CN105482446A

CN105482446A - 一种汽车eps电动助力转向专用尼龙蜗轮及其制备方法

Info

Publication number: CN105482446A
Application number: CN201510819599.6A
Authority: CN
Inventors: 张可
Original assignee: Suqian Zhongsheng Nylon Co Ltd
Current assignee: Suqian Zhongsheng Nylon Co Ltd
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2016-04-13

Abstract

一种汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮及其制备方法，由尼龙蜗轮和复合在其内部的铁芯组成，所述的尼龙蜗轮按重量百分比由以下组分组成：尼龙原料98.99%-99.46%、催化剂0.1%-0.3%、助化剂0.2%-0.35%、尼龙油0.02%-0.03%、改性剂0.2%-0.3%、色粉0.02%-0.03%；通过清洗、预热、加热、催化改性、浇铸聚合、调质处理、冷却得到制品；所制的蜗轮专用料可用于汽车EPS电动助力转向取代金属的蜗轮，具有重量轻，噪音低，耐腐蚀，耐冲击，容易设计和加工成型的效果。

Description

一种汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮及其制备方法，属于高分子尼龙材料技术领域。

背景技术

随着汽车电子技术的不断发展，目前，一些合资企业的高档轿车配置已经使用了EPS，使汽车的经济性、动力性、机动性和安全性都有所提高。因此，EPS在近年得到迅速的推广，也是今后发展的必然趋势。动力转向在各种汽车中的应用越来越广泛。特别是近几年，随着汽车数量的大幅增加，能源和环保的问题日益突出，节能环保的EPS受到了更多汽车厂家的欢迎。而由于电动转向系统采用电动机而非液压机来转动车轮，其重量较轻且燃油经济性更高，未来5年，电动转向系统的销量年增长率最高可达30%。

重型车及改装车加装动力转向也是必然的，在豪华客车、高档客车的双层客车中也必须装用。这不仅是性能的需要，也是显示水平的标志。高级面包车因车速提高，提高了高速转向阻力，所以普遍安装动力转向。对于轿车，动力转向器早已是选装件，国内已生产的奥迪、桑塔纳和标致车只是没有安装，一旦安装后由于转向性能改善明显，必将受到用户的欢迎，就是微型轿车，由于其用户差别较大，原引进车型动力转向器就是选装件，即根据用户要求选装，当然价格也有相应增长。

EPS系统当前较多的应用在1.3L-1.5L的各种轻型车上，其性能已经得到广泛的认可。随着直流电机性能的提高和42V电源在汽车组件上的应用，其应用范围将会进一步拓宽，并逐渐向微型车、轻型车和中型车扩展。目前，在全世界汽车行业中，EPS系统每年正在以9%—10%的增长速度发展，年增长量约为130-150万套之间。因此EPS系统将有十分广阔的发展前景。

现有技术中的EPS蜗轮大多采用锡青铜，磷青铜，铜合金等材料制作，通过棒材机械加工成型，其成本比较高，噪音比较大，耐磨性能不好，容易受到腐蚀，寿命比较短，需要后期保养加油等繁琐维护。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮及其制备方法，其目的在于：提供一种强度更高，耐腐蚀更好，耐磨性更佳，耐冲击能力更好，具有良好的综合性能的汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮专用料及其制备方法。

本发明的技术解决方案：

一种汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮，由尼龙蜗轮和复合在其内部的铁芯组成，其特征在于，所述的尼龙蜗轮按重量百分比由以下组分组成：尼龙原料98.99%-99.46%、催化剂0.1%-0.3%、助化剂0.2%-0.35%、尼龙油0.02%-0.03%、改性剂0.2%-0.3%、色粉0.02%-0.03%。

