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专利摘要:
公开号:WO1986002113A1 申请号:PCT/JP1985/000531 申请日:1985-09-26 公开日:1986-04-10 发明作者:Yuzuru Nakano;Takeshi Yoshikawa 申请人:Kanai Juyo Kogyo Co., Ltd.; IPC主号:D01H7-00
专利说明:
[0001] 明 細 書 紡機用 リ ン グ [0002] 技 術 分 野 [0003] この発明は、精紡機 ·撚紡機 ·撚糸機等に用い、 耐摩耗性 ·耐熱性 ·耐蝕 性を有し、高速運転を可能にした紡機用リングに関する。 [0004] 背 景 技 術 [0005] 従来、 紡機用リングは炭素鋼を素材とし、浸炭焼人れによる熱処理を施し て、 表面硬度 8 00乃至 900Hv、硬化深さ 0.4乃至 0.5 1»^:形成されている。 し^し、上記熱処理のみの紡機用リングの寿命は、綿紡分野で 3〜 4年、化 合繊分野で 1 〜 2年が限,度であった。 この原因は、 炭素鋼材をリング素材と すると、 トラベラがリングフランジ上を滑走する際に発生する摩擦熱によ i 高温とな 、表面硬度が低下し、その結果、 トラベラ走行によるすベ] 摩耗 が増大することに起因すると考えられる。 また、上記従来の紡機用リングは 腐蝕し易く、 これに伴って早期剝離摩耗や糸切れが発生し易いなどの欠点が あつ 7こ o [0006] そこで、上記欠点を解消するため、 A , Cr 等を含む合金鋼に窒化又は軟 窒化等の硬ィヒ処理を施し、 トラベラ摺動面の硬度を高め耐摩耗性を高めた紡 機用リングがある。 しかし、 この種紡機用リングは、 トラベラとのなじみ性 が悪いため、 トラベラ走行が円滑に行われず、紡調が安定するまで長時間の ならし運転を必要とし、 また硬化層の 性が低いため、寿命の点でも不十分 であるなどの問題点があった。 [0007] 更に、 従来の炭素鋼や合金鋼よ!)なる紡機用リングはトラベラ摺動時の摩 擦抵抗が高いので、紡出張力の増大や糸切れの多発によ 、現状ではスピン ドル回転数 1 6,0 0 0 r . p .m が限度であ 、 高速;! ¾ができないという問題点 力;めつた o [0008] 従って、 本発明は上記従来の紡機用リングの問題点を解決し、表面硬度が 大で、 かつ表面滑らかで、耐摩 '耐熱性 '耐蝕性を向上させると共に、 高速運転を可能にして高生産化に適 、長寿命化と安定した で良質なる 糸を紡出できる紡機用リングを提供することを目的とする。 [0009] 発 明 の 開 示 [0010] 即ち、 本発明は、 フランジ部、 ネック部及びリングレ -ル嵌込部を有する 胴部とから成るリングの少なくともトラベラとの摺接部分(フランジ部)を セラミ ックスで形成するか、 又は上記摺接部分の表面をセラミ ッタコーティ ング層で形成する。又上記セラミ ックスは 2〇3 , Z r02 , S iC , S i3N4 等で、原材料結晶粒径が 3 #以下で、焼結後の成長結晶粒径が 1 0 以下で あ j 、 かつ表面ァラサが 5 s以下にして、表面が硬度大で、 かつ鏡面の如く 滑らかで、 耐摩耗性 '耐熱性'耐蝕性を向上させ、 2 0,0 0 0 r .p .m 以上の高 速運転を可能にし、 しかし高速運転時に火花の発生もなく、 セラミ ッタスが 砥石として作用するアブレイ シブ摩耗が行われず、 トラベラの走行が滑らか で、 紡出張力も小さく、糸切れの多発を防止し、 更に糸毛羽の発生を押 え、 リング寿命を著しく延長させた紡機用リングになる。 [0011] 図面の箇単な説明 [0012] 第 1図は本発明の実施例 1を示す紡機用リングの断面図、 第 2図は実施例 1のリングと従来リングの摩耗量比較図、 第 3図は本発明の実施例 2の紡機 用リングを示し、 Aは断面図、 Bは要部拡大断面図、第 4図及び第 5図は実 施例 2のリングと従来リングとの比較を示し、第 4図は硬度分布曲線図、第 5図は摩耗減量曲線図、第 6図は本発明の実施例 3を示す断面図、 第 7図及 び第 8図は実施例 3のリングと従来リングとの比較を示し、第 7図は硬度分 布曲線図、第 8図は摩耗減量曲線図、第 9図及び第 1 0図は本発明の実施例 4の紡機用リングを示し、第 9図は断面図、第 1 0図は要部拡大断面図、第 1 1図は実施例 4のリングの硬度分布曲線図、第 1 2図 A , Bは本発明の異 なる実施例を示すフランジ部の断面図、 第 1 3図は本発明の実施例 2を主従 形焼結リングに適用した断面図、第 1 4図は本発明の実施例 3をコニカル形 焼結リングに適用した断面図である。 [0013] 発明を実施するための最良の形態 [0014] 本発明をよ D詳細に説述するために、以下添付図面に基づいてこれを説明 o [0015] '第 1図はこの発明に係る好ましい紡機用リングの断面を示し、 この紡機用 リングはフランジ部 1 ,ネック部 2及びリングレ -ル嵌込部 3を有する胴部 4とから成 、 少なくともトラベラと摺接する部分、即ちリングのフランジ' 部 1は酸化物系,炭化物系,窒化物系,ホゥ化物系等のセラミ ッタス、例え ば S iC,- S 1 3 N4 , A£2Os , Z r02 , T iC , T iN 等から選ばれる結晶粒 径が 3 以下の原料粉粒体を用いて、铸込成形によ 所定のフランジ形状に 成形する。上記成形物は高温で焼成して硬度 1,000 〜 3,500Hv、成長結晶粒 径が 1 0 以下のセラミ ックフランジを形成する。上記フランジ部以外のネ ック部 2、 リングレ -ル嵌込部 3を有する胴部 4は炭素鋼,合金鋼又は軽合 金,高分子材料等で所定の形状に機械加工又は成形によ 構成される。 [0016] 上記セラミ ッタスで形成したフランジ部表面はバレル研摩、 ラッピング、 ポリシング等の物理的又は機械的表面処理によ] 表面ァラサ 5 s以下好まし くは 1 s以下の滑らかな表面仕上げ加工が行われる。 [0017] 尚、上記リングのフランジ部を構成するセラミ ッタスの長結晶粒径が 1 0 #を越え、表面ァラサが 5 sを越えると、 トラベラの摺接時、 アブレイ シブ 摩耗が進行して火花を発生し、 トラベラの寿命が著しく低下するので好まし くない。 [0018] ところで、上記紡機用リングはフランジ部だけでなく、 リング全体をセラ ミ ッタスで同様にして形成することも可能である。 [0019] 次に、第 3図 A , Bはフランジ部にセラミ ックコ—ティング層を形成した 紡機用リングを示す。 この紡機用リングは横形のリング 5を炭素鋼, ^鋼, 輊合金,ブラスチック ,複合材料等の素材を用いて形成する。そして、上記 リングの少なくともトラベラとの摺接部分の表面に前記酸化物系,炭化物系, 窒化物系,ホウ化物系等のセラミ ックスを用いて、 プラズマ '光 CVD ,真 空蒸着 ·スパッタ リング等の PVD , I VD ,溶射,焼付け等のコ—ティン グ方法によ])セラミ ックコ—ティング層 6を形成するか(第 3図 A )、或は 前記セラミックス粒子 7を共析物質として-ッケル · リンを含有するニッケ ル^をマト リ ックスとしてセラミ ックス粒子を均一に分散せしめた金属メ ツキよ 成るセラ'ミ ックコ—ティング層 8を形成する(第 3図 B )。 [0020] 尚、-上記セラミ ックコ-ティ ング層はリング全表面に施すことができるが, リングの少なくともトラベラと接触する表面に形成すればよく、処理前にマ スキング処理することによつて所要部分に施すことができる o [0021] ところで、 本発明に用 るセラミ ックスは、酸化物系として、 A 2θ3, Zr02 , Si02, Ti02 , Ιη2θ3 , ΖηΟ, Cr203 , SiO, TiO, MgO , BeO,Th02 等、 炭ィ匕物系として、 SiC, TiC, TaC, ZrC, W , HfC B4C, NbC, C〔ダイヤモンド)等、窒化物系として Si3N4, TiN, TiC N, TaN, ZrN, A N, GaN, BN, InN 等、 ホウ化物系として、 TiB2 ZrB2 ,HfB2 等のセラミ ックスを各々単独に又は複数種組合せ用いること ができる。 [0022] 以下本発明を実施例によ 実に具体的に説明する。 [0023] 実施例 1 [0024] 第 1図は本発明の実施例 1を示す紡機用リングの要部断面図であ 、 フラ ンジ部 1を平均結晶粒径が 1 未満の炭化ケィ素(SiC) を用いて鏡込成形 によ])所定形状に成形し、 約 1,800 Ό前後の温度で焼成し、更にバレル研摩 による表面処理を行ない、 硬度3, 000Hv、 結晶成長粒径 1 0 以下で、 かつ 表面ァラサ 0.5〜 1.0 sのセラミ ックフランジ部を形成する。 [0025] 上記フランジ部以外のネック部2、 リングレ -ル嵌込部 3を有する胴部 4 を、 炭素鋼を素材として所定の形状に機械加工して形成した。 [0026] 上記フランジ部 1とフランジ部以外は口 —付け、 又はエポキシ、 シァノア クリ レ-ト等の接着剤によ 一体に接合固定して本発明の紡機用リングを構 成した o [0027] 上記実 例で得られた本発明の紡機用リングをリング摩耗試験機にかけて 下記 条件で摩耗テストを実施した。 . [0028] テス ト条件 [0029] リング: 4 5 Htm ^ [0030] トラベラ : O S ¾ 3 [0031] スピン ドノレ回転: 7 0 0 0 r .p .m. [0032] 摩耗量について従来の炭素鋼よ] なるリング Bと比較した結果を第 2図に 示した o [0033] 第 2図から.明らかなように、本発明のリング Aは時間の経過と共に摩耗量 が徐々に増加するのみで、 従来リング Bに比較して摩耗量が大巾に減少した。 上記テストの結果よ 明らかなように、 炭化ケィ素 SiC) よ なるフラ ンジ部は高強度で耐熱性,耐摩耗性が大きい。また熱伝導率が金属トラベラ と略等しいため、 トラベラの摺動にょ 発生した熱を放散し易く、 トラベラ 焼け、摩損も生じがたく トラベラ寿命も延長される。 [0034] 実施例 2 [0035] 第 3図は本発明の実施例 2を示す紡機用リングの断面図で、低炭素鋼又は 合金鋼よ なるリ ング素材を切削加工によ] 第3図に示す所要形状の横形シ ングルフランジリ ングに形成する。 [0036] 上記リ ングを浸炭処理した後、 1〜 5 Χ 1(Γ2 Τ。Γ Γ で C2H2を主成分と する反応性ガス雰囲気中でグロ -放電し、 イオンブレ -ティング処理を行な い、 トラベラと接触する表面に炭化チタン (TiC) を有する厚さ 1〜2 0 のセラミ ックコ一ティング層 6を形成する。そして、 熱処理、 ラッピング処 理を行うことによ 、 セラ ミ ックコ—ティング層の成長結晶粒径が 1 0 以 下で、表面ァラサ 1 s未満とした本発明の紡機用リ ングを形成した。 [0037] 上記実施例で得られたリング Cは、 その断面硬度分布曲線は第4 _図に示す 如く表面硬度 25Ό 0〜 340 OHvと従来の浸炭焼入の紡機用リング Bよ ]3非常 に高硬度である。 [0038] 第 5図は本発明の紡機用リング Cを用いて下記のテスト条件にて紡出した 場合の運転時間と 減量との曲線図を示す。 [0039] テス ト条件 [0040] リ ング内径: 4 1肅 ø [0041] フランジ巾 : 3.2籠 [0042] 繊維:綿コ—マ糸 4 0 18 [0043] スピン ドル回転数: 2 7 0 0 0 r -p.m. [0044] トラベラ : YS— 2/hf 14/0 (箱形トラベラ ) [0045] 燃数: 2 3 T/in [0046] 第 5図よ!)、 従来の紡機用リング Bに比較して、 本発明の紡機用リング C は約 I/5の摩耗減量とな] 、寿命は 5倍以上に延びることが判る。またスピ ン ドル回転数を 2 0 0 0 0 r.p.m. 以上に上げると従来リ ング Bではリ ング • トラベラ間の摩擦抵抗の増大のため紡出張力が増大し糸切れが生じ、 トラ ベラ飛散等によ D連続運転を行うことは困難であるカ 本発明のリングは摩 擦係数が低下し、 ならし運転の要なく、 紡出当初よ 高速運転が可能となつ 実施例 3 [0047] 第 6図は本発明の実施例 3を示す紡機用リングの断面図で、低炭素鋼よ] なるリ ング素材を切削加工によ i 第 6図の如く所要形状のシングルフランジ リ ング 1 2を形成する。 [0048] 上記リ ングを浸炭処理、 表面研摩処理をした後、 TiC£4, H2, CH4 , N2 を主成分とするガス雰囲気中で 850〜10501Cで化学蒸着をすること によ 、 トラベラと接触する表面に、 炭化チタン CTiC) を有する厚さ 2〜 2 0 のセラミ ックコ -ティング層 13Α·と窒化チタン TiN) を有する厚さ 1 #のセラミ ックコ -ティング層 l3B を形成し、 次に焼入処理、 表面研摩 を行ない本発明の紡機用リングを構成する。 [0049] 尚、上記 TiCおよび TiNのセラミ ックコ一ティング層はリング全表面に 施すこともできるが、 リングの少なくともトラベラと接触する表面に設けれ ばよく、 処理前にマスキング処理することによ] 所要部に施すことができる.。 