring auch bei höchsten Drehzahlen gleiten kann.- so that the runner under absolutely constant Friction conditions on the ring even at the highest Speeds can slide.
- - Der Spinnring soll universell für alle Faserstoffe und Fadenparameter einsetzbar sein.- The spinning ring should be universal for all fiber materials and thread parameters can be used.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Einsatz eines Spinnringes gelöst, der in Anspruch 1 definiert ist.According to the invention, this object is achieved through use a spinning ring solved, which is defined in claim 1 is.
Der vollständig aus keramischen Werkstoff bestehende Spinnring besitzt durchgängig eine ausreichende Härte und Stabilität und ist in seinem Aufbau homogen und spannungsfrei. Anbindungsprobleme zwischen Schichten aus unterschiedlichen Werkstoffen sind ausgeschlossen. The completely made of ceramic material Spinning ring has sufficient hardness throughout and stability and is homogeneous in its structure and tension-free. Connection problems between layers made of different materials are excluded.
Die Gleiteigenschaften an seiner exakt bearbeiteten Oberfläche bleiben auch bei unterschiedlichen Tempera turen in gleicher Weise erhalten.The sliding properties on its precisely machined The surface remains at different temperatures obtained in the same way.
Angesichts dieser vorteilhaften Eigenschaften des Spinnringes nach der Erfindung ist der Spinnring für unterschiedliche Faserstoffe und auch für extrem unter schiedliche Garnstärken einsetzbar.Given these beneficial properties of Spinning ring according to the invention is the spinning ring for different fiber materials and also for extremely under different thread sizes can be used.
Das trifft auch für das bisher äußerst kritische Ein satzgebiet "Kammgarn" zu.This also applies to the previously extremely critical one area "worsted" too.
Der Aufwand für die Herstellung des Ringes ist in Anbetracht seiner deutlichen Vorteile hinsichtlich Lebensdauer und Einsatzbereich in vertretbaren Größe nordnungen.The effort for the production of the ring is in Given its clear advantages in terms of Lifespan and area of application in a reasonable size north.
Die Verwendung von Zirkonoxyd als keramischen Werkstoff nach Anspruch 2, sichert einerseits eine rationelle Herstellung zum anderen ist dieser Werkstoff äußerst verschleißfest.The use of zirconium oxide as a ceramic material according to claim 2, on the one hand ensures a rational On the other hand, this material is extremely versatile wear-resistant.
Er besitzt sehr gute Gleiteigenschaften. Die Masse des Ringes bewegt sich in vertretbaren Größenordnungen.It has very good sliding properties. The mass of the Ringes is of a reasonable size.
Die Gestaltung des Spinnringes nach Anspruch 3 gewähr leistet, daß alle für die Funktion wichtigen Flächen in üblichen Toleranzen gesichert werden können und die Einbaubedingungen für den Spinnring in herkömmlicher Weise erhalten bleiben.The design of the spinning ring according to claim 3 guarantee ensures that all areas important for the function in usual tolerances can be secured and the Installation conditions for the spinning ring in conventional Way preserved.
Das Herstellungsverfahren für den Spinnring nach An spruch 4 gewährleistet, daß dieser qualitativ hochwer tige Spinnring unter Nutzung der für keramische Bauele mente üblichen Verfahrensschritte mit einem vergleich baren Aufwand gegenüber herkömmlichen Spinnringen herstellbar ist. The manufacturing process for the spinning ring according to An saying 4 ensures that this is of high quality spinning ring using ceramic components The usual process steps with a comparison real effort compared to conventional spinning rings can be produced.
Dabei wurden die jeweiligen Bedingungen so gewählt, daß die entscheidenden Eigenschaften des Spinnringes opti mal ausgeprägt werden können.The respective conditions were chosen so that the decisive properties of the spinning ring opti times can be pronounced.
