专利名称：环形纱线制动带及其制备方法
技术领域：
本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的环形纱线制动带以及按照权利要求2的前序部分所述制造环形纱线制动带的方法。
在一个包含截头圆锥形环形制动带的纱线制动器中，制动带的内表面被同轴地压在例如一个储纱体的抽纱表面，所述抽纱表面在大多数情况下为圆形。以这种方式，在制动带的内表面和抽纱表面之间产生了一个接触面积，该接触面积被用作制动区域。纱线以线圈的形式存储在储纱体上，从线圈经储纱体的上方和制动带的下面抽出。纱线经过制动带和抽出边之间的接触区域，以便被分别制动或产生基本均匀的纱线张力。通过抽拉线圈，产生所抽出的纱线的旋转转动，类似于钟的指针的运动。在旋转运动之后，制动带发生一个变形。纱线摩擦制动带。储纱体和制动带被基本固定地保持着。因此，制动带需要具有挠性、良好的弹性以及对于各种纱线材料的摩擦负荷和与制动带一起限定制动区域的抽出表面的摩擦负荷的高耐磨性，所述抽出表面在大多数情况下为金属。
WO 98/23520公开了一种截头圆锥体形的环形制动带。该制动带由一种金属或金属合金组成。在该专利中，铍-铜被当作实施例。铍-铜是一种在加工时需要特别小心的材料。但是，在某些操作条件下或对于某些纱线等级，制动带可能会相对迅速且明显地被磨坏。
US 5,546,994公开了一种由金属板构成的制动带，其厚度为0.1mm，通过冲压和深拉制成。该制动带据述为具有挠性。
US 5,678,779公开了一种由金属合金构成的环形制动带。
最后，US 5,409,043公开了这样一种制动带，它以非常薄的金属层形式设置在外面的凯夫拉尔(Kevlar)夹头圆锥的内侧。或者，制动带可由厚度为0.05-0.1mm的钢板构成。制动带的有效表面可分别镀铬或镀镍。
制动带必须为环形的弹性的光滑的，尽管为了适当的性能，它的有效表面厚度小且具有耐磨损性。弹性和耐磨损性可通过硬化的传统钢达到。但是，硬化的传统钢通常不能再成形加工。另一方面，事先变形的传统钢的硬化直到现在几乎不能实施。在这些薄壁厚度的情况下(最大值为十分之几毫米)，在成形工艺后传统的钢的硬化可导致截头圆锥体的成形缺陷，这些成形缺陷破坏了在有效表面的制动带的必要平坦性，并且不能在操作时使制动带均匀变形。由此，这些纱线制动带直到现在一直是由其它金属材料制成的。
本发明的一个目的是提供一种上述的纱线制动带及制造满足这样一个具有耐磨损性、均匀的表面光滑性、均匀的弹性和能工业化大规模生产且成本节约的制动带的方法。
该目的可通过权利要求1的特征和权利要求2的方法达到。
沉积硬化的不锈钢意外地正好满足了适合于制作纱线制动器的制动带的要求。也就是，该类钢可在硬化过程之前被方便地成形，以便从一个扁坯中无缺陷地将制动带成形为截头圆锥体形。然后钢可被硬化，使得它在有效表面具有所需的弹性、光滑表面和耐磨损性。所需厚度内的沉积硬化的不锈钢是可商购的，可被简单地进行机械加工和方便地进行硬化。
根据所述制造方法，利用了可沉积硬化不锈钢的可变形性，以便首先从扁坯形成截头圆锥形的制动带。然后，利用其良好的硬化性质以得到在有效表面上的高弹性和良好的耐磨损性。在这种情况下，令人惊讶地发现，尽管在薄的壁厚的情况下，硬化过程仍可进行，这样得到了一个光滑的表面，且不发生纱线制动带的截头圆锥体的任何成形缺陷。
