一.螺纹紧固件
2000多年前发明的螺纹紧固件,仍然是机械设计和装配中最重要的可拆卸硬件。 它们几乎可以在任何机械部件上找到,通常将非常关键的部件组装在一起。在美国,每年有超过3000亿个紧固件在汽车和飞机到家用电器的组装应用中被消耗,关键是这些紧固件一旦安装后就保持紧密的可预测性和均匀性能。
尽管有几个世纪的改进,螺纹紧固件仍然失败。紧固件故障是由两个原因之一引起的。张力松弛通常是由温度变化引起的,并且涉及螺栓和基底材料的膨胀和收缩,这减少了组件中的螺栓张力和夹紧力。紧固件失效的第二个原因是自身松动,这是由紧固件接触表面之间的横向滑动引起的。尽管已经开发了许多机械方法,例如弹簧垫圈,电线保持器和锁定螺栓,以防止紧固件的不受控制的松动,但机械锁定方法增加了紧固件组件的大量成本,并且不能防止导致自行松动的滑动。
二.化学螺纹锁固胶
可以廉价且永久地防止螺纹紧固件故障。这些单组分厌氧粘合剂在近50年前由被推出,是独特的液体树脂,在无空气条件下暴露于金属离子时可硬化(或固化)成坚韧的固体。这种厌氧固化机制允许粘合剂流动并均匀沉降以填充螺纹紧固件的凹槽而不会过早固化。在应用过程中溢出螺纹的任何多余的螺纹锁固剂将保持液体,因此可以很容易地擦掉。
当液体螺纹锁固剂固化时,它形成聚合物链,他们找到了螺纹中的每一个微小的不完善。由于界面连接是金属表面粗糙度的关键,因此螺纹锁固剂的应用会增加螺纹磨损。粘合剂完全填满接口螺纹之间的微小间隙,从而可靠地锁定和密封螺纹组件,防止横向移动并防止接头受潮,气体和流体导致的腐蚀。只需几滴液体螺纹锁固剂就能保持一个紧固件拧紧在一个组件上,直到使用者想要它分开。
螺纹锁固粘合剂是高度可靠的低成本材料,可改善扭矩控制,减少磨损并提供润滑性,从而在组装期间实现可控扭矩。即使在最恶劣的环境下,螺纹锁紧剂也可以承受严重的夹紧载荷压力。这些粘合剂具有高剪切强度,良好的耐温性,快速固化,易分配和良好的抗振性。
螺纹锁固相比传统机械锁定装置的优势
防止不必要的移动或松动,
防止泄漏
防止螺纹之间的腐蚀
抵抗振动
防止钳夹负载损失
单组分 - 清洁和易于应用
可用于所有尺寸的紧固件 - 降低库存成本
密封螺纹 - 允许通孔螺丝
三.选择螺纹锁固胶时要考虑的因素
必须考虑许多因素以确保为应用选择正确的螺纹锁固胶。
1、可拆卸性:在某些应用中,螺栓必须是可拆卸的并且可重复使用,以便进行设备维护和修理。与普遍的看法相反,任何使用螺纹锁固粘合剂锁定的螺栓在重新使用和重新组装之前都可以通过移除旧粘合剂重复使用。
1)螺纹锁固剂有低强度配方(如KY 2222),易于清除;
2)中等强度等级(如KY2242,2262),可用普通手工工具清除;
3)高强度配方(如KY2271,2277)可提供最高的保持能力。但是,没有螺纹锁固胶是永久的: 即使是最高强度的螺纹锁固剂可以使用标准的手工工具,可以加热至250℃的温度后移除。
2、强度和粘度:应用所需粘合剂的强度和粘度直接与所用紧固件的尺寸有关。
1)低强度螺纹锁固胶用于直径达四分之一英寸的螺丝,如调整和校准螺丝、仪表、量规和其他需要持续调整的紧固件;
2)中等强度的材料用于机床和压力机、泵、压缩机和安装螺栓直径达四分之三英寸的紧固件;
3)高强度螺纹锁固胶最适用于直径达1英寸的紧固件,适用于永久性组装应用,例如重型设备和各种安装座。
