專利名稱：一種低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼領及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋼領及其制造方法，特別是一種棉紡工業(yè)中紡紗 機上使用的棉紡鋼領及其制造方法。
(二) 背景技術：
現有的棉紡鋼領一般是以洛氏硬度HRA大于8L5的鋼材作為鋼領 基體，對鋼領基體進行表面處理，使其包覆一個硬化耐磨層。這種棉紡鋼 領的最大不足就是精度差，絕大多數產品的圓整度均處于100微米左右， 平整度處于60微米左右，甚至有的產品的圓整度最高達到250微米、平整 度最高達到120微米，精度這么差的產品必然導致工作的一致性和穩(wěn)定性 均非常差，時常會拉壞鋼絲圈及鋼領，紡線斷頭率很高，而且毛羽非常多。 產生這些不足的原因與棉紡鋼領的傳統(tǒng)制造方法緊密相關，傳統(tǒng)的制造棉 紡鋼領的方法一般是按如下的步驟進行的-
1、 把洛氏硬度較低的鋼材制成鋼領毛坯；
2、 再將鋼領毛坯經粗車、精車后加工成滿足鋼領幾何形狀的低硬度 的鋼領基體；
3、 壓光；
4、 滲碳熱處理，溫度控制在80(TC以上；
5、 淬火和回火熱處理，溫度控制在780。C-86(TC之間；
6、 拋光，形成高硬度的鋼領基體，其洛氏硬度滿足HRC高于58或 HRA大于81.5;
7、 檢驗高硬度的鋼領基體的精度，即其圓整度和平整度是否符合國 家部頒標準，部頒標準是圓整度必須小于220微米，平整度必須小于IOO 微米；
8、 對不符合標準的， 一般在10%以上，必須修復校正，然后再檢驗、 再校正，如此反復，直至產品符合標準為止。
9、 對符合標準的高硬度的鋼領基體進行表面處理；
10、 油封入庫。
在上述步驟中，第4步的滲碳熱處理可以根據所選用的材料來決定做 還是不做，但第5步的淬火和回火處理是必定要做的。滲碳熱處理、球形 退火、淬火和回火處理的目的都是為了提高鋼領基體的硬度，無論上述的 步驟4、 5是全做，還是部分做，雖然均能提高鋼領基體的硬度，但是，由 于均是在高溫下進行的，因此，在步驟1、 2、 3所加工出來的精度很高的 低硬度的鋼領基體不可避免地發(fā)生幾何熱變形，顯著地降低了鋼領的精度， 這是目前棉紡鋼領精度很差的根本原因。
傳統(tǒng)的棉紡鋼領的生產方法不僅嚴重影響了產品的精度，而且還存在 工藝復雜、勞動強度大、加工成本高的不足，就目前而言，加工一只棉紡 鋼領的成本是高于1. 1元人民幣。
本領域的技術人員一直渴望但始終未能成功地解決上述技術問題，究 其原因是由于以往的生產方式對技術人員普遍造成了技術偏見。在生產鋼 領的初期，金屬表面處理的技術僅限于表面的潤滑處理，如果把低硬度的 鋼材加工成棉紡鋼領，由于低硬度的鋼材表面粗糙，鋼領與鋼絲圈之間的 摩擦系數很大，在錠速較高的情況下，鋼領與鋼絲圈之間的磨擦發(fā)熱非常 嚴重，不僅燒壞鋼絲圈，而且產生熱磨損，使硬度本來就低的鋼領表面嚴 重受損，嚴重影響紡紗性能。因此，技術人員清楚地明白，鋼領基體必須 采用高硬度的鋼材，但是，問題又出來了，高硬度的鋼材加工非常困難， 加工精度非常差，根本不能滿足紡紗生產的技術要求，為了解決這一問題， 技術人員先采用低硬度的鋼材加工成精度很高的鋼領基體，再經過滲碳、 淬火、回火等工藝，來提高鋼領基體的硬度，就目前而言，鋼領基體的洛 氏硬度必須滿足HRA高于81.5。隨著金屬表面處理技術的不斷發(fā)展，目前， 金屬表面處理技術不僅可以表面耐磨潤滑，還可以充分提高金屬表面的硬 度，其洛氏硬度遠遠可以滿足HRA^81.5要求，但是，所屬領域的技術人 員卻普遍存在著"鋼領基體的硬度必須要高"的技術偏見，致使技術人員 對因高溫熱處理的鋼領所造成的精度差的問題一直渴望但始終未能成功的 解決。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一就是提供一種低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼 領，它克服了上述的技術偏見，既可以顯著提高棉紡鋼領的精度，又滿足 了棉紡鋼領表面的高硬度的耐磨潤滑要求。