扁坯有利地通过冲压形成。这可以达到一个具有足够精度的高生产速率。这种冷变形为截头圆锥体套管的过程可通过在一个工具内深拉而有利地进行。硬化过程的实施包括三个步骤，即一个奥氏体调理步骤、随后的奥氏体-马氏体-转化步骤和最后的沉积硬化步骤。
在奥氏体调理步骤中，冷变形的坯料被加热到约955℃，然后在该温度下维持约10分钟。然后，坯料在大气中被冷却到室温。在一个小时内，冷却下来的冷变形后的坯料被冷却到约-73℃，并在该温度下维持8小时。然后，坯料再次在大气中升温到室温(转化步骤)。最后，坯料被加热到约510℃，在该温度下维持约90分钟，最后在大气中冷却到室温。这样，结束了沉积硬化。然后，制动带可以分别进行其它的传统的加工步骤，或可以直接结合到纱线制动器中。
为了得到具有精确尺寸和均匀性质的制动带，把坯料冲压为在径向上有剩余尺寸的扁平的环形体并且仅在冷变形后和硬化之前切割坯料至目标尺寸是有利的。
在有剩余尺寸的径向提供的材料有利于补偿在伴随冷变形过程的伸长过程中发生的材料位移。在随后的切割后，在纱线制动带直至最后的切割边缘可得到均匀的性质。
或者，最后的切割甚至可以在硬化过程之后进行。
在冷变形过程中，有利地，将均匀的壁厚设为0.01mm-0.5mm。约0.05-约0.3mm的厚度范围对于由这些沉积硬化的钢制成的这些纱线制动带是特别有利的。
为了在储存和运输或类似的过程中避免腐蚀-这些腐蚀可能在钢的加工过程中有害，以及为了得到良好的可加工性能，坯料最好由退火的金属板冲压得到。术语“退火的”应理解为一种早已被金属板制造者所应用的防腐蚀措施。这里可以例如包括一种称为“研磨退火”(MillAnnealed)的状态，即由一种称为“溶液加热处理和快速冷却”的处理方法所达到的状态。
本发明将参照附图进行说明，其中
图1示出了一种纱线制动器的环形制动带的透视图；图2示出了制造扁坯的一个步骤，表示扁坯的一个垂直截面；图3示意性地示出了将图2的扁坯冷变形为截头圆锥体形，包括随后将坯料切割为最后的尺寸；和图4示出了制动带的一个垂直截面，包括所进行的退火或硬化步骤的说明。
图1中，环形制动带B具有截头圆锥套管的形状，其具有较小的直径di和较大的直径da，圆锥轴X方向的高度h，母线方向的带宽b和壁厚y。壁厚y在约0.01mm-0.5mm之间，在整个制动带B内为相同。制动带B由沉积硬化了的不锈钢S(沉积硬化性的不锈钢)构成。在壁厚为0.08mm、例如外径为约110mm、内径为约85mm和圆锥顶角为约90°至120°之间的纱线制动带，可达到良好的操作性能。
制动带B的内表面为有效制动表面，必须是光滑和耐磨损的。另外，制动带必须是不可延长的，但在径向必须可变形，或在径向必须是有弹性的。
为了制造图1示出的制动带B，实施下列的步骤。
按照图2，首先，由一个扁平金属板M例如通过冲压制成一个环形扁坯Z。环形体的内径比制动带的目标内径di小。坯料的外径比制动带B的目标外径da大。
按照图3，扁坯Z在一个工具W内，例如通过深拉，成形为截头圆锥体形或截头圆锥体形的中间产品Z1的形状。由于在深拉过程中发生了不可避免的材料位移，坯料Z在径向的尺寸有剩余。剩余的尺寸将在图3中的变形过程中使用，以便使材料发生冷态流动(cold flow)。在变形停止后，坯料被切割，以得到目标尺寸di和da。
对已具有最后尺寸的坯料Z1进行下列处理第一，在奥氏体调理步骤I中，坯料Z首先被加热到例如955℃，在该温度下维持约10分钟。然后，该坯料在大气中被再次冷却到室温RT。