Der erfindungsgemäße Spinnring sowie das dazu vorge schlagene Verfahren soll anhand eines Ausführungsbei spieles näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen,The spinning ring according to the invention and the featured proposed method is to be based on an execution game are explained in more detail. In the associated Show drawings
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Spinnring im Zusammenwirken mit einem Läufer und einem Faden und Fig. 1 shows a cross section through a spinning ring in cooperation with a rotor and a thread and
Fig. 2 eine schematische Darstellung der ein zelnen Arbeitsschritte zur Herstellung des keramischen Spinnringes. Fig. 2 is a schematic representation of an individual steps in the manufacture of the ceramic spinning ring.
Der in Fig. 1 dargestellte Spinnring aus keramischem Werkstoff entspricht in seinen Hauptabmessungen den für diese Einsatzgebiete üblichen Spinnringen. Eine detail lierte Beschreibung muß an dieser Stelle nicht erfol gen.The main dimensions of the spinning ring made of ceramic material shown in FIG. 1 correspond to the spinning rings customary for these fields of application. A detailed description does not have to be made here.
Die Darstellung des Querschnittes des Spinnringes 1 erfolgt aus Gründen der Kennzeichnung der unterschied lichen Funktionsflächen 11, 12, 13 des Spinnringes 1.The cross-section of the spinning ring 1 is shown for the sake of marking the different functional surfaces 11 , 12 , 13 of the spinning ring 1 .
Die Flächen an denen der Läufer 2 gleitet werden als Führungsflächen 11 bezeichnet.The surfaces on which the rotor 2 slides are referred to as guide surfaces 11 .
An diese Führungsflächen 11 werden besonders hohe Ansprüche bezüglich der Oberflächengüte gestellt. Diese Flächen 11 werden nach dem Pressen mechanisch bearbeitet und nach dem Sintern einer Feinstbearbeitung unterzogen. Particularly high demands are made on the surface quality of these guide surfaces 11 . These surfaces 11 are machined after pressing and subjected to a fine machining after sintering.
An die Flächen 12 werden dagegen reduzierte Anforde rungen hinsichtlich der Präzision der Oberfläche ge stellt. Diese Flächen 12 werden nach dem Pressen des Rohlings 1′ mechanisch bearbeitet. Sie erhalten nach dem Sintern keine nachträgliche Bearbeitung.On the surfaces 12 , on the other hand, reduced requirements regarding the precision of the surface are provided. These surfaces 12 are machined after pressing the blank 1 '. You will not receive any subsequent processing after sintering.
Die Flächen 13 sind Bereiche, an die keine besonderen Ansprüche gestellt werden. Sie erhalten nach dem Pres sen keine weitere Bearbeitung. Es liegt im Ermessen des Herstellers diese Flächen mit besonderen maßlichen Anforderungen oder gestalterischen Formen zu belegen.The areas 13 are areas to which no special demands are made. You will receive no further processing after pressing. It is at the discretion of the manufacturer to cover these areas with special dimensional requirements or design forms.
Das in der Fig. 2 schematisch dargestellte Verfahren zeigt im Abschnitt I das Pressen des Spinnringes 1 als Rohling 1′ dar.The method shown schematically in FIG. 2 shows in section I the pressing of the spinning ring 1 as a blank 1 '.
Aus einem pulverförmigen, keramischen Rohstoff wird in einer Gummimatrize unter hohem Druck - hier minde stens 2 kbar - der Rohling 1′ nach dem sogenannten iso statischen Verfahren in einer Gummimatrize 4 gepreßt.From a powdered, ceramic raw material in a rubber matrix under high pressure - here at least 2 kbar - the blank 1 'is pressed in a rubber matrix 4 by the so-called isostatic method.
Er steht nach kurzer Zeit für die mechanische Bearbei tung nach Abschnitt II zur Verfügung.After a short time it stands for mechanical processing section II.
Hier werden alle funktionswichtigen Flächen 11 und 12 durch mechanische Bearbeitung mit Hartmetallwerkzeugen 5 in die vorgegebene Form (1′′) gebracht.Here, all functionally important surfaces 11 and 12 are brought into the specified shape ( 1 '') by mechanical processing with hard metal tools 5 .