上記実施例によって得られた紡機用リ ング Dは、その断面硬度分布曲線は 第 7図に示す如く最表面硬度は 1 9 0 0〜2 5 0 0H vで、 更に 1 Hの深さ からは最も高硬度の 3 3 0 0〜 3 6 0 OH Vを有する TiC で形成している ので、 非常に高硬度となっている。 [0050] 第8図は本発明の紡機用リング Dを用 て下記のテスト条件にて紡出した 場合の運転時間と摩耗減量との曲線図を示す。 [0051] テスト条件 [0052] . リング内径 : 4 1 m [0053] フランジ巾 : 3.2丽 [0054] 繊維: レーヨンブライ ト 3 0' s [0055] スピン ドル回転数: 20000 r ·ρ .m. [0056] ト ラベラ : S C/hf 8 /0 [0057] 第 8図よ j 従来の紡機用リング Bに比較し、 本発明の紡機用リング Dは約 1 /5の摩耗減量とな] 寿命は 5倍以上に延びることが判る。 [0058] 実施例 4 第 9図は本発明の実施例 4の紡機用リングの断面図で、炭素鋼例えば S 1 5 C K材を用いて第 9図に示す所要のリング形状に切削加工を行ない、 浸炭 焼入れ、 表面処理を施してシングルフランジリ ング 1 6を形成する。上記リ ングの表面に予め電気-ッグルメツキを行うことによ ]3、第 1 0図に示す如 く厚さ 1 « "程度の-ッケルメツキ被膜 1 7を形成する。 [0059] 上記二ッグルメッキ被膜 1 7を有するリングを浴組成が次の配合比よ!)な o [0060] 硫酸二 ッケル 2 4 [0061] 次亜リ ン酸ナト リウム . 2 1 g Z [0062] 乳 酸 3 0 g [0063] プロピオン酸 2 wi/ [0064] 酸 δ 0.0001 z / [0065] 浴温 9 0 、 pH 4.5 に制御されたメツキ浴中に浸漬し、硬質微粒子とし' て 0. 4 の炭化ケィ素(S i C ) を 2 g // 添加しながら攪拌し、 リ ングも回 転若しくは摇動させながら無電解複合メツキを行った。上記処理によ ]3、 リ ング 1 6の-ッグルメ ツキ被膜 1 7の表面に-ッケルマ ト リ ックス中に炭ィ匕 ケィ素 1 8を共析した複合金属メツキよ 成るセラミ ックコ-ティング層 IS が形成された。更に、上記熱処理炉において約 4 0 0 Όで約 1時間加熱する ことによ] 、 無電解-ッケルメッキ被膜が-ッケル-リンの結晶化によって、 第 1 1図に示すように、硬度 1 0 0 O H Vを得ることができ、 またニッケル -リンの結晶化で炭化ケィ素の密着性が強化された。 [0066] ところで、第 1 2図、 第 1 3図及び第 1 4図は本発明の紡機用リングの異 なる実施例の断面である。第 1 2図は実施例 1の変更例で、 フランジ部 1の 下面に凹部 9 (第 1 2図 A )又は段部 1 0 (第 1 2図 B )を設けて、上記フ ランジ部とネック部とを嵌合固定して所望の紡機用リ ングを構成する。 この 場合、 フランジ部とネック部との接合固定がよ 一層確固になる。 第 1 3図は実施例 2の変更例で、縦形焼結リング 1 1の上面、 内胴面及び 下面に実施例2のセラミ ックコ -ティング層6を形成したものである。また、 第 1 4図は実施例3の変更例で、 コニカル形焼結リング 1 4の上面、 内胴面 及び下面に炭化チタンを有するセラミックコ -ティング層 1 3 Αと窒化チタ ンを有するセラミ ックコーティング層 1 3 Bを形成したものである。 [0067] 上記焼結リングにおいては、 表層部の気孔の表面にセラミ ッタコ -ティン グ層を単層又は複層設けているので、 耐摩耗性が著しく向上する。 [0068] 次に、 本発明の紡機用リングを精紡機に取付けた場合の作用について説明 する o [0069] 糸はドラフト装置よ j 供給され、 スネルワイヤを通 、 本発明の紡機用リ ングに嵌合するトラベラの回転によって糸に撚 が掛けられつつ、 ボビンに 巻き取られる。 [0070] スピン ドル回転数を 2 0, 0 0 0 r . p .ni.以上とすると *従来の炭素鋼や合 金鋼よ] なるリングではリング, トラベラ間の摩擦抵抗が増大し、紡出張力 が異常に高くなつて殆んど瞬時に糸切れが発生し、 又はトラベラ飛散が生じ 全く紡出できなくなるが、 本発明ではセラミ ックスの成長粒径が 1 0 ί以下 で表面ァラサが 5 s以下、好ましくは 1 s以下でフランジ表面を形成したか ら、紡出当初よ ならし運転の要なく高速回転が行なわれ、 2 5 0 0 0 r .p .m. 以上の高速回転でも安定して連続運転が可能とな] 、 耐熱性,熱放散性にす ぐれているものでトラベラ焼けが生じない。 [0071] 産業上の利用可能性 [0072] 本発明の紡機用リングは、表面が硬度大で、 かつ鏡面の如く滑らかである ので、紡績工程の精紡機、撚糸機等に用い、 高速運転が可能で、 高生産に最 適てある。
