袁 挺,李詠斌,俞 雁,趙 喆,陳燕飛(廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院,廣東 廣州 511434)
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容油型螺紋鎖固厭氧膠在發(fā)動機裝配中的應用
袁 挺,李詠斌,俞 雁,趙 喆,陳燕飛
(廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院,廣東 廣州 511434)
摘要:研究了常規(guī)螺紋鎖固厭氧膠與容油型螺紋鎖固厭氧膠的性能差異,選擇容油型厭氧膠來解決常規(guī)厭氧膠在發(fā)動機裝配過程中對油面粘接差的缺點,并對容油型厭氧膠在發(fā)動機裝配中的可靠性進行驗證。研究結(jié)果表明,容油型厭氧膠在發(fā)動機油面裝配中工藝簡單,粘接可靠性良好。
關(guān)鍵詞:厭氧膠;螺紋鎖固;防松;應用
厭氧膠早在1940年代即開始研制[1],因其獨特的厭氧固化特性,使其具有貯存時間長、固化時間短、涂覆工藝簡單、膠接強度大、應用范圍廣的優(yōu)點,被廣泛用于汽車生產(chǎn)、裝配中的鎖緊、密封、固持、粘接及鑄件微氣孔滲補等技術(shù)領(lǐng)域。
厭氧膠固化前為液狀或膏狀,能100%地填充在不規(guī)則的機械密封縫隙表面,不僅具有優(yōu)異的密封效果,而且還可防止密封緊固零件生銹,降低維護費用,比機械方式密封節(jié)省費用40%~80%。
但是在發(fā)動機密封中使用的螺栓、螺母等聯(lián)結(jié)零件,其表面一般都涂有一層防銹油,在裝配中如不對其表面做脫脂處理,進而采用一般的厭氧膠在油面條件下其粘接效果很差,嚴重影響了機械的可靠性。
近年來出現(xiàn)的高強度容油型厭氧膠,可在油面緊固件上直接使用,免清洗。本文通過發(fā)動機裝配實際對比試驗,驗證現(xiàn)有主流的容油型厭氧膠在發(fā)動機油面裝配工藝中應用的可靠性。
1.1 原料及儀器
271和263螺紋鎖固厭氧膠,50 mL規(guī)格,漢高樂泰(中國)有限公司;7263螺紋鎖固厭氧膠,50 mL規(guī)格,湖北回天新材料股份有限公司;丙酮,分析純,廣東西隴化工股份有限公司。
旋轉(zhuǎn)黏度儀,美國Brookfield;數(shù)顯扭力扳手,日本東日扭力機械制造有限公司;鼓風干燥箱,上海宏測半導體科技有限公司;發(fā)動機,廣汽自主研發(fā);螺栓,8.8級別,市購。
1.2 性能測試
1)黏度
根據(jù)GB/T2794—1995,用旋轉(zhuǎn)黏度計測試膠液黏度。
2)初固時間
采用丙酮清洗螺栓和螺母試件,將膠液涂在螺栓和螺母上,把螺母擰上,使其預加扭矩為零,然后在標準環(huán)境下靜置固化,測試螺母相對螺栓手擰不動的時間[2]。
3)貯存穩(wěn)定性
采用80 ℃快速測定法[3]:將瓶裝厭氧膠放于80 ℃烘箱中,2 h不凝膠則表示其常溫貯存時間為2年,視為貯存穩(wěn)定性合格,反之不合格。
4)扭矩強度
按照GB/T 18747.1—2002進行測試。
5)容油性
取10個潔凈的螺栓,分2組,一組涂上機油,并在(23±2)℃下正立靜置24 h,使油流自然流下,保證10個螺栓表面的油盡量相當,另一組不涂機