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

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施工工藝參數(shù)對厭氧螺紋鎖固膠扭矩強度影響研究

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

摘要：簡述螺紋鎖固膠施工工藝，研究了螺紋鎖固膠施工過程中螺紋表面清潔性、固化溫度、裝配時間3個工藝參數(shù)對螺紋安裝扭矩強度的影響。結(jié)果表明，除耐油性螺紋鎖固膠外，其余膠種均對螺紋表面清潔性敏感；螺紋鎖固膠須在對應的固化溫度、裝配時間范圍內(nèi)進行施工使用。

關(guān)鍵詞：工藝參數(shù)；螺紋鎖固膠；扭矩強度

螺紋鎖固厭氧膠主要化學成分是二甲基丙烯酸酯［1］，當有氧氣存在時，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濕性、粘附性和填縫能力，能有效地防止因振動、沖擊和熱膨脹等因素導致螺栓與螺母連接松脫、腐蝕、磨損等問題，廣泛用于機械、制造領(lǐng)域［3］。

1 螺紋鎖固膠施工工藝［4］

1）表面預處理

為降低污染、使粘接牢固，涂膠前應使用蘸有清潔劑的無紡布沿螺紋走向清潔粘接區(qū)域，并用干燥、無油污的空氣將螺紋孔及外螺紋吹干。在大于15 ℃時，讓清潔處理過的表面在空氣中至少晾置3 min，最多不超過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：陽螺紋和陰螺紋上都要涂抹螺紋鎖固劑。如果只在陽螺紋上涂抹，然后扭入，氣壓會擠出大部分鎖固劑，導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

涂膠后即刻進行裝配，并用無紡布將溢出的膠擦拭干凈。

4）固化

通常在10～30 min達到初始強度，在24～48 h之后達到最終強度。

2 工藝參數(shù)對扭矩強度的影響

雖然螺紋鎖固膠的施工工藝較為簡單，但實際生產(chǎn)施工過程中稍有疏忽就會對螺紋連接扭矩強度造成很大的影響。因此，本文通過使用同一品牌高（LT4、LT5）、中（LT 3）、低（LT1、LT2）3種強度的螺紋鎖固膠及不銹鋼（A4-70）M10六角螺栓、螺母進行實驗，就螺紋鎖固膠施工過程中螺紋表面清潔性、固化溫度以及裝配時間3個重要工藝參數(shù)對扭矩強度的影響進行研究。

2.1 螺紋表面清潔性對扭矩強度的影響

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

圖3　螺紋表面狀態(tài)對扭矩強度的影響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扭矩強度基本沒有影響，但其他4種鎖固膠粘接前對螺栓徹底清潔都比不清潔的具有更高的扭矩強度。經(jīng)分析5種螺紋鎖固膠產(chǎn)品說明書，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、潤滑、防腐蝕和保護液體內(nèi)所含的油污。

2.2 固化溫度對扭矩強度的影響

溫度升高，分子運動速率加快，碰撞幾率增大，不但加速了化學反應速度［5］，同時膠液黏度下降，流動性提高，對界面的濕潤能力增強，可減小空隙缺陷［6］。將試件在不同溫度下放置24 h后檢測試件的破壞扭矩，結(jié)果見圖4。

圖4　溫度對扭矩強度的影響Fig.4 Effect of temperature on torque strength

由圖4可見，隨著固化溫度的增加，扭矩強度呈增加趨勢。與低強度螺紋鎖固膠相比，溫度對中、高強度螺紋鎖固膠的影響更大。對于低強度螺紋鎖固膠，5 ℃以上固化，扭矩強度基本沒有變化。對于中、高強度螺紋鎖固膠，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 裝配時間對扭矩強度的影響

在實際生產(chǎn)中，同一工件要同時安裝很多個螺栓、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緊到工件上，全部螺栓都安裝完畢后，再對角施加扭矩。根據(jù)螺紋鎖固膠的反應機理，在將鎖固膠涂抹到螺紋上時，與螺紋接觸的鎖固膠由于隔絕空氣，同時又有金屬離子的加速作用，化學反應快速進行。螺栓預緊后再施加扭矩，化學反應可能受到外力破壞，因此裝配時間也可能對扭矩強度造成影響。將不同裝配時間的螺栓在22 ℃放置24 h，扭矩強度的變化見圖5。

圖5　裝配時間對扭矩強度的影響Fig.5 Effect of assemble time of bolts on torque strength

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

3 結(jié)論

1）螺紋鎖固膠本身無抗油脂性時，在進行粘接前，須對螺紋表面進行清潔；

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

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

參考文獻

［1］關(guān)洋，徐武斌，王國安.螺紋鎖固膠的防松效果探討［J］.機械研究與應用，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)機理研究進展［J］.功能高分子學報，2005，18（4）：709-714.

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

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

［5］潘仁祖.高分子化學［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2004.

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

文獻標識碼：中國分類號：TG494A

文章編號：1001-5922（2016）07-0078-03

收稿日期：2016-03-15

作者簡介：李唯（1980-），女，高級工程師，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