施工工藝參數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）

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施工工藝參數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個工藝參數對螺紋安裝扭矩強度的影響。結果表明，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、裝配時間范圍內進行施工使用。

關鍵詞：工藝參數；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，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現。螺紋表面清潔狀態（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。經分析5種螺紋鎖固膠產品說明書，發現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內完成。

參考文獻

［1］關洋，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、結構和固化引發機理研究進展［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，2014，（4）：26-28.

［5］潘仁祖.高分子化學［M］.北京：化學工業出版社，2004.

［6］史鐵鈞，吳德峰.高分子流變學基礎［M］.北京：化學工業出版社，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