所述尼龙原料为己内酰胺。

所述催化剂为氢氧化钠。

所述助化剂为甲苯二异氰酸酯。

所述尼龙油为润滑油脂。

所述改性剂为二硫化钼。

所述色粉为酞青兰或艳佳丽蓝。

所述铁芯使用45#钢作为内衬。

一种汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤。

步骤一：首先，将蜗轮内铁芯使用超声波清洗剂清洗去垢，然后放入浓度为35%的甲烷偶联剂KH550中侵泡，浸泡时间为8-10分钟。

步骤二：将侵泡后的铁芯和蜗轮模具一起放入干燥烘箱内预热，预热温度为160℃-165℃，铁芯预热时间为4-5小时，蜗轮模具预热时间为2-3小时。

步骤三：将98.99%-99.46%的尼龙原料进行融化，熔化温度不得超过140℃。

步骤四：按催化剂0.1%-0.3%、尼龙油0.02%-0.03%、改性剂0.2%-0.3%、色粉0.02%-0.03%，将各组分准确计量，放入己内酰胺融化的储料罐内，均匀搅拌10-15秒，接上真空装置，对其进行真空抽取，真空装置从储料罐连接真空管到氯化钙反应釜，再由氯化钙反应釜连接至2X-15旋叶真空泵，抽真空时间控制为8-10分钟，真空度为-0.1Pa（要求真空表指示在750mm汞柱以上），储料罐温度控制130℃-140℃。

步骤五：取预热好的铁芯放入模具中，原料抽取真空后，加入0.2%-0.35%的助化剂，搅拌均匀后，浇铸至模具中，浇铸时温度控制为150℃-160℃。

步骤六：浇铸后等待聚合，聚合时间为15-20分钟，聚合完成后取出毛坯件放入温度为80℃-90℃的保温箱内缓冲温度，待缓冲15-20分钟后取出毛坯。

步骤七：将毛坯放入温度为100℃的沸水中，时间为12小时。之后取出按图纸尺寸加工，而后再次放入温度为100℃的沸水中，时间为10-12小时，自然冷却后，得到制品。

本发明的有益效果：

本发明生产的蜗轮材料为尼龙和金属两种材料，采用尼龙浇铸技术，集合了两种材料的优点。外圈尼龙作为优良的耐磨材料，做为和蜗杆配合的耐磨件，并对外圈尼龙做了两次热处理调湿，保证了材料的尺寸稳定性和内应力；内芯使用45#钢作为内衬，可以保证转动强度的同时，外圈耐磨及耐腐蚀，自润滑性，噪音低，保护对磨件，使用寿命长等特点得到显著效果。由此所制的蜗轮专用料可用于汽车EPS电动助力转向取代金属的蜗轮，具有重量轻，噪音低，耐腐蚀，耐冲击，容易设计和加工成型的效果。

附图说明

图1:本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步阐述：

下述实施例所选用的尼龙原料为荷兰DSM己内酰胺优等品，为专用料的主原材料。

催化剂为南京化学试剂厂氢氧化钠NaOH，分析纯，在反应中起到催化的作用，加快材料的结晶速度，缩短成型时间。

助化剂为上海化学试剂厂甲苯-2,4-二异氰酸酯。(Toluene-2,4-di-iso-cyanate)，在反应中起到助化作用，加快材料的结晶速度，缩短成型时间。

