艾少華，艾焰華，趙景左，韓勝利（.湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄陽(yáng) 44057；.青海省有色地質(zhì)測(cè)試中心 青海 西寧 80007）

螺紋鎖固厭氧膠對(duì)緊固件螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)的影響

艾少華1，艾焰華2，趙景左1，韓勝利1（1.湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441057；2.青海省有色地質(zhì)測(cè)試中心 青海 西寧 810007）

對(duì)使用螺紋鎖固厭氧膠裝配的緊固件的螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分析，結(jié)果表明，涂螺紋鎖固厭氧膠后的緊固件在上緊時(shí)，螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)都會(huì)出現(xiàn)不同程度的上升，無(wú)潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠上升幅度較大，潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠較??；但螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)的離散度會(huì)大幅降低。

厭氧膠；螺紋鎖固；緊固件；扭矩系數(shù)；摩擦系數(shù)

扭矩控制法[1，2]簡(jiǎn)單、易操作，是一種最常用和廣泛的緊固件上緊方法。該方法涉及到一個(gè)重要參數(shù)——扭矩系數(shù)K，它表示上緊扭矩中轉(zhuǎn)化為軸向力的比例，而此參數(shù)與緊固件螺紋摩擦系數(shù)相關(guān)，這2個(gè)參數(shù)是影響扭矩控制法可靠性的重要指標(biāo)。螺紋鎖固厭氧膠[3，4]作為一種化學(xué)防松方式已有60多年的歷史，其可靠的防松效果得到了各行各業(yè)的廣泛認(rèn)可，但是關(guān)于厭氧膠對(duì)緊固件上緊工藝影響的研究較少。本文對(duì)螺紋鎖固厭氧膠裝配的緊固件的螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)的影響因素進(jìn)行研究，為采用扭矩控制法上緊工藝提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料及儀器

無(wú)潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠A、潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠B，自制。

10.9級(jí)M16×70鍍彩鋅粗牙標(biāo)準(zhǔn)螺栓和10級(jí)鍍彩鋅標(biāo)準(zhǔn)配套螺母，市售；緊固件分析試驗(yàn)機(jī)，德國(guó)ZWICK。

1.2 試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理

在緊固件上按照規(guī)定的方式涂膠后，按照國(guó)標(biāo)GB/T 3098.9－2002進(jìn)行測(cè)試并記錄螺紋副摩擦系數(shù)μ1、支撐端面摩擦系數(shù)μ2，總摩擦系數(shù)μ總，以及軸向規(guī)定預(yù)緊力為97.5 kN時(shí)預(yù)緊扭矩T。

緊固件扭矩系數(shù)K，K=T/（Fd）[5]，軸向預(yù)緊力為達(dá)到97.5 kN時(shí)預(yù)緊扭矩T，d為螺栓公稱直徑。

緊固件扭矩系數(shù)K平均值為5個(gè)樣本緊固件扭矩系數(shù)K的算術(shù)平均值。

螺紋摩擦系數(shù)平均值為5個(gè)樣本螺紋摩擦系數(shù)的算術(shù)平均值。

螺紋摩擦系數(shù)離散度為5個(gè)樣本螺紋摩擦系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。

緊固件扭矩系數(shù)離散度為5個(gè)樣本扭矩系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果及討論

2.1 不同的螺紋鎖固厭氧膠對(duì)摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)的影響

2.1.1 無(wú)潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠對(duì)摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)螺栓采用無(wú)潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠裝配時(shí)，螺紋副的摩擦系數(shù)平均值和扭矩系數(shù)平均值相對(duì)于不涂膠的螺栓而言都會(huì)增大，具體見(jiàn)表1。這可能是因?yàn)槁菁y鎖固厭氧膠中單體或樹(shù)脂的黏性較大，使螺紋摩擦系數(shù)增大，上緊扭矩中轉(zhuǎn)化為軸向力的比例減小，扭矩系數(shù)增大。

2.1.2 潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠對(duì)摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)的影響

當(dāng)采用潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠裝配時(shí)，螺紋副的摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)相對(duì)于采用無(wú)潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠而言會(huì)降低，見(jiàn)表1。這是因?yàn)榕浞街刑砑恿艘欢ū壤凉?rùn)滑劑，因此摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)會(huì)降低。

表1 不同的螺紋鎖固厭氧膠對(duì)摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)的影響Tab.1 Effect of different thread locking anaerobic adhesive on the friction coefficient between thread and torque coefficient

2.1.3 涂膠方式對(duì)摩擦系數(shù)的影響

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)螺栓支撐面上也涂有厭氧膠或者厭氧膠液流淌到支撐面上時(shí)，支撐面的摩擦系數(shù)也會(huì)受到影響，其影響趨勢(shì)與厭氧膠對(duì)螺紋摩擦系數(shù)影響趨勢(shì)一致，并且進(jìn)一步加劇對(duì)扭矩系數(shù)的影響，具體見(jiàn)表2。以無(wú)潤(rùn)滑型螺紋鎖固膠A為例，螺紋的摩擦系數(shù)會(huì)增大，支撐面的摩擦系數(shù)也同樣會(huì)增大，扭矩系數(shù)會(huì)進(jìn)一步變大；若改為潤(rùn)滑型螺紋鎖固膠B，螺紋的摩擦系數(shù)會(huì)變小，支撐面的摩擦系數(shù)也同樣會(huì)變小，扭矩系數(shù)會(huì)進(jìn)一步變小。

