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釘子、鉚釘、螺絲等緊固件的發(fā)明幫助人類從石器時(shí)代邁入太空時(shí)代。但是緊固件的松脫卻在前進(jìn)發(fā)展的道路上造成了很多減速障礙和凹坑。
保持緊固件的緊固密封并不如表面看起來(lái)那么容易,自螺母和螺栓的發(fā)明問(wèn)世起,工程師便一直在嘗試探索可阻止緊固件意外松脫的方法。
一、為何緊固件會(huì)松脫
螺紋緊固件主要用于在張力作用下夾緊物體。將旋轉(zhuǎn)作用力或扭矩施加在緊固件上進(jìn)而將拉伸螺栓(就像拉伸彈簧一樣),并產(chǎn)生張力,進(jìn)而產(chǎn)生夾持荷載。該夾持荷載在摩擦力作用下固定在螺紋頭處和配合螺紋之間。
螺紋鎖固
當(dāng)夾持荷載或張力降低時(shí)便會(huì)發(fā)生裝配故障。人們考慮導(dǎo)致夾持荷載消失的原因第一個(gè)想到的就是“振動(dòng)”,實(shí)際上,螺紋之間的摩擦力消失才是松脫的真正根源。導(dǎo)致螺紋滑動(dòng)或發(fā)生位移的有三個(gè)原因:彎曲、差熱效應(yīng)和外施荷載(如振動(dòng)、沖擊和震動(dòng))。因螺母和螺栓螺紋之間存在移動(dòng)空隙,導(dǎo)致夾緊力自行松脫和消失,這種情況下,螺栓便自行退繞,這便產(chǎn)生了緊固件松脫。一般不到100次的側(cè)面移動(dòng)便會(huì)發(fā)生螺栓完全松脫。一個(gè)緊固件松脫而振動(dòng)產(chǎn)生,則會(huì)導(dǎo)致另一緊固件松脫,以此類推,最終造成設(shè)備故障和停機(jī)。
二、螺紋鎖固
之前,人們想到了各種方法和設(shè)備來(lái)降低或防止螺紋緊固件的松脫。如使用保險(xiǎn)絲和開(kāi)口銷來(lái)配合帶鉆孔的螺母和螺栓。這些措施雖然有效,但亦有嚴(yán)重的缺陷。每個(gè)緊固件必須長(zhǎng)度正確,須對(duì)準(zhǔn)每個(gè)單獨(dú)的螺栓鉆孔。
隨著緊固件制造技術(shù)的提高,人們想到了越來(lái)越多復(fù)雜的螺紋鎖固方法,包括彈簧線圈、鎖緊螺帽或尼龍嵌件。這都大大提高了裝配的成本,在提高金屬-金屬之間的摩擦力方面卻沒(méi)什么效果。
三、厭氧螺紋鎖固劑
厭氧膠是單組分液體樹(shù)脂,當(dāng)填充到配合表面內(nèi)時(shí),在無(wú)空氣(氧氣)和存在金屬離子的情況下,可快速固化成堅(jiān)硬的固體。
根據(jù)厭氧技術(shù),螺紋鎖固劑可以做到機(jī)械輔助措施無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能:它們可在涂抹螺栓上,完全填滿連接螺紋之間的微小間隙。組裝完后,在無(wú)空氣和存在金屬離子的情況下,螺紋鎖固劑可固化為堅(jiān)硬的固體,從而防止螺紋之間的相對(duì)移動(dòng)。固化的粘合劑有很高的粘合強(qiáng)度,可連接配合件,實(shí)現(xiàn)最佳裝配強(qiáng)度。用螺紋鎖固劑鎖固密封螺紋部件,無(wú)需改變緊固件特征或更改扭矩-張力的關(guān)系。而且傳統(tǒng)的機(jī)械輔助措施相比,螺紋鎖固劑的成本更低。
根據(jù)具體的需要,可使用不同等級(jí)的螺紋鎖固劑。厭氧螺紋鎖固劑易于使用和清除。中低強(qiáng)度螺紋鎖固劑固定的堅(jiān)固件使用普通的手工工具清除。高強(qiáng)度螺紋鎖固劑固定的緊固件則可加熱清除。
四、螺紋鎖固劑的優(yōu)勢(shì)
1.螺紋鎖固劑固定效果更佳
厭氧螺紋鎖固膠可將緊固件固定到位,解決了造成緊固件松脫的根本原因——螺紋滑動(dòng)和位移。采用螺紋鎖固劑固定的緊固件可以保持更好的夾持荷載。
可以在動(dòng)態(tài)測(cè)試機(jī)器中測(cè)試負(fù)載下的緊固件來(lái)有效地評(píng)估緊固件的性能。測(cè)試后緊固件保持的夾緊力越大,則裝配的可靠性越高。在橫向沖擊和振動(dòng)機(jī)器進(jìn)行測(cè)試時(shí),螺紋鎖固劑的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于機(jī)械鎖緊設(shè)備的性能。使用螺紋鎖固劑固定的螺栓在1,000多個(gè)循環(huán)之后幾乎沒(méi)有損失夾緊力。而機(jī)械鎖固的緊固件在測(cè)試之后便立即損失了夾緊力。
螺紋鎖固
2.螺紋鎖固劑成本低
專用螺母或墊圈的價(jià)格是螺紋鎖固劑的5倍以上。機(jī)械設(shè)備還需要大量成本高昂的庫(kù)存才能確保有適當(dāng)?shù)男吞?hào)和尺寸。
使用液體螺紋鎖固膠還可防止腐蝕、密封螺紋、減少毛邊。螺紋鎖固劑同時(shí)還具有潤(rùn)滑性,可在裝配過(guò)程中控制扭矩大小。
五、選擇適當(dāng)?shù)穆菁y鎖固劑
為了確保緊固件發(fā)揮最優(yōu)的性能,裝配過(guò)程中一定要選擇適當(dāng)?shù)穆菁y鎖固產(chǎn)品。
在選擇螺紋鎖固產(chǎn)品時(shí),需要考慮各種關(guān)鍵因素:抗剪強(qiáng)度、固化速度、填充間隙和工作環(huán)境。
抗剪強(qiáng)度:螺紋緊固件可能處在不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下、有時(shí)需要拆卸以進(jìn)行維修或保養(yǎng)而將部件固定在一起。
固化速度:螺紋鎖固劑的固化速度受各種因素的影響,包括溫度、基底金屬、表面處理、部件之間的間隙和表面清潔度等。使用化學(xué)底漆可加速固化,實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)度。
填充間隙:大部分螺紋緊固件與其配合表面之間總是存在一定的間隙。螺紋鎖固劑是觸變性液體,可以快速填滿螺紋緊固件的間隙,無(wú)需移動(dòng)至部件的其它部位。
工作環(huán)境:選擇液體螺紋鎖固劑時(shí)應(yīng)考慮化學(xué)阻力和工作溫度。