1,、背景
緊固件涂防松膠廣泛應用在汽車,、電子行業(yè),,是防松的一種方式,其在成品緊固件里的成本占比是較高的,,那么它能起多大的防松能力,?哪些因素會降低涂膠的防松性能,該如何應對和評估呢,?
2,、基本介紹
今天,我們主要介紹微膠囊粘附層防松膠的技術(shù)要求和性能,。其防松的原理是在擰入螺釘后,,經(jīng)過一段時間發(fā)生化學反應并進行固化,固化后的膠起到螺栓的防松效果,。
按照標準要求其涂覆后的螺栓的狀態(tài)如下圖所示:
其中l(wèi)b是膠水涂覆的長度,,a是涂膠區(qū)域至螺紋尾部距離,a的距離通常是2-3顆牙,,d是螺栓大徑,,p是螺距,lb+a的尺寸為1.5d±2p,,以下為標注方法:
螺栓尺寸為M12*80,8.8級,,無摩擦系數(shù)要求。
螺栓尺寸為M12*80,8.8級,,有摩擦系數(shù)要求,,涂膠部分摩擦系數(shù)要求為0.10-0.16,lb為30mm,,a為10mm,。
螺栓尺寸為M12*80,8.8級,有摩擦系數(shù)要求,,涂膠部分摩擦系數(shù)要求為0.10-0.16,,lb為30mm,a為10mm,需要進行150℃的高溫涂膠性能測試,。
3,、涂膠對防松性能的提升比例
以M10的螺紋為例,支撐面的有效等效直徑約14.2mm,,先將螺栓擰至扭矩MA,。停頓一段時間后,往擰松的方向測試松動扭矩為MLB,,通過計算MLB/MA的數(shù)值,,可判斷什么狀態(tài)的螺栓防松性能更佳。具體的比例如下表所示,,摩擦系數(shù)越大,,螺距越小,,MLB/MA的數(shù)值越高,即防松性能越好,。以粗牙和μ=0.15為例(該狀態(tài)為螺栓常用狀態(tài)),,MLB/MA的比例為0.77左右。
那么,,涂膠后的松動扭矩相比于與涂膠前,,到底能提升多少呢?從DIN267-27可以了解到,,MLB/MA>0.9,,即松動的扭矩不低于擰緊扭矩的90%,相比于摩擦系數(shù)為0.15的M10螺栓,,MLB/MA提升了13%以上,。
4、降低緊固件涂膠的防松性能的影響因素
高溫
對于應用在高溫位置的緊固件,,如需要涂膠防松,會在圖紙上標注涂膠測試的溫度,,如上圖標注的150℃,。由于微膠囊粘附層防松膠在高溫下性能會下降,導致部分涂膠試驗無法滿足下式要求:
MLB/MA>0.9 公式1
這里需要說明的是,,根據(jù)螺絲君的經(jīng)驗,,有預緊力狀態(tài)的涂膠性能試驗比無預緊力狀態(tài)的涂膠性能試驗難度更高,本節(jié)只討論有預緊力的扭矩試驗,。
高溫狀態(tài)不滿足公式1,,是不是意味著涂膠沒有防松效果呢?標準中的附錄給出了測試方案,。
為了區(qū)分,,未涂膠狀態(tài)的零件松動扭矩稱為ML,涂膠狀態(tài)的件松動扭矩稱為MLB,。首先確定涂膠的測試溫度,,例如150℃,將未涂膠的螺栓按照螺紋尺寸和等級確定擰緊扭矩MA(參考上表),,放置24h后,,再放置150℃的烘箱中3小時,烘烤完成后,,在較短時間內(nèi)測試螺栓的松動扭矩ML,,并計算ML/MA。
再對已涂膠的螺栓按照螺紋尺寸和等級確定擰緊扭矩MA(參考上表),,放置24h后,,再放置150℃烘箱中3小時,,烘烤完成后,在較短時間內(nèi)測試螺栓的松動扭矩MLB,,并計算MLB/MA,。
如下圖所示,當MLB/MA的數(shù)值高于ML/MA時,,則說明螺栓涂膠后對連接副具有防松功能。標準推薦,,MLB/MA高于ML/MA的經(jīng)驗值為10-20%,。
按照上圖,當摩擦系數(shù)降低時,,MLB/MA的比值就會降低,。而導致比值降低的原因為螺栓表面潤滑后,微膠囊粘附層防松膠的附著力就會降低,,這會降低固化后膠水的粘接強度,,進而降低了松動扭矩數(shù)值。
為了解決該問題,,目前行業(yè)里通常對未進行潤滑處理或表涂的緊固件在完成電鍍和底涂后,,先進行涂膠處理,再進行潤滑或表涂處理,。這樣既保證了防松膠的附著力,,也可以有效地控制緊固件的頭部和螺紋摩擦系數(shù)。但會增加緊固件的成本,。
按照標準的推薦,,涂膠長度不低于0.8d。當涂膠長度降低時,,防松膠的有效粘接螺紋顆數(shù)就會減少,,這會導致松動扭矩達不到標準要求。
涂膠長度短往往是由于結(jié)構(gòu)問題(如螺母為薄形螺母,、螺紋倒角過大等因素),,導致有效嚙合螺紋顆數(shù)低于正常螺紋連接的顆數(shù)。
對于以上問題,,螺絲君建議,,一方面避免短螺紋嚙合長度的設計,另一方面,,可以將該防松膠涂覆在和原件相同的表面處理,,但涂膠長度更長的螺栓上,只要在螺栓上測試的MLB/MA的比值達到標準要求,,則也說明該防松膠性能達標,。
5,、經(jīng)驗與總結(jié)
(1)涂覆微膠囊粘附層防松膠可以有效提升螺紋連接的防松性能,以M10粗牙螺紋為例,,當摩擦系數(shù)為0.15時,,涂膠后的螺栓松動扭矩/擰緊扭矩提升了13%以上。
(2)涂膠后的零件應用在高溫位置,、防松膠涂覆在已經(jīng)潤滑的緊固件上,、涂膠長度較短等會降低緊固件涂膠的防松性能。本文中的第4節(jié)給出了詳細的優(yōu)化措施和評價方法,,以應對在這些特殊情況的緊固件涂膠,。
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