第二，在奥氏体-马氏体-转化步骤II中-该步骤在第一步骤I后的一小时后开始，坯料Z1被冷却到约-73℃，然后在该温度下维持约8小时，然后将坯料在大气中再次升温到大气温度RT。
在后续的沉积硬化步骤III中，坯料Z1被再次加热，任选加热到约510℃，在该温度下维持约90分钟，然后在大气中被冷却到大气温度RT。这样制得由沉积硬化了的不锈钢S构成的制动带B。
随后的加工步骤不是必要的，但是可视具体情况实施。
除了其它组分，沉积可硬化的不锈钢含有铬和镍作为主要的合金成分。这种类型的钢本身用于制造弹簧、夹子、飞机和压力罐的框架结构。对于这些应用，这种钢的耐磨损性能是第二位重要的。与此相反的是，按照本发明，沉积可硬化的钢的耐磨损性主要地被利用来制动纱线的一个特别有利的作用。
权利要求
1.一种用于纱线制动器的环形制动带(B)，所述制动带具有通过扁坯(Z)的冷变形制成的截头圆锥外套的形状，所述坯料(Z)由薄金属板(M)制成，其特征在于，制动带(B)由沉积硬化了的不锈钢(S)(沉积硬化性的不锈钢)制成。
2.制造用于纱线制动器的环形制动带的方法，该制动带具有截头圆锥体的形状，按照该方法，一个扁平环形坯料通过冷变形而制成为截头圆锥体形，其特征在于，坯料(Z)由可通过沉积硬化而被硬化的不锈钢(S)的金属板(M)制成，坯料在冷变形后被沉积硬化。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于，坯料(Z)被冲压且进行冷变形，这是在工具(W)中通过深拉进行的，硬化过程包括奥氏体调理步骤(I)、奥氏体-马氏体-转化步骤(II)和沉积硬化步骤(III)。
4.按照权利要求2的方法，其特征在于，冷变形了的坯料(Z1)被加热到稍低于1000℃，优选955℃，在该温度下维持约10分钟，然后在大气中冷却到室温(RT)(奥氏体调理)，随后在一个小时内冷却到约-73℃，在该冷却温度下保持约8小时，然后在大气中升温到室温(转化步骤)，最后该坯料被加热到略高于500℃，优选510℃，在该温度下维持约90分钟，然后在大气中冷却到室温(RT)(沉积硬化)。
5.按照权利要求2的方法，其特征在于，坯料(Z)被冲压为在径向具有剩余尺寸的扁平环形体，并在变形后在硬化处理前在径向切割到它的目标尺寸(di，da)。
6.按照权利要求2的方法，其特征在于，坯料(Z)被冲压为在径向具有剩余尺寸的扁平环形体，并在硬化处理后在径向切割到它的目标尺寸(di，da)。
7.按照权利要求2的方法，其特征在于，在冷变形过程中提供了一个均匀的壁厚(y)，其范围为0.01mm-0.5mm，优选在0.05mm-0.3mm之间。
8.按照权利要求2至7中至少一个的方法，其特征在于，坯料(Z)由一个退火了的金属板(M)冲压而成(研磨退火，即溶液加热处理和快速冷却)。
全文摘要
一种用于纱线张力调整器的环形纱线制动带，由沉积硬化的不锈钢(S)构成。首先从一个沉积硬化钢板制造一个环形坯料，将该坯料成形为一个环形的平头圆锥，然后通过沉积硬化来硬化该带，由此制得环形纱线制动带。
文档编号C21D6/04GK1473131SQ01818523
公开日2004年2月4日 申请日期2001年11月7日 优先权日2000年11月8日
发明者库尔特·阿尔内·贡纳尔·雅各布松, 库尔特 阿尔内 贡纳尔 雅各布松, 佩尔·奥尔松, 奥尔松 申请人:艾罗帕股份有限公司