尼龙油为中科院化学研究所配制，能够有效的让材料具有自润滑性，保证了后期的耐磨和加工。

改性剂为济南嘉裕化工有限公司的二硫化钼粉MoS2，可以有效的提高材料的耐磨性能。

实施例一：

如图1所示，首先，将蜗轮内铁芯使用超声波清洗剂清洗去垢，然后放入浓度为35%的甲烷偶联剂KH550中侵泡，浸泡时间为8分钟。将侵泡后的铁芯和模具一起放入干燥烘箱内预热，预热温度为160℃，铁芯预热时间为4小时，蜗轮模具预热时间为2小时。将尼龙原料进行融化，熔化温度不得超过140℃。选取尼龙原料99.22%、催化剂0.2%、助化剂0.28%、尼龙油0.025%、改性剂0.25%、色粉0.025%，除助化剂外，将各组分准确计量，放入己内酰胺融化的储料罐内，均匀搅拌。接上真空装置，对其进行真空抽取。真空装置从储料罐连接真空管到碌化钙反应釜，再由碌化钙反应釜连接至2X-15旋叶真空泵。抽真空时间为8分钟，真空度为-0.1帕，温度控制130℃。取预热好的铁芯放入模具中，原料抽取真空后，加入0.2%的助化剂，搅拌均匀后，浇铸至模具中。浇铸时温度控制为160℃.浇铸后等待聚合，聚合时间为15分钟。聚合完成后取出毛坯件放入温度为80℃的保温箱内缓冲温度，待缓冲15分钟后取出毛坯。将毛坯放入温度为100℃的沸水中，时间为12小时。之后取出按图纸尺寸加工，而后再次放入温度为100℃的沸水中，时间为12小时。自然冷却后，得到制品。

以上制得的改性MC尼龙按相关标准进行样条性能测试，测试项目为：硬度测试，摩擦系数测试，吸水率，拉伸压缩弯曲三项强度，冲击强度，线胀系数，热变形温度。

表1为实施例（尼龙原料99.22%、催化剂0.2%、助化剂0.28%、尼龙油0.025%、改性剂0.25%、色粉0.025%）测试结果。

结论：符合产品性能要求

实施例二：

如图1所示，首先，将蜗轮内铁芯使用超声波清洗剂清洗去垢，然后放入浓度为35%的甲烷偶联剂KH550中侵泡，浸泡时间为9分钟。将侵泡后的铁芯和模具一起放入干燥烘箱内预热，预热温度为160℃，铁芯预热时间为4小时，蜗轮模具预热时间为2小时。将尼龙原料进行融化，熔化温度不得超过140℃。选取尼龙原料99.45%、催化剂0.3%、助化剂0.35%、尼龙油0.03%、改性剂0.3%、色粉0.03%，除助化剂外，将各组分准确计量，放入己内酰胺融化的储料罐内，均匀搅拌。接上真空装置，对其进行真空抽取。真空装置从储料罐连接真空管到碌化钙反应釜，再由碌化钙反应釜连接至2X-15旋叶真空泵。抽真空时间为9分钟，真空度为-0.1帕，温度控制135℃。取预热好的铁芯放入模具中，原料抽取真空后，加入0.35%的助化剂，搅拌均匀后，浇铸至模具中。浇铸时温度控制为155℃.浇铸后等待聚合，聚合时间为18分钟。聚合完成后取出毛坯件放入温度为85℃的保温箱内缓冲温度，待缓冲18分钟后取出毛坯。将毛坯放入温度为100℃的沸水中，时间为12小时。之后取出按图纸尺寸加工，而后再次放入温度为100℃的沸水中，时间为12小时。自然冷却后，得到制品。

表2为实施例二（尼龙原料99.45%、催化剂0.3%、助化剂0.35%、尼龙油0.03%、改性剂0.3%、色粉0.03%）的测试结果

结论：硬度，摩擦系数偏高，三项强度指标偏低。

实施例三：

如图1所示，首先，将蜗轮内铁芯使用超声波清洗剂清洗去垢，然后放入浓度为35%的甲烷偶联剂KH550中侵泡，浸泡时间为10分钟。将侵泡后的铁芯和模具一起放入干燥烘箱内预热，预热温度为165℃，铁芯预热时间为4小时，蜗轮模具预热时间为3小时。将尼龙原料进行融化，熔化温度不得超过140℃。选取尼龙原料98.99%、催化剂0.1%、助化剂0.2%、尼龙油0.02%、改性剂0.2%、色粉0.02%，除助化剂外，将各组分准确计量，放入己内酰胺融化的储料罐内，均匀搅拌。接上真空装置，对其进行真空抽取。真空装置从储料罐连接真空管到碌化钙反应釜，再由碌化钙反应釜连接至2X-15旋叶真空泵。抽真空时间为10分钟，真空度为-0.1帕，温度控制140℃。取预热好的铁芯放入模具中，原料抽取真空后，加入计量好的助化剂，搅拌均匀后，浇铸至模具中。浇铸时温度控制为160℃.浇铸后等待聚合，聚合时间为20分钟。聚合完成后取出毛坯件放入温度为80℃的保温箱内缓冲温度，待缓冲20分钟后取出毛坯。将毛坯放入温度为100℃的沸水中，时间为12小时。之后取出按图纸尺寸加工，而后再次放入温度为100℃的沸水中，时间为12小时。自然冷却后，得到制品。

