螺纹锁固厌氧胶对紧固件螺纹摩擦系数和扭矩系数的影响

艾少华，艾焰华，赵景左，韩胜利（.湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄阳 44057；.青海省有色地质测试中心 青海 西宁 80007）

螺纹锁固厌氧胶对紧固件螺纹摩擦系数和扭矩系数的影响

艾少华1，艾焰华2，赵景左1，韩胜利1（1.湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄阳 441057；2.青海省有色地质测试中心 青海 西宁 810007）

对使用螺纹锁固厌氧胶装配的紧固件的螺纹摩擦系数和扭矩系数进行测试和分析，结果表明，涂螺纹锁固厌氧胶后的紧固件在上紧时，螺纹摩擦系数和扭矩系数都会出现不同程度的上升，无润滑型螺纹锁固厌氧胶上升幅度较大，润滑型螺纹锁固厌氧胶较小；但螺纹摩擦系数和扭矩系数的离散度会大幅降低。

厌氧胶；螺纹锁固；紧固件；扭矩系数；摩擦系数

扭矩控制法[1，2]简单、易操作，是一种最常用和广泛的紧固件上紧方法。该方法涉及到一个重要参数——扭矩系数K，它表示上紧扭矩中转化为轴向力的比例，而此参数与紧固件螺纹摩擦系数相关，这2个参数是影响扭矩控制法可靠性的重要指标。螺纹锁固厌氧胶[3，4]作为一种化学防松方式已有60多年的历史，其可靠的防松效果得到了各行各业的广泛认可，但是关于厌氧胶对紧固件上紧工艺影响的研究较少。本文对螺纹锁固厌氧胶装配的紧固件的螺纹摩擦系数和扭矩系数的影响因素进行研究，为采用扭矩控制法上紧工艺提供参考。

1 实验部分

1.1 主要原料及仪器

无润滑型螺纹锁固厌氧胶A、润滑型螺纹锁固厌氧胶B，自制。

10.9级M16×70镀彩锌粗牙标准螺栓和10级镀彩锌标准配套螺母，市售；紧固件分析试验机，德国ZWICK。

1.2 试验方法和数据处理

在紧固件上按照规定的方式涂胶后，按照国标GB/T 3098.9－2002进行测试并记录螺纹副摩擦系数μ1、支撑端面摩擦系数μ2，总摩擦系数μ总，以及轴向规定预紧力为97.5 kN时预紧扭矩T。

紧固件扭矩系数K，K=T/（Fd）[5]，轴向预紧力为达到97.5 kN时预紧扭矩T，d为螺栓公称直径。

紧固件扭矩系数K平均值为5个样本紧固件扭矩系数K的算术平均值。

螺纹摩擦系数平均值为5个样本螺纹摩擦系数的算术平均值。

螺纹摩擦系数离散度为5个样本螺纹摩擦系数的标准差。

紧固件扭矩系数离散度为5个样本扭矩系数的标准差。

2 结果及讨论

2.1 不同的螺纹锁固厌氧胶对摩擦系数和扭矩系数的影响

2.1.1 无润滑型螺纹锁固厌氧胶对摩擦系数和扭矩系数的影响

实验结果表明，当螺栓采用无润滑型螺纹锁固厌氧胶装配时，螺纹副的摩擦系数平均值和扭矩系数平均值相对于不涂胶的螺栓而言都会增大，具体见表1。这可能是因为螺纹锁固厌氧胶中单体或树脂的黏性较大，使螺纹摩擦系数增大，上紧扭矩中转化为轴向力的比例减小，扭矩系数增大。

2.1.2 润滑型螺纹锁固厌氧胶对摩擦系数和扭矩系数的影响

当采用润滑型螺纹锁固厌氧胶装配时，螺纹副的摩擦系数和扭矩系数相对于采用无润滑型螺纹锁固厌氧胶而言会降低，见表1。这是因为配方中添加了一定比例润滑剂，因此摩擦系数和扭矩系数会降低。

表1 不同的螺纹锁固厌氧胶对摩擦系数和扭矩系数的影响Tab.1 Effect of different thread locking anaerobic adhesive on the friction coefficient between thread and torque coefficient

2.1.3 涂胶方式对摩擦系数的影响

实验表明，当螺栓支撑面上也涂有厌氧胶或者厌氧胶液流淌到支撑面上时，支撑面的摩擦系数也会受到影响，其影响趋势与厌氧胶对螺纹摩擦系数影响趋势一致，并且进一步加剧对扭矩系数的影响，具体见表2。以无润滑型螺纹锁固胶A为例，螺纹的摩擦系数会增大，支撑面的摩擦系数也同样会增大，扭矩系数会进一步变大；若改为润滑型螺纹锁固胶B，螺纹的摩擦系数会变小，支撑面的摩擦系数也同样会变小，扭矩系数会进一步变小。

