施工工藝參數(shù)對(duì)厭氧螺紋鎖固膠扭矩強(qiáng)度影響研究

李 唯，孫玉英，趙 輝，謝靜思（中車唐山機(jī)車車輛責(zé)任公司，河北 唐山 063035）

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施工工藝參數(shù)對(duì)厭氧螺紋鎖固膠扭矩強(qiáng)度影響研究

李 唯，孫玉英，趙 輝，謝靜思
（中車唐山機(jī)車車輛責(zé)任公司，河北 唐山 063035）

摘要：簡(jiǎn)述螺紋鎖固膠施工工藝，研究了螺紋鎖固膠施工過(guò)程中螺紋表面清潔性、固化溫度、裝配時(shí)間3個(gè)工藝參數(shù)對(duì)螺紋安裝扭矩強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，除耐油性螺紋鎖固膠外，其余膠種均對(duì)螺紋表面清潔性敏感；螺紋鎖固膠須在對(duì)應(yīng)的固化溫度、裝配時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行施工使用。

關(guān)鍵詞：工藝參數(shù)；螺紋鎖固膠；扭矩強(qiáng)度

螺紋鎖固厭氧膠主要化學(xué)成分是二甲基丙烯酸酯［1］，當(dāng)有氧氣存在時(shí)，處于液態(tài)，一旦隔絕氧氣，在表面金屬元素的催化下室溫中快速固化，形成牢固的粘接界面［2］。螺紋鎖固膠具有良好的潤(rùn)濕性、粘附性和填縫能力，能有效地防止因振動(dòng)、沖擊和熱膨脹等因素導(dǎo)致螺栓與螺母連接松脫、腐蝕、磨損等問(wèn)題，廣泛用于機(jī)械、制造領(lǐng)域［3］。

1 螺紋鎖固膠施工工藝［4］

1）表面預(yù)處理

為降低污染、使粘接牢固，涂膠前應(yīng)使用蘸有清潔劑的無(wú)紡布沿螺紋走向清潔粘接區(qū)域，并用干燥、無(wú)油污的空氣將螺紋孔及外螺紋吹干。在大于15 ℃時(shí)，讓清潔處理過(guò)的表面在空氣中至少晾置3 min，最多不超過(guò)1 h，防止二次污染。

2）涂膠

螺母和螺栓組合的通孔涂膠方式：只需將螺紋鎖固劑涂抹在螺栓上，全圈覆蓋3或4道螺紋，然后裝配。

圖1　通孔涂膠示意Fig.1 Application of thread-locking adhesive in thru hole

盲孔涂膠方式：陽(yáng)螺紋和陰螺紋上都要涂抹螺紋鎖固劑。如果只在陽(yáng)螺紋上涂抹，然后扭入，氣壓會(huì)擠出大部分鎖固劑，導(dǎo)致鎖固劑覆蓋不完全和部分固化，從而引起早期故障。

圖2　盲孔涂膠示意Fig.2 Application of thread-locking adhesive in blind hole

3）裝配

涂膠后即刻進(jìn)行裝配，并用無(wú)紡布將溢出的膠擦拭干凈。

4）固化

通常在10～30 min達(dá)到初始強(qiáng)度，在24～48 h之后達(dá)到最終強(qiáng)度。

2 工藝參數(shù)對(duì)扭矩強(qiáng)度的影響

雖然螺紋鎖固膠的施工工藝較為簡(jiǎn)單，但實(shí)際生產(chǎn)施工過(guò)程中稍有疏忽就會(huì)對(duì)螺紋連接扭矩強(qiáng)度造成很大的影響。因此，本文通過(guò)使用同一品牌高（LT4、LT5）、中（LT 3）、低（LT1、LT2）3種強(qiáng)度的螺紋鎖固膠及不銹鋼（A4-70）M10六角螺栓、螺母進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就螺紋鎖固膠施工過(guò)程中螺紋表面清潔性、固化溫度以及裝配時(shí)間3個(gè)重要工藝參數(shù)對(duì)扭矩強(qiáng)度的影響進(jìn)行研究。

2.1 螺紋表面清潔性對(duì)扭矩強(qiáng)度的影響

螺紋在加工、貯存及施工過(guò)程中表面常常會(huì)粘附油污，并且這些油污有時(shí)不能通過(guò)目視檢查發(fā)現(xiàn)。螺紋表面清潔狀態(tài)（粘接前徹底清潔和未清潔）對(duì)扭矩強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖3。

圖3　螺紋表面狀態(tài)對(duì)扭矩強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of surface state of bolts on torque strength

從圖3看出，LT3螺紋鎖固膠粘接前是否清潔對(duì)扭矩強(qiáng)度基本沒(méi)有影響，但其他4種鎖固膠粘接前對(duì)螺栓徹底清潔都比不清潔的具有更高的扭矩強(qiáng)度。經(jīng)分析5種螺紋鎖固膠產(chǎn)品說(shuō)明書，發(fā)現(xiàn)LT3螺紋鎖固膠具有良好的抗油脂性，能夠容許各種輕微表面污染，如切削、潤(rùn)滑、防腐蝕和保護(hù)液體內(nèi)所含的油污。

