Фиксаторы резьбы:руководство по клеям для фиксации резьбы

Изобретенные более 2000 лет назад резьбовые соединения до сих пор остаются наиболее важной съемной фурнитурой, используемой при проектировании и сборке машин. Их можно найти практически на любом механическом компоненте, часто скрепляя очень важные детали.

Ежегодно в США потребляется более 300 миллиардов крепежных деталей при сборке от автомобилей и самолетов до бытовой техники, поэтому крайне важно, чтобы эти крепежные детали обеспечивали предсказуемые, однородные характеристики, оставаясь плотными после установки.

Несмотря на многовековые улучшения, резьбовые соединения все еще выходят из строя. Выход из строя крепежа может быть вызван одной из двух причин. Снижение натяжения часто вызывается изменениями температуры и включает расширение и сжатие болтов и материалов подложки, что снижает натяжение болтов и усилие зажима в сборке.

Вторая причина выхода из строя застежки - саморазвитие, которое вызывается боковым скользящим движением между контактными поверхностями застежки. Хотя многие механические методы, такие как пружинные шайбы, держатели проволоки и стопорные болты, были разработаны с целью предотвратить неконтролируемое ослабление крепежа, методы механической фиксации значительно увеличивают стоимость крепежной детали и не могут предотвратить скользящее движение, вызывающее саморазвязку. .

Клеи с химической фиксацией резьбы могут недорого и надолго предотвратить выход из строя резьбовых соединений. Эти однокомпонентные анаэробные клеи, представленные почти 50 лет назад Loctite Corporation, представляют собой уникальные жидкие смолы, которые затвердевают (или отверждаются) до твердого вещества при воздействии ионов металлов в отсутствие воздуха.

Этот анаэробный механизм отверждения позволяет клею течь и равномерно оседать, заполняя канавки резьбовых крепежных деталей, без преждевременного отверждения. Любой лишний фиксатор резьбы, который выходит за пределы резьбы во время нанесения, останется жидким, и поэтому его можно легко стереть.

По мере застывания жидкий фиксатор резьбы образует полимерные цепи, которые проникают во все крошечные изъяны ниток. Трение в резьбе увеличивается с применением фиксаторов резьбы в результате межфазных соединений, которые определяют шероховатость поверхности металла.

Клей полностью заполняет микроскопические зазоры между стыковочными резьбами, обеспечивая надежную фиксацию и герметизацию резьбовых узлов, предотвращая поперечное смещение и защищая соединение от коррозии, которая может возникнуть в результате воздействия влаги, газов и жидкостей.

Всего несколько капель жидкого фиксатора резьбы будут удерживать застежку в узле до тех пор, пока пользователь не захочет, чтобы она разошлась. В то время как резьбовые фиксаторы обеспечивают 100-процентный контакт между металлическими частями, типичная гайка и болт в сборе может иметь всего 15 процентов контакта металла с металлом.

Клеи для фиксации резьбы - это высоконадежные и недорогие материалы, которые улучшают контроль крутящего момента, уменьшают истирание и обеспечивают смазывающую способность для достижения контролируемого крутящего момента во время сборки. Доступные с различной прочностью для различных применений, резьбовые фиксаторы выдерживают критическое давление зажимной нагрузки даже в самых суровых условиях. Эти клеи обладают высокой прочностью на сдвиг, хорошей термостойкостью, быстрым отверждением, легким дозированием и хорошей устойчивостью к вибрации.

Факторы, которые следует учитывать при выборе фиксаторов резьбы

Для выбора правильного клея для фиксации резьбы для конкретного применения необходимо учитывать ряд факторов. В некоторых случаях болты должны быть съемными и многоразовыми для текущего обслуживания и ремонта оборудования. Вопреки распространенному мнению, любой болт, который был заблокирован клеем для фиксации резьбы, можно использовать повторно, удалив старый клей перед нанесением нового и повторной сборкой.

Фиксаторы резьбы доступны в составе с низкой прочностью для легкого удаления, со средней прочностью, которую можно удалить с помощью обычных ручных инструментов, и с высокопрочными составами, которые обеспечивают высочайшую удерживающую способность. Однако фиксаторы резьбы не являются постоянными; даже самые прочные фиксаторы резьбы могут быть удалены стандартными ручными инструментами после прямого воздействия температуры 450 градусов по Фаренгейту.

