1,、背景
緊固件涂防松膠廣泛應(yīng)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(huì)降低涂膠的防松性能,,該如何應(yīng)對(duì)和評(píng)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(shí)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并進(jìn)行固化,,固化后的膠起到螺栓的防松效果,。
按照標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)注方法:
螺栓尺寸為M12*80,8.8級(jí),,無摩擦系數(shù)要求。
螺栓尺寸為M12*80,8.8級(jí),,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(jí),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(jìn)行150℃的高溫涂膠性能測(cè)試,。
3,、涂膠對(duì)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(shí)間后,往擰松的方向測(cè)試松動(dòng)扭矩為MLB,,通過計(jì)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(dòng)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(dòng)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
那么哪些因素會(huì)降低緊固件涂膠的防松性能呢,?
高溫
對(duì)于應(yīng)用在高溫位置的緊固件,如需要涂膠防松,,會(huì)在圖紙上標(biāo)注涂膠測(cè)試的溫度,,如上圖標(biāo)注的150℃。由于微膠囊粘附層防松膠在高溫下性能會(huì)下降,,導(dǎo)致部分涂膠試驗(yàn)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(yàn),有預(yù)緊力狀態(tài)的涂膠性能試驗(yàn)比無預(yù)緊力狀態(tài)的涂膠性能試驗(yàn)難度更高,,本節(jié)只討論有預(yù)緊力的扭矩試驗(yàn),。
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(biāo)準(zhǔn)中的附錄給出了測(cè)試方案,。
為了區(qū)分,未涂膠狀態(tài)的零件松動(dòng)扭矩稱為ML,,涂膠狀態(tài)的件松動(dòng)扭矩稱為MLB,。首先確定涂膠的測(cè)試溫度,例如150℃,,將未涂膠的螺栓按照螺紋尺寸和等級(jí)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(shí),,烘烤完成后,,在較短時(shí)間內(nèi)測(cè)試螺栓的松動(dòng)扭矩ML,并計(jì)算ML/MA,。
再對(duì)已涂膠的螺栓按照螺紋尺寸和等級(jí)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(shí),,烘烤完成后,,在較短時(shí)間內(nèi)測(cè)試螺栓的松動(dòng)扭矩MLB,并計(jì)算MLB/MA,。
如下圖所示,,當(dāng)MLB/MA的數(shù)值高于ML/MA時(shí),則說明螺栓涂膠后對(duì)連接副具有防松功能,。標(biāo)準(zhǔn)推薦,,MLB/MA高于ML/MA的經(jīng)驗(yàn)值為10-20%。
按照上圖,,當(dāng)摩擦系數(shù)降低時(shí),,MLB/MA的比值就會(huì)降低,。而導(dǎo)致比值降低的原因?yàn)槁菟ū砻鏉櫥螅⒛z囊粘附層防松膠的附著力就會(huì)降低,,這會(huì)降低固化后膠水的粘接強(qiáng)度,,進(jìn)而降低了松動(dòng)扭矩?cái)?shù)值。
為了解決該問題,,目前行業(yè)里通常對(duì)未進(jìn)行潤滑處理或表涂的緊固件在完成電鍍和底涂后,,先進(jìn)行涂膠處理,再進(jìn)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(huì)增加緊固件的成本,。
按照標(biāo)準(zhǔn)的推薦,,涂膠長度不低于0.8d。當(dāng)涂膠長度降低時(shí),,防松膠的有效粘接螺紋顆數(shù)就會(huì)減少,,這會(huì)導(dǎo)致松動(dòng)扭矩達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)致有效嚙合螺紋顆數(shù)低于正常螺紋連接的顆數(shù)。
對(duì)于以上問題,,螺絲君建議,,一方面避免短螺紋嚙合長度的設(shè)計(jì),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(cè)試的MLB/MA的比值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,,則也說明該防松膠性能達(dá)標(biāo),。
5、經(jīng)驗(yàn)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(dāng)摩擦系數(shù)為0.15時(shí),涂膠后的螺栓松動(dòng)扭矩/擰緊扭矩提升了13%以上,。
(2)涂膠后的零件應(yīng)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(huì)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(xì)的優(yōu)化措施和評(píng)價(jià)方法,以應(yīng)對(duì)在這些特殊情況的緊固件涂膠,。
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