4)低粘度渗透型螺纹锁固配方(KY2290),也可用于轻松嵌入直径达半英寸的预装紧固件。
3、配方选择:最终使用环境的操作条件也决定了应该选择的螺纹锁定配方。新的螺纹锁固技术提供了以前无法获得的许多优势,包括表面不敏感的品种,耐高温厌氧胶,耐油厌氧胶,耐化学材料和经过特殊设计以承受极端振动的配方等。
4、底涂剂选择:紧固件上使用的金属类型对于粘合剂的性能也很重要。如果紧固件由两种非活性金属(如不锈钢,锌,镁,黑色氧化物,镉,阳极氧化铝或钝化钛)制成,则可能需要底漆以促进固化。如果只有一种惰性金属存在,则不需要底漆。
四.螺纹锁固胶应用:
在施用螺纹锁固粘合剂时,粘合剂必须弄湿螺纹啮合区域的总长度。适当的润湿取决于螺纹的尺寸,粘合剂的粘度和部件的几何形状。如果零件很大,那么润湿两个表面为适当的粘合剂应用提供了必要的可靠性。
对于通孔螺母和螺栓组件,螺纹锁固剂应该仅在螺母和螺栓在组件完全拧紧时相遇,因为只有螺纹之间的粘合剂会固化。对于盲孔螺钉等盲孔组件,应在螺栓和配合螺纹上使用螺纹锁紧螺母。如果仅将粘合剂施加到螺栓上,则当螺栓向下扭转时,气压将迫使液体螺纹锁固剂脱离,这将导致不完全固化和可能的组装失败。
液体螺纹锁固粘合剂可以使用手动,半自动或自动分配系统。然而,作为手动或自动粘合剂分配方法的替代方案,预先施加的紧固件涂层正变得越来越流行。预涂型螺纹锁固剂具有含胶粘剂的微胶囊,其作为干膜预先施加到组件的螺纹上。当组装紧固件时,胶囊被压碎,释放粘合剂。除了成本和物流优势之外,预涂螺栓的使用还为质量保证提供了优势,因为涂料分配的涂胶量非常一致。
厌氧螺纹锁固胶在室温几分钟内固定,并在24小时内完全固化。使用短期暴露于热(例如在120摄氏度下30分钟)可以更快速地实现厌氧粘合剂的完全固化。 在需要液体底漆或活化剂以加速固化的组件中,在施加粘合剂之前将底漆施加到一个或两个紧固件表面上。不需要混合组件。
一般来说,厌氧螺纹锁固胶粘剂不应用于塑料螺纹组件,因为可能发生基材软化或应力开裂。
五.新的发展:
厌氧螺纹锁固胶面临的挑战:
1、促进可能被油脂或油污染的各种金属和非金属基材的固化;
2、长期暴露于高于300华氏度的高温下;
3、长期暴露于高水平的机械应力。
某些材料(如油)会阻碍或甚至完全防止螺纹锁固粘合剂因厌氧反应而固化,这要求在施加粘合剂之前将组件良好地清洁。另外,钝化基材如重铬酸锌/磷酸盐镀钢,镁,镉,不锈钢,铝和热固性塑料等,只能在应用厌氧胶粘剂之前,先用溶剂型底漆处理后再粘合。尽管残留会抑制传统的螺纹锁紧粘合剂的固化,不过新的适合油渍表面的螺纹锁固胶KY2243,KY2263已经被开发出来,此外,这些螺纹锁固胶也被设计成更容易在不活跃的表面上固化,从而减少需要底漆的应用。
传统的螺纹锁固粘合剂可以承受有限的温度(-18至+150℃而不会失效。新的耐高温厌氧胶KY2272,可耐高温232℃,非常适用于耐受极端热循环的应用,如汽车和航空航天装配。
虽然传统的高强度厌氧粘合剂可以承受一定程度的振动,但是对于常规厌氧胶来说,升高的操作温度和强大的持续振动的组合通常被证明是太多了。因此也会有增韧配方设计用于在极端的热和机械应力下提供更好的整体性能。可以承受长时间暴露于剧烈振动,旋转,剪切和张力的作用。