Прочность и вязкость клея, необходимые для нанесения, напрямую зависят от размера используемой застежки. На винтах диаметром до четверти дюйма используются малопрочные резьбовые фиксаторы, такие как регулировочные и калибровочные винты, измерители, калибры и другие крепежные детали, требующие постоянной регулировки.

Материалы средней прочности используются для крепежных деталей диаметром до трех четвертей дюйма, используемых в станках и прессах, насосах, компрессорах и в качестве монтажных болтов. Высокопрочные фиксаторы резьбы лучше всего использовать с крепежными деталями диаметром до одного дюйма, которые используются при постоянной сборке, такой как тяжелое оборудование и различные крепления.

Также доступны составы для фиксации резьбы с низкой вязкостью, которые легко проникают в предварительно собранные крепежные детали диаметром до полдюйма.

Рабочие условия среды конечного использования также диктуют рецептуру фиксатора резьбы, которую следует выбрать. Новейшие технологии резьбовой фиксации предлагают множество преимуществ, ранее недоступных, в том числе нечувствительные к поверхности разновидности, высокотемпературные составы, химически стойкие материалы и составы, разработанные, чтобы выдерживать экстремальную вибрацию.

Тип металла, используемого на застежке, также имеет решающее значение для характеристик клея. Если застежка изготовлена ​​из двух неактивных металлов, таких как нержавеющая сталь, цинк, магний, черный оксид, кадмий, анодированный алюминий или пассивированный титан, может потребоваться грунтовка для облегчения отверждения. Однако, если присутствует только один неактивный металл, грунтовка не требуется.

Применение фиксаторов потоков

При нанесении клея для фиксации резьбы клей должен смачиваться по всей длине зоны зацепления резьбы. Правильное смачивание зависит от размера резьбы, вязкости клея и геометрии деталей. Если детали большие, то смачивание обеих сторон обеспечивает необходимую надежность для адекватного нанесения клея.

Для гаек и болтов в сборе со сквозным отверстием фиксатор резьбы следует наносить только там, где гайка и болт будут встречаться, когда сборка будет полностью затянута, так как затвердеет только клей между резьбой. Для узлов с глухим отверстием, таких как винты с головкой под ключ, фиксаторы резьбы следует применять как к болту, так и к ответной резьбе. Если клей наносится только на болт, давление воздуха заставит жидкий фиксатор резьбы выйти, когда болт будет затянут, что приведет к неполному отверждению и возможной поломке сборки.

Жидкие клеи для фиксации резьбы можно наносить с помощью ручных, полуавтоматических или автоматических систем дозирования. Однако предварительно нанесенные покрытия застежек становятся все более популярными в качестве альтернативы ручным или автоматическим методам нанесения клея. Предварительно нанесенные покрытия представляют собой микрокапсулы, содержащие клей, который предварительно наносится на резьбу сборки в виде сухой пленки.

Когда застежка собрана, капсулы раздавливаются, высвобождая клейкий фиксатор резьбы. В дополнение к экономическим и логистическим преимуществам использование болтов с предварительно нанесенным покрытием также обеспечивает преимущества для обеспечения качества, поскольку количество клея, наносимого на покрытие, очень стабильное.

Анаэробные фиксаторы резьбы закрепляются за считанные минуты при комнатной температуре и полностью затвердевают в течение 24 часов. Полное отверждение анаэробных клеев может быть достигнуто быстрее при кратковременном воздействии тепла (например, 30 минут при 120 градусах Цельсия). В сборках, где для ускорения отверждения требуется жидкая грунтовка или активатор, грунтовка наносится на одну или обе поверхности крепежа перед нанесением клея. Смешивание компонентов не требуется.

Как правило, анаэробные клеи для фиксации резьбы не следует использовать на пластиковых резьбовых соединениях, поскольку может произойти размягчение основы или растрескивание под напряжением.

Новые разработки

Наибольшие проблемы, с которыми сталкиваются традиционные анаэробные адгезивы, заключаются в следующем:1) содействие отверждению широкого спектра металлических и неметаллических подложек, которые могут быть загрязнены жиром или маслом, 2) длительное воздействие повышенных температур выше 300 градусов по Фаренгейту, и 3) длительное воздействие высоких уровней механических нагрузок.