本發(fā)明的目的之二就是提供一種針對上述棉紡鋼領的制造方法， 它不僅工藝簡單、操作非常輕松，顯著提高棉紡鋼領的精度，而且顯 著地降低制造成本。
本發(fā)明的第一個目的是通過這樣的技術方案實現的，它將洛氏硬
度HRA《65的鋼材按所需鋼領的形狀精密加工成鋼領基體，在鋼領基體上 包覆有一個高硬度耐磨層，該高硬度耐磨層的厚度D滿足1微米《D《30 微米。
在本發(fā)明中，洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度指標。HRC是 采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料；HRA是 采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料。
鋼領基體的洛氏硬度可以是HRA二65，也可以是HRA-25，還可以是HRA二5。 高硬度耐磨層的洛氏硬度滿足81.5《HRA《100,其中，硬度耐磨層可以 是鍍鉻層，鍍鉻層的厚度是15微米 30微米，鍍鉻層的洛氏硬度是 HRA=81. 5;高硬度耐磨層也可以是鍍鈦層，鍍鈦層的厚度是1微米 3微米， 鍍鉻層的洛氏硬度是HRA=85;高硬度耐磨層還可以是陶瓷層，陶瓷層的厚 度是10微米 25微米，陶瓷層的洛氏硬度是HRA-IOO。
本發(fā)明的第二個目的是通過這樣的技術方案實現的，它是在將所述的 鋼材依次經過下料加工成鋼領毛坯，再將鋼領毛坯經粗車、精車后加工成 圓整度低于40微米、平整度低于10微米的鋼領基體，然后，把鋼領基體 經表面硬化耐磨處理后即得到產品。
本發(fā)明中，滿足洛氏硬度HRA《65的鋼材有很多種，如20號鋼，它可 以是板材，也可以得管材，還可以是棒材。當然它可以是以粉末的形式， 經粉末冶金工藝制成鋼領毛坯。本發(fā)明中，將選用的低硬度的鋼加工成鋼 領毛坯、再經粗車、精車加工成鋼領基體，這些工藝均是現有的非常成熟 的技術，由于鋼的硬度低，因此，數控車床完全可以輕易地加工出精度滿
足圓整度低于40微米、平整度低于IO微米的鋼領基體。本發(fā)明中，鋼領 基體的表面硬化耐磨處理工藝也是現有的非常成熟的技術，它既可以保證 鋼領表面的耐磨潤滑性，又可以保證鋼領表面的高硬度，其維氏硬度HV滿 足900度 1100度。所謂維氏硬度是指以49.03 980.7N負荷，將相對面 夾角為136度的方錐形金剛石壓入器壓材料表面，保持規(guī)定時間后，用測 量壓痕對角線長度，再按公式來計算硬度的大小。它適用于較大工件和較 深表面層的硬度測定。
本發(fā)明就是克服目前本領域技術人員的普遍存在的"鋼領基體必須采 用高硬度的鋼"的技術偏見，省去了滲碳、淬火及回火等用于提高鋼領基 體硬度又造成鋼領精度差的熱處理工藝，以低硬度的鋼材作為鋼領基體， 完全保證了棉紡鋼領的高精度要求，同時，也采用現有成熟的表面硬化耐 磨處理技術，保證鋼領表面的耐磨潤滑性和硬度要求。不僅工藝簡單，操 作方便，而且顯著降低了制造成本，在使用過程中顯著地減少鋼絲圈損壞 的數量，斷頭和毛羽明顯減少。
由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點
1、 工藝簡單，顯著地降低了制造成本，生產操作非常輕松。
2、 在保證足夠硬度耐磨性(微氏硬度滿足900度 1100度)的 前提下，顯著地提高棉紡鋼領的精度，延長了使用壽命圓整度低于 40微米，平整度低于20微米。在實際生產過程中，70%以上的產品的 圓整度低于20微米、平整度低于10微米。
3、 在同等條件下，使用本發(fā)明，斷頭率、毛羽因棉紡鋼領的精 度高而顯著地減少，并可以提高錠速，實現省時省力又省錢的目的， 讓使用者勞動強度顯著降低。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明
本發(fā)明的棉紡鋼領是將洛氏硬度HRA《65的鋼材按所需鋼領的形狀精 密加工成鋼領基體，在鋼領基體上包覆有一個高硬度耐磨層，該高硬度耐 磨層的厚度D滿足1微米《D《30微米。