表2 不同的涂胶方式对摩擦系数和扭矩系数的影响Tab.2 Effect ofdifferent gumming ways on friction coefficient and torque coefficient

由T=KFd可知，在装配上紧时，必须考虑厌氧胶对扭矩系数的影响，否则容易出现螺栓过载或未上紧问题。具体而言，就是根据所选用厌氧胶的润滑性对扭矩系数的影响，等比例对设定的预紧扭矩进行修正，以控制轴向预紧力在合理可控范围。

2.2 螺纹锁固厌氧胶对螺纹摩擦系数和扭矩系数二者离散性影响

螺纹锁固厌氧胶能改善螺纹摩擦系数和扭矩系数二者的离散度，使螺纹摩擦系数和扭矩系数更加均一和稳定。通过对比试验，测试了涂胶和不涂胶2种状态下，螺纹摩擦系数和K值，并计算出各自的标准差，结果见表3。以按方式1涂胶无润滑型厌氧胶A为例，涂螺纹锁固厌氧胶A后，螺纹摩擦系数的标准差由0.026降至0.012，降幅达53.8%；转矩系数标准差由0.041降至0.020，降幅达51.2%。另外，按方式2涂无润滑型厌氧胶A和按方式1涂润滑型厌氧胶B也有类似的现象。这说明涂厌氧胶装配可使螺纹的摩擦系数以及转矩系数更加稳定。螺纹的摩擦系数以及转矩系数的均一和稳定将极大地降低螺栓上紧过程中过载和未上紧的风险，使扭矩控制法更加可靠。

表3 螺纹锁固厌氧胶A对螺纹摩擦系数和扭矩系数离散度的影响Tab.3 Effect of thread locking anaerobic adhesive A on disperson degree of friction coefficient and torque coefficient

3 结语

1）当螺栓采用无润滑型螺纹锁固厌氧胶装配时，螺纹的摩擦系数平均值和扭矩系数平均值相对于不涂胶的螺栓而言都会增大；采用润滑型螺纹锁固厌氧胶装配时，螺纹的摩擦系数和扭矩系数相对于采用无润滑型螺纹锁固厌氧胶而言会降低，即润滑型螺纹锁固厌氧胶对螺纹副的摩擦系数和扭矩系数影响相对较小。

2）装配上紧时，应根据所选用厌氧胶的润滑性对扭矩系数的影响，等比例对设定的预紧扭矩进行修正，以控制轴向预紧力在合理可控范围。

3）螺纹锁固厌氧胶能改善螺纹摩擦系数和扭矩系数二者的离散性，使螺纹摩擦系数和扭矩系数更加均一和稳定。

[1]黄伟,陈家权.力矩法、转角法上紧螺栓力矩可靠性分析[J].装备制造技术,2006,(4):6-8.

[2]朱正德,林湖.基于螺栓装配技术中扭矩法与扭矩-转角法比较与应用研究[J].柴油机设计与制造,2005,(2):40-43.

[3]张振英,张玉龙,等.厌氧胶黏剂[M].北京:化学工业出版社,2003,1-2.

[4]李翔宇,陈楔,丁斌,等.厌氧胶粘剂的构成及其发展应用状况[J].昆明理工大学学报,2002,27(2):115-118.

[5]江华生,吴金才.螺栓扭矩系数影响因素的研究及应用[J].轻工机械,2012,30(5):93-95.

Effect of thread locking anaerobic adhesive on friction coefficient and torque coefficient

AI Shao-hua1, AI Yan-hua2, ZHAO Jing-zuo1, HAN Sheng-li1
(1.Hubei Huitian New Material Co., Ltd., Xiangyang, Hubei 441057, China; 2.Nonferrous Geological Test Center of Qinghai Province, Xining, Qinghai 810007, China)

By testing the friction coefficient and torque coefficient of threaded fastener with thread locking anaerobic adhesive, the effect rule of anaerobic adhesive on friction coefficient and torque coefficient of the fastener was obtained. That is to say, the friction coefficient and torque coefficient had varying degrees of rise when the fastener coated with the anaerobic adhesive was tightened ,the rise of the non-lubricated thread locking anaerobic adhesive was larger than that for the lubricated thread between thread locking anaerobic adhesive, and the disperson degree of friction coefficient and torque coefficient was reduced greatly.

anaerobic adhesive; thread locking; fasteners; torque coefficient; friction coefficient

TQ433.4+39

A

1001-5922（2016）01-0045-03

2015-09-15

艾少华（1983-），男，研发工程师，主要从事厌氧胶、瞬干胶、浸渗剂，机车制动液等产品的研发和改进工作，已申请国家发明专利13项，已授权6项，发表论文多篇。E-mail：ash2215@163.com。