Некоторые материалы, такие как масла, могут препятствовать или даже полностью предотвращать отверждение адгезивов с резьбовой фиксацией в результате анаэробной реакции, что требует тщательной очистки узлов перед нанесением клея. Кроме того, пассивные подложки, такие как сталь с покрытием из дихромата цинка / фосфата, магний, кадмий, нержавеющая сталь, алюминий и термореактивные пластмассы, можно было склеить только один раз, обработав материалы грунтовками на основе растворителей перед нанесением анаэробных клеев.

Были разработаны новые нечувствительные к поверхности составы для фиксации резьбовых соединений, которые не допускают попадания масляных и загрязненных поверхностей, отверждаются, несмотря на остатки, которые могут препятствовать отверждению традиционных адгезивов для фиксации резьбы. Кроме того, эти фиксаторы резьбы также предназначены для более легкого отверждения на неактивных поверхностях, что сокращает количество применений, в которых требуются грунтовки.

Традиционные клеи для фиксации резьбы без сбоев выдерживают ограниченные температуры (от минус 65 до плюс 300 градусов по Фаренгейту). Новые анаэробные клеи, основанные на инновационной запатентованной химической технологии, были разработаны для поддержания их целостности при температурах до 400 градусов по Фаренгейту. Эти продукты идеально подходят для применений, которые выдерживают экстремальные термоциклы, таких как автомобильные и аэрокосмические сборки.

В то время как традиционные высокопрочные анаэробные клеи могут выдерживать некоторый уровень вибрации, сочетание повышенных рабочих температур и сильной продолжающейся вибрации обычно оказывается слишком сильным для традиционной анаэробики. Новые усиленные составы были разработаны для обеспечения лучших общих характеристик при экстремальных термических и механических нагрузках. Поскольку эти материалы более жесткие, чем традиционные анаэробные материалы, они менее чувствительны к ударам и могут выдерживать длительное воздействие интенсивной вибрации, вращения, сдвига и растяжения.

Высокопроизводительное приложение

Ryobi Outdoor Products, ведущий производитель струнных триммеров с газовым двигателем для ухода за газонами, разрабатывает мощный нагнетатель, рассчитанный на скорость до 210 миль в час и более 8000 оборотов в минуту. В этих экстремальных условиях эксплуатации компоненты двигателя подвергались воздействию температур от 500 до 600 градусов по Фаренгейту и высоким вибрационным силам.

Зная, что традиционные механические решения не решат их проблемы сборки, инженеры-конструкторы Ryobi исследовали новейшие доступные анаэробные фиксаторы резьбы. Новинкой на рынке был Loctite 266, нечувствительный к поверхности, высокопрочный, высокотемпературный фиксатор резьбы, предназначенный для фиксации за 40 минут и полного отверждения за три часа. Поскольку клей устойчив к маслам и другим легким поверхностным загрязнениям, нанесение было быстрым и легким, не требуя подготовки поверхности.

На сборочном конвейере Ryobi клей наносился на болты из стали с дихромированием цинка, которые соединяют глушитель с головкой блока цилиндров и картер двигателя с цилиндром. Три часа спустя каждый узел был протестирован при полностью открытой дроссельной заслонке в течение шести минут при 6000 об / мин, прежде чем он был одобрен для использования клиентом.

«Быстрое отверждение этого продукта позволило нам провести испытания двигателя в конце конвейера», - говорит Билл Гест, вице-президент по новым продуктам Ryobi. «Это позволило нам вовремя вывести на рынок нашу новую воздуходувку, быстрее отгружать нашу продукцию и сократить наши прогнозируемые незавершенные запасы. Эта новая воздуходувка помогла нам сохранить наши конкурентные преимущества на очень конкурентном рынке ».

Об авторе:
Майк Шаннахан - менеджер по маркетингу OEM в Loctite Corporation, компании Henkel. Henkel работает по всему миру с ведущими брендами и технологиями в трех сферах деятельности:прачечная и уход за домом, косметика / туалетные принадлежности и клеевые технологии. Компания Henkel, основанная в 1876 году, занимает лидирующие позиции на мировом рынке как в потребительском, так и в промышленном бизнесе с такими известными брендами, как Persil, Schwarzkopf и Loctite. В компании «Хенкель» работает около 50 000 человек, а объем продаж в 2009 финансовом году составил 18,86 млрд долларов, а скорректированная операционная прибыль - 1,84 млрд долларов. Для получения дополнительной информации посетите сайт www.loctite.com.