表3为实施例三（尼龙原料98.99%、催化剂0.1%、助化剂0.2%、尼龙油0.02%、改性剂0.2%、色粉0.02%）的测试结果。

结论：硬度及三项强度偏低，摩擦系数比较高，吸水变形率较高。

最终结论，经过比对，实施案例一为综合性能最优。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

综上，本发明达到预期目的。

Claims

1.一种汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮，由尼龙蜗轮和复合在其内部的铁芯组成，其特征在于：所述的尼龙蜗轮按重量百分比由以下组分组成：尼龙原料98.99%-99.46%、催化剂0.1%-0.3%、助化剂0.2%-0.35%、尼龙油0.02%-0.03%、改性剂0.2%-0.3%、色粉0.02%-0.03%。

2.根据权利要求1所述的汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮，其特征在于：所述尼龙原料为己内酰胺。

3.根据权利要求1所述的汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮，其特征在于：所述催化剂为氢氧化钠。

4.根据权利要求1所述的汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮，其特征在于：所述助化剂为甲苯二异氰酸酯。

5.根据权利要求1所述的汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮，其特征在于：所述尼龙油为润滑油脂。

6.根据权利要求1所述的汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮，其特征在于：所述改性剂为二硫化钼。

7.根据权利要求1所述的汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮，其特征在于：所述色粉为酞青兰或艳佳丽蓝。

8.根据权利要求1所述的汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮，其特征在于：所述铁芯使用45#钢作为内衬。

9.一种汽车EPS电动助力转向专用尼龙蜗轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：首先，将蜗轮内铁芯使用超声波清洗剂清洗去垢，然后放入浓度为35%的甲烷偶联剂KH550中侵泡，浸泡时间为8-10分钟；

步骤二：将侵泡后的铁芯和蜗轮模具一起放入干燥烘箱内预热，预热温度为160℃-165℃，铁芯预热时间为4-5小时，蜗轮模具预热时间为2-3小时；

步骤三：将98.99%-99.46%的尼龙原料进行融化，熔化温度不得超过140℃；

步骤四：按催化剂0.1%-0.3%、尼龙油0.02%-0.03%、改性剂0.2%-0.3%、色粉0.02%-0.03%，将各组分准确计量，放入己内酰胺融化的储料罐内，均匀搅拌10-15秒，接上真空装置，对其进行真空抽取，真空装置从储料罐连接真空管到氯化钙反应釜，再由氯化钙反应釜连接至2X-15旋叶真空泵，抽真空时间控制为8-10分钟，真空度为-0.1Pa（要求真空表指示在750mm汞柱以上），储料罐温度控制130℃-140℃；

步骤五：取预热好的铁芯放入模具中，原料抽取真空后，加入0.2%-0.35%的助化剂，搅拌均匀后，浇铸至模具中，浇铸时温度控制为150℃-160℃；

步骤六：浇铸后等待聚合，聚合时间为15-20分钟，聚合完成后取出毛坯件放入温度为80℃-90℃的保温箱内缓冲温度，待缓冲15-20分钟后取出毛坯；

步骤七：将毛坯放入温度为100℃的沸水中，时间为12小时，之后取出按图纸尺寸加工，而后再次放入温度为100℃的沸水中，时间为10-12小时，自然冷却后，得到制品。