螺紋鎖固厭氧膠對緊固件螺紋摩擦系數和扭矩系數的影響

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 44057；.青海省有色地質測試中心 青海 西寧 80007）

螺紋鎖固厭氧膠對緊固件螺紋摩擦系數和扭矩系數的影響

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 441057；2.青海省有色地質測試中心 青海 西寧 810007）

對使用螺紋鎖固厭氧膠裝配的緊固件的螺紋摩擦系數和扭矩系數進行測試和分析，結果表明，涂螺紋鎖固厭氧膠后的緊固件在上緊時，螺紋摩擦系數和扭矩系數都會出現不同程度的上升，無潤滑型螺紋鎖固厭氧膠上升幅度較大，潤滑型螺紋鎖固厭氧膠較小；但螺紋摩擦系數和扭矩系數的離散度會大幅降低。

厭氧膠；螺紋鎖固；緊固件；扭矩系數；摩擦系數

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

1 實驗部分

1.1 主要原料及儀器

無潤滑型螺紋鎖固厭氧膠A、潤滑型螺紋鎖固厭氧膠B，自制。

10.9級M16×70鍍彩鋅粗牙標準螺栓和10級鍍彩鋅標準配套螺母，市售；緊固件分析試驗機，德國ZWICK。

1.2 試驗方法和數據處理

在緊固件上按照規定的方式涂膠后，按照國標GB/T 3098.9－2002進行測試并記錄螺紋副摩擦系數μ1、支撐端面摩擦系數μ2，總摩擦系數μ總，以及軸向規定預緊力為97.5 kN時預緊扭矩T。

緊固件扭矩系數K，K=T/（Fd）[5]，軸向預緊力為達到97.5 kN時預緊扭矩T，d為螺栓公稱直徑。

緊固件扭矩系數K平均值為5個樣本緊固件扭矩系數K的算術平均值。

螺紋摩擦系數平均值為5個樣本螺紋摩擦系數的算術平均值。

螺紋摩擦系數離散度為5個樣本螺紋摩擦系數的標準差。

緊固件扭矩系數離散度為5個樣本扭矩系數的標準差。

2 結果及討論

2.1 不同的螺紋鎖固厭氧膠對摩擦系數和扭矩系數的影響

2.1.1 無潤滑型螺紋鎖固厭氧膠對摩擦系數和扭矩系數的影響

實驗結果表明，當螺栓采用無潤滑型螺紋鎖固厭氧膠裝配時，螺紋副的摩擦系數平均值和扭矩系數平均值相對于不涂膠的螺栓而言都會增大，具體見表1。這可能是因為螺紋鎖固厭氧膠中單體或樹脂的黏性較大，使螺紋摩擦系數增大，上緊扭矩中轉化為軸向力的比例減小，扭矩系數增大。

2.1.2 潤滑型螺紋鎖固厭氧膠對摩擦系數和扭矩系數的影響

當采用潤滑型螺紋鎖固厭氧膠裝配時，螺紋副的摩擦系數和扭矩系數相對于采用無潤滑型螺紋鎖固厭氧膠而言會降低，見表1。這是因為配方中添加了一定比例潤滑劑，因此摩擦系數和扭矩系數會降低。

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

2.1.3 涂膠方式對摩擦系數的影響

實驗表明，當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，支撐面的摩擦系數也會受到影響，其影響趨勢與厭氧膠對螺紋摩擦系數影響趨勢一致，并且進一步加劇對扭矩系數的影響，具體見表2。以無潤滑型螺紋鎖固膠A為例，螺紋的摩擦系數會增大，支撐面的摩擦系數也同樣會增大，扭矩系數會進一步變大；若改為潤滑型螺紋鎖固膠B，螺紋的摩擦系數會變小，支撐面的摩擦系數也同樣會變小，扭矩系數會進一步變小。

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

由T=KFd可知，在裝配上緊時，必須考慮厭氧膠對扭矩系數的影響，否則容易出現螺栓過載或未上緊問題。具體而言，就是根據所選用厭氧膠的潤滑性對扭矩系數的影響，等比例對設定的預緊扭矩進行修正，以控制軸向預緊力在合理可控范圍。

2.2 螺紋鎖固厭氧膠對螺紋摩擦系數和扭矩系數二者離散性影響

螺紋鎖固厭氧膠能改善螺紋摩擦系數和扭矩系數二者的離散度，使螺紋摩擦系數和扭矩系數更加均一和穩定。通過對比試驗，測試了涂膠和不涂膠2種狀態下，螺紋摩擦系數和K值，并計算出各自的標準差，結果見表3。以按方式1涂膠無潤滑型厭氧膠A為例，涂螺紋鎖固厭氧膠A后，螺紋摩擦系數的標準差由0.026降至0.012，降幅達53.8%；轉矩系數標準差由0.041降至0.020，降幅達51.2%。另外，按方式2涂無潤滑型厭氧膠A和按方式1涂潤滑型厭氧膠B也有類似的現象。這說明涂厭氧膠裝配可使螺紋的摩擦系數以及轉矩系數更加穩定。螺紋的摩擦系數以及轉矩系數的均一和穩定將極大地降低螺栓上緊過程中過載和未上緊的風險，使扭矩控制法更加可靠。

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

3 結語

1）當螺栓采用無潤滑型螺紋鎖固厭氧膠裝配時，螺紋的摩擦系數平均值和扭矩系數平均值相對于不涂膠的螺栓而言都會增大；采用潤滑型螺紋鎖固厭氧膠裝配時，螺紋的摩擦系數和扭矩系數相對于采用無潤滑型螺紋鎖固厭氧膠而言會降低，即潤滑型螺紋鎖固厭氧膠對螺紋副的摩擦系數和扭矩系數影響相對較小。

2）裝配上緊時，應根據所選用厭氧膠的潤滑性對扭矩系數的影響，等比例對設定的預緊扭矩進行修正，以控制軸向預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和扭矩系數二者的離散性，使螺紋摩擦系數和扭矩系數更加均一和穩定。

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

[2]朱正德,林湖.基于螺栓裝配技術中扭矩法與扭矩-轉角法比較與應用研究[J].柴油機設計與制造,2005,(2):40-43.

[3]張振英,張玉龍,等.厭氧膠黏劑[M].北京:化學工業出版社,2003,1-2.

[4]李翔宇,陳楔,丁斌,等.厭氧膠粘劑的構成及其發展應用狀況[J].昆明理工大學學報,2002,27(2):115-118.

[5]江華生,吳金才.螺栓扭矩系數影響因素的研究及應用[J].輕工機械,2012,30(5):93-95.

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，研發工程師，主要從事厭氧膠、瞬干膠、浸滲劑，機車制動液等產品的研發和改進工作，已申請國家發明專利13項，已授權6項，發表論文多篇。E-mail：ash2215@163.com。