在本發(fā)明中，洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度指標。HRC是 采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料；HRA是 采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料。
鋼領基體的洛氏硬度可以是HRA=65，也可以是HRA=25，還可以是HRA=5 。 高硬度耐磨層的洛氏硬度滿足81.5《HRA《100，其中，硬度耐磨層可以 是鍍鉻層，鍍鉻層的厚度是15微米 30微米，鍍鉻層的洛氏硬度是 HRA=81. 5;高硬度耐磨層也可以是鍍鈦層，鍍鈦層的厚度是1微米 3微米， 鍍鉻層的洛氏硬度是HRA=85;高硬度耐磨層還可以是陶瓷層，陶瓷層的厚 度是10微米 25微米，陶瓷層的洛氏硬度是HRA=100。
本發(fā)明的生產棉紡鋼領的制造方法是在將所述的鋼材依次經過下料加 工成鋼領毛坯，再將鋼領毛坯經粗車、精車后加工成圓整度低于40微米、 平整度低于10微米的鋼領基體，然后，把鋼領基體經表面硬化耐磨處理后 即得到產品。
本發(fā)明中，滿足洛氏硬度HRA《65的鋼材有很多種，如20號鋼，它可 以是板材，也可以得管材，還可以是棒材。當然它可以是以粉末的形式， 經粉末冶金工藝制成鋼領毛坯。本發(fā)明中，將選用的低硬度的鋼加工成鋼 領毛坯、再經粗車、精車加工成鋼領基體，這些工藝均是現有的非常成熟 的技術，由于鋼的硬度低，因此，數控車床完全可以輕易地加工出精度滿 足圓整度低于40微米、平整度低于IO微米的鋼領基體。本發(fā)明中，鋼領 基體的表面硬化耐磨處理工藝也是現有的非常成熟的技術，它既可以保證 鋼領表面的耐磨潤滑性，又可以保證鋼領表面的高硬度，其維氏硬度HV滿 足900度 1100度。所謂維氏硬度是指以49.03 980.7N負荷，將相對面 夾角為136度的方錐形金剛石壓入器壓材料表面，保持規(guī)定時間后，用測 量壓痕對角線長度，再按公式來計算硬度的大小。它適用于較大工件和較 深表面層的硬度測定。
本發(fā)朋就是克服目前本領域技術人員的普遍存在的"鋼領基體必須采 用高硬度的鋼"的技術偏見，省去了滲碳、淬火及回火等用于提高鋼領基 體硬度又造成鋼領精度差的熱處理工藝，以低硬度的鋼材作為鋼領基體， 完全保證了棉紡鋼領的高精度要求，同時，也采用現有成熟的表面硬化耐
磨處理技術，保證鋼領表面的耐磨潤滑性和硬度要求。不僅工藝簡單，操 作方便，而且顯著降低了制造成本，在使用過程中顯著地減少鋼絲圈損壞 的數量，斷頭和毛羽明顯減少。 在上述制造方法中-
(1) 、所述的下料加工成鋼領毛坯是以鋼材為板材形式，經過沖壓
成形后制成鋼領毛坯；或者，以鋼材為管材形式，經過切割、沖壓后制成 鋼領毛坯；或者，以鋼材為金屬粉末形式，經過粉末冶金加工成鋼領毛坯;
(2) 、所述的粗車、精車是用數控車床按照鋼領形狀的尺寸粗略地 加工出鋼領基本外形，然后嚴格地按照鋼領尺寸精密地加工出鋼領基體， 以保證鋼領的高精度，精度要求是圓整度低于40微米，平整度低于10 微米；
(3) 、所述的表面硬化耐磨處理是對鋼領基體表面進行鍍鉻處理，其 步驟如下
① 、對鋼領基體進行清洗；
② 、用鹽酸進行酸洗；
③ 、對酸洗后的鋼領基體進行清洗；
、對鋼領基體表面進行電鍍25 40分鐘，其中，電鍍溫度控制在55 'C 58。C，每100個鋼領基體的通電電流是260 350安培，電鍍液是由鉻 酐、硫酸、攻牙油精、雙氧水和水等組份構成，各組份占總重量的百分比 分別是鉻酐20%，硫酸2%，攻牙油精2%，雙氧水0.8%，余量為水；
⑤、檢驗、油封入庫。
上述表面中，攻牙油精又稱C26添加劑，它主要是在鋼領表面起潤滑
耐磨的作用。表面硬化耐磨處理的方式有很多，在這里只是一個實施例， 并非是本發(fā)明的限定性說明。
權利要求
1.一種低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼領，其特征在于它將洛氏硬度HRA≤65的鋼材按所需鋼領的形狀精密加工成鋼領基體，在鋼領基體上包覆有一個高硬度耐磨層，該高硬度耐磨層的厚度D滿足1微米≤D≤30微米。