2.2 固化溫度對(duì)扭矩強(qiáng)度的影響

溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)速率加快，碰撞幾率增大，不但加速了化學(xué)反應(yīng)速度［5］，同時(shí)膠液黏度下降，流動(dòng)性提高，對(duì)界面的濕潤(rùn)能力增強(qiáng)，可減小空隙缺陷［6］。將試件在不同溫度下放置24 h后檢測(cè)試件的破壞扭矩，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4　溫度對(duì)扭矩強(qiáng)度的影響Fig.4 Effect of temperature on torque strength

由圖4可見(jiàn)，隨著固化溫度的增加，扭矩強(qiáng)度呈增加趨勢(shì)。與低強(qiáng)度螺紋鎖固膠相比，溫度對(duì)中、高強(qiáng)度螺紋鎖固膠的影響更大。對(duì)于低強(qiáng)度螺紋鎖固膠，5 ℃以上固化，扭矩強(qiáng)度基本沒(méi)有變化。對(duì)于中、高強(qiáng)度螺紋鎖固膠，10 ℃之前，隨溫度增加，扭矩增加幅度較大；10 ℃之后，扭矩隨溫度平緩增加。

2.3 裝配時(shí)間對(duì)扭矩強(qiáng)度的影響

在實(shí)際生產(chǎn)中，同一工件要同時(shí)安裝很多個(gè)螺栓、螺釘，由于需要施加扭矩，通常是將涂有螺紋鎖固膠的螺栓預(yù)緊到工件上，全部螺栓都安裝完畢后，再對(duì)角施加扭矩。根據(jù)螺紋鎖固膠的反應(yīng)機(jī)理，在將鎖固膠涂抹到螺紋上時(shí)，與螺紋接觸的鎖固膠由于隔絕空氣，同時(shí)又有金屬離子的加速作用，化學(xué)反應(yīng)快速進(jìn)行。螺栓預(yù)緊后再施加扭矩，化學(xué)反應(yīng)可能受到外力破壞，因此裝配時(shí)間也可能對(duì)扭矩強(qiáng)度造成影響。將不同裝配時(shí)間的螺栓在22 ℃放置24 h，扭矩強(qiáng)度的變化見(jiàn)圖5。

圖5　裝配時(shí)間對(duì)扭矩強(qiáng)度的影響Fig.5 Effect of assemble time of bolts on torque strength

從圖5看出，對(duì)于低強(qiáng)度螺紋鎖固膠，裝配時(shí)間（0～120 min）對(duì)破壞扭矩影響不大。但對(duì)于中、高強(qiáng)度螺紋鎖固膠，當(dāng)裝配時(shí)間不超過(guò)60 min，破壞扭矩略有高低波動(dòng)，波動(dòng)幅度不明顯；當(dāng)裝配時(shí)間大于60 min，裝配時(shí)間對(duì)破壞扭矩的影響非常明顯，隨裝配時(shí)間增加，破壞扭矩明顯降低。

3 結(jié)論

1）螺紋鎖固膠本身無(wú)抗油脂性時(shí)，在進(jìn)行粘接前，須對(duì)螺紋表面進(jìn)行清潔；

2）低強(qiáng)度螺紋鎖固膠須在5 ℃以上施工及固化；中、高強(qiáng)度螺紋鎖固膠須在10 ℃以上施工及固化；

3）在安裝多組螺栓時(shí)，從對(duì)螺紋表面涂膠開(kāi)始到完成施加額定扭矩，整個(gè)裝配工作要在60 min內(nèi)完成。

參考文獻(xiàn)

［1］關(guān)洋，徐武斌，王國(guó)安.螺紋鎖固膠的防松效果探討［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2013，26（4）：170-172.

［2］王云，王立，王馳亮，等.厭氧膠的組成、結(jié)構(gòu)和固化引發(fā)機(jī)理研究進(jìn)展［J］.功能高分子學(xué)報(bào)，2005，18（4）：709-714.

［3］張露露，楊學(xué)林，等.厭氧膠［J］.中國(guó)膠粘劑，2004，13（2）：46-49.

［4］李唯，謝靜思，秦園，等.粘接技術(shù)在100%低地板地鐵車輛項(xiàng)目制造中的應(yīng)用［J］.軌道交通裝備與技術(shù)，2014，（4）：26-28.

［5］潘仁祖.高分子化學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［6］史鐵鈞，吳德峰.高分子流變學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：中國(guó)分類號(hào)：TG494A

文章編號(hào)：1001-5922（2016）07-0078-03

收稿日期：2016-03-15

作者簡(jiǎn)介：李唯（1980-），女，高級(jí)工程師，碩士，主要從事軌道客車粘接技術(shù)方面研究。E-mail：liwei@tangche.com。

Study on influence of process parameters on torque strength of anaerobic thread-locking adhesive

LI Wei， SUN Yu-ying， ZHAO Hui， XIE Jing-si
（CRRC Tangshan Co.，Ltd.， Tangshan， Hebei 063035， China）

Abstract：The construction process of thread-lockling adhesive was briefly introduced. The process parameters influenced the torque strength of thread-lockling adhesives were studied， including the surface state of bolts， curing temperature and assembly time. The experimental results showed that except for the oil-resistant thread-locking adhesive， the other adhesives were sensitive to the surface state of bolts. And the thread-locking adhesives should be used in the corresponding curing temperature and assembly time range.

Key words：process parameter； thread-locking adhesive； torque strength