In der dritten Verarbeitungsstufe - Abschnitt III - werden die Spinnringe 1′′ auf Haltevorrichtungen auf gereiht und in einem geschlossenen Raum 6 unter Schutz gas bei 2100°C mit den üblichen Zeitabläufen gesintert.In the third processing stage - section III - the spinning rings 1 '' are lined up on holding devices and sintered in a closed space 6 under protective gas at 2100 ° C with the usual timings.
In einem letzten Arbeitsgang - Abschnitt IV - werden die gesinterten Spinnringe 1 im Bereich der Führungs flächen 11 mit Hilfe von Diamantwerkzeugen 7 geschlif fen und stehen dann für den Einsatz an der Ringspinnma schine zur Verfügung. In a last step - section IV - the sintered spinning rings 1 are ground in the area of the guide surfaces 11 with the aid of diamond tools 7 and are then available for use on the ring spinning machine.
Die Wahl des keramischen Werkstoffes ist, bezogen auf die Herstellung des Spinnringes grundsätzlich freige stellt. Angesichts der Hohen Ansprüche an die Gleitei genschaften und an die Temperaturbeständigkeit hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Zirkonoxyd ZrO₂ (Z-700) zu verwenden.The choice of ceramic material is based on the production of the spinning ring basically free poses. In view of the high demands on the slide properties and temperature resistance proved to be useful, zirconium oxide ZrO₂ (Z-700) to use.
Die durchgeführten Versuche bestätigen die Erwartungen in überzeugender Weise.The tests carried out confirm the expectations in a convincing way.
Mit diesen Spinnringen werden sehr gute Gleiteigen schaften für die Läufer erreicht. Sie sind unabhängig von der Temperatur, von der Geschwindigkeit und unab hängig von der Art des verwendeten Fasermaterials.These spinning rings make very good sliding doughs runners achieved. You are independent on temperature, speed and independent depending on the type of fiber material used.
Der Spinnring braucht nicht geschmiert zu werden. Das trifft auch bei der Verarbeitung von langstapeligen Fasern und Wolle zu.The spinning ring does not need to be lubricated. This also applies to the processing of long-stacked ones Fibers and wool too.
Der Spinnring gestattet auch den Einsatz von Flanschläufern, die für den Wollbereich notwendig sind.The spinning ring also allows the use of Flanschlufen, which are necessary for the wool area.
Das Verschmutzen von Kopsen wird verhindert.Soiling of cops is prevented.
Claims (4)
der mindestens im Bereich der Gleitflächen für den Läufer eine keramische Oberfläche besitzt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spinnring (1) vollständig aus einem gepreßten, keramischen Werkstoff besteht und
daß der Spinnring gesintert und mindestens im Bewegungsbereich des Läufers geschliffen ist.1. spinning ring for ring spinning machines,
which has a ceramic surface at least in the area of the sliding surfaces for the rotor, characterized in that
that the spinning ring ( 1 ) consists entirely of a pressed, ceramic material and
that the spinning ring is sintered and ground at least in the range of motion of the rotor.
- - aus pulverförmigem Ausgangsmaterial,
- - isostatisch bei etwa 2000 bar
- - in einer Gummimatrize (4) gepreßt wird; daß in einem zweiten Arbeitsgang der Rohling
- - mit Werkzeugen (5) spanend bearbeitet wird; daß im dritten Arbeitsgang der bearbeitete Spinnring bei Temperaturen bis zu 2100°C gesintert wird und daß im letzten Arbeitsgang mindestens die Führungs- Gleitflächen für den Läufer einer Feinstbearbeitung durch Schleifen mit Diamantwerkzeugen (7) unterworfen werden.
- - made of powdered raw material,
- - Isostatic at around 2000 bar
- - Is pressed in a rubber matrix ( 4 ); that in a second step the blank
- - Machined with tools ( 5 ); that in the third step the machined spinning ring is sintered at temperatures up to 2100 ° C and that in the last step at least the guide sliding surfaces for the rotor are subjected to fine machining by grinding with diamond tools ( 7 ).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8330 | Complete disclaimer |