2. 如權利要求1所述的低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼領，其特征 在于鋼領基體的洛氏硬度HRA二65。
3. 如權利要求1所述的低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼領，其特征 在于鋼領基體的洛氏硬度HRA45。
4. 如權利要求1所述的低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼領，其特征 在于鋼領基體的洛氏硬度HRA二5。
5. 如權利要求1、 2、 3或4所述的低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼 領，其特征在于高硬度耐磨層的洛氏硬度滿足8L5《HRA《100。
6. 如權利要求5所述的低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼領，其特征 在于高硬度耐磨層是鍍鉻層，鍍鉻層的厚度是15微米 30微米，鍍鉻層 的洛氏硬度是HRA二8L5。
7. 如權利要求5所述的低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼領，其特征 在于高硬度耐磨層是鍍鈦層，鍍鈦層的厚度是1微米 3微米，鍍鉻層的 洛氏硬度是HRA^5。
8. 如權利要求5所述的低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼領，其特征 在于高硬度耐磨層是陶瓷層，陶瓷層的厚度是10微米 25微米，陶瓷層 的洛氏硬度是HRA二IOO。
9. 如權利要求1、 2、 3或4所述的低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼 領的制造方法，它是在將所述的鋼材依次經過下料加工成鋼領毛坯，再將 鋼領毛坯經粗車、精車后加工成圓整度低于40微米、平整度低于10微米 的鋼領基體，然后，把鋼領基體經表面硬化耐磨處理后即得到產品。IO.如權利要求9所述的制造方法，其中(1) 、所述的下料加工成鋼領毛坯是以鋼材為板材形式，經過沖壓 成形后制成鋼領毛坯；或者，以鋼材為管材形式，經過切割、沖壓后制成 鋼領毛坯；或者，以鋼材為金屬粉末形式，經過粉末冶金加工成鋼領毛坯;(2) 、所述的粗車、精車是用數控車床按照鋼領形狀的尺寸粗略地 加工出鋼領基本外形，然后嚴格地按照鋼領尺寸精密地加工出鋼領基體， 以保證鋼領的高精度，精度要求是圓整度低于40微米，平整度低于10 微米；(3) 、所述的表面硬化耐磨處理是對鋼領基體表面迸行鍍鉻處理，其 步驟如下① 、對鋼領基體進行清洗；② 、用鹽酸進行酸洗；◎、對酸洗后的鋼領基體進行清洗；④、對鋼領基體表面進行電鍍25 40分鐘，其中，電鍍溫度控制在55 'C 58°C,每100個鋼領基體的通電電流是260 350安培，電鍍液是由鉻 酐、硫酸、攻牙油精、雙氧水和水等組份構成，各組份占總重量的百分比分別是鉻酐20%，硫酸2%，攻牙油精2%,雙氧水0.8%，余量為水； ◎、檢驗、油封入庫。
全文摘要
一種低硬度鋼材為基體的高精度棉紡鋼領及其制造方法，它將洛氏硬度HRA≤65的鋼材按所需鋼領的形狀精密加工成鋼領基體，在鋼領基體上包覆有一個高硬度耐磨層，該高硬度耐磨層的厚度D滿足1微米≤D≤30微米。其制造方法是在將所述的鋼材依次經過下料加工成鋼領毛坯，再將鋼領毛坯經粗車、精車后加工成圓整度低于40微米、平整度低于10微米的鋼領基體，然后，把鋼領基體經表面硬化耐磨處理后即得到產品。本發(fā)明克服了技術偏見，既可以顯著提高棉紡鋼領的精度，又滿足了棉紡鋼領表面的高硬度的耐磨潤滑要求，制造方法不僅工藝簡單、操作非常輕松，而且顯著地降低制造成本，延長了棉紡鋼領的使用壽命。
文檔編號D01H7/52GK101187095SQ20071009316
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權日2007年12月19日
發(fā)明者李祥德 申請人:李祥德