权利要求:
Claims 請 求 の 範 囲 1. フランジ部、 ネック部及びリ ングレール嵌込部を有する胴部とから成る リングの少なくともトラベラとの摺接部分の少なくとも表面をセラミック スで形成したことを特徵とする紡機用リング。 2. フランジ部をセラミ ックスで形成したことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の紡機用リング。 3. フランジ部の表面をセラミ ッタコーティング層で形成したことを特徴と する請求の範囲第 1項記載の紡機用リング。 4. フランジ部の下面に凹部又は段部を設けて、 ネック部と嵌合固定したこ とを特徴とする請求の範囲第 1項、第 2項記載の紡機用リ.ング。 5. セラミッタスの原材料結晶粒径が 3 #以下で、焼結後の成長結晶粒径が 1 0 "以下で、 かつ表面ァラサが 5 s以下であることを特徵とする請求範 囲第 1項、第 2項、第 3項記載の紡機用リ ング。 ' 6. セラ ミ ックスが Α·6203 , Zr02 , S iC , S 13N4 であることを特徴と する請求の範囲第 1項、第 2項、第 3項、第 5項記載の紡機用リソグ。 7. セラ ミ ックコ ーティ ング層が Ni— P , Ni , C r, Coをマ ト リ ックスと してセラミ ックス 子を分散せしめて形成したことを特徵とする請求の範 囲第 1項、第 3項記載の紡機用リ ング。 8. セラミ ツクスコ—ティング層の厚さが 1乃至 2 0 であることを特徴と する請求の範囲第 1項、第 3項、第 7項記載の紡機用リング。
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引用文献:
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法律状态:
1986-04-10| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US | 1986-04-10| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE IT | 1986-10-04| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1985904861 Country of ref document: EP | 1986-11-20| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1985904861 Country of ref document: EP | 1990-05-09| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1985904861 Country of ref document: EP | 1992-12-29| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1985904861 Country of ref document: EP |
优先权:
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申请号 | 申请日 | 专利标题 JP1984146976U|JPH0248438Y2|1984-09-27|1984-09-27|| JP59/146976U||1984-09-27||DE8585904861A| DE3577583D1|1984-09-27|1985-09-26|Ring fuer spinnmaschinen.| KR860700201A| KR880700113A|1984-09-27|1986-04-08|방기용 링| 相关专利
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