表2 不同的涂膠方式對(duì)摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)的影響Tab.2 Effect ofdifferent gumming ways on friction coefficient and torque coefficient

由T=KFd可知，在裝配上緊時(shí)，必須考慮厭氧膠對(duì)扭矩系數(shù)的影響，否則容易出現(xiàn)螺栓過(guò)載或未上緊問(wèn)題。具體而言，就是根據(jù)所選用厭氧膠的潤(rùn)滑性對(duì)扭矩系數(shù)的影響，等比例對(duì)設(shè)定的預(yù)緊扭矩進(jìn)行修正，以控制軸向預(yù)緊力在合理可控范圍。

2.2 螺紋鎖固厭氧膠對(duì)螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)二者離散性影響

螺紋鎖固厭氧膠能改善螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)二者的離散度，使螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)更加均一和穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)試了涂膠和不涂膠2種狀態(tài)下，螺紋摩擦系數(shù)和K值，并計(jì)算出各自的標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果見(jiàn)表3。以按方式1涂膠無(wú)潤(rùn)滑型厭氧膠A為例，涂螺紋鎖固厭氧膠A后，螺紋摩擦系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差由0.026降至0.012，降幅達(dá)53.8%；轉(zhuǎn)矩系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差由0.041降至0.020，降幅達(dá)51.2%。另外，按方式2涂無(wú)潤(rùn)滑型厭氧膠A和按方式1涂潤(rùn)滑型厭氧膠B也有類似的現(xiàn)象。這說(shuō)明涂厭氧膠裝配可使螺紋的摩擦系數(shù)以及轉(zhuǎn)矩系數(shù)更加穩(wěn)定。螺紋的摩擦系數(shù)以及轉(zhuǎn)矩系數(shù)的均一和穩(wěn)定將極大地降低螺栓上緊過(guò)程中過(guò)載和未上緊的風(fēng)險(xiǎn)，使扭矩控制法更加可靠。

表3 螺紋鎖固厭氧膠A對(duì)螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)離散度的影響Tab.3 Effect of thread locking anaerobic adhesive A on disperson degree of friction coefficient and torque coefficient

3 結(jié)語(yǔ)

1）當(dāng)螺栓采用無(wú)潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠裝配時(shí)，螺紋的摩擦系數(shù)平均值和扭矩系數(shù)平均值相對(duì)于不涂膠的螺栓而言都會(huì)增大；采用潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠裝配時(shí)，螺紋的摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)相對(duì)于采用無(wú)潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠而言會(huì)降低，即潤(rùn)滑型螺紋鎖固厭氧膠對(duì)螺紋副的摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)影響相對(duì)較小。

2）裝配上緊時(shí)，應(yīng)根據(jù)所選用厭氧膠的潤(rùn)滑性對(duì)扭矩系數(shù)的影響，等比例對(duì)設(shè)定的預(yù)緊扭矩進(jìn)行修正，以控制軸向預(yù)緊力在合理可控范圍。

3）螺紋鎖固厭氧膠能改善螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)二者的離散性，使螺紋摩擦系數(shù)和扭矩系數(shù)更加均一和穩(wěn)定。

[1]黃偉,陳家權(quán).力矩法、轉(zhuǎn)角法上緊螺栓力矩可靠性分析[J].裝備制造技術(shù),2006,(4):6-8.

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Effect of thread locking anaerobic adhesive on friction coefficient and torque coefficient

AI Shao-hua1, AI Yan-hua2, ZHAO Jing-zuo1, HAN Sheng-li1
(1.Hubei Huitian New Material Co., Ltd., Xiangyang, Hubei 441057, China; 2.Nonferrous Geological Test Center of Qinghai Province, Xining, Qinghai 810007, China)

By testing the friction coefficient and torque coefficient of threaded fastener with thread locking anaerobic adhesive, the effect rule of anaerobic adhesive on friction coefficient and torque coefficient of the fastener was obtained. That is to say, the friction coefficient and torque coefficient had varying degrees of rise when the fastener coated with the anaerobic adhesive was tightened ,the rise of the non-lubricated thread locking anaerobic adhesive was larger than that for the lubricated thread between thread locking anaerobic adhesive, and the disperson degree of friction coefficient and torque coefficient was reduced greatly.

anaerobic adhesive; thread locking; fasteners; torque coefficient; friction coefficient

TQ433.4+39

A

1001-5922（2016）01-0045-03

2015-09-15

艾少華（1983-），男，研發(fā)工程師，主要從事厭氧膠、瞬干膠、浸滲劑，機(jī)車制動(dòng)液等產(chǎn)品的研發(fā)和改進(jìn)工作，已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利13項(xiàng)，已授權(quán)6項(xiàng)，發(fā)表論文多篇。E-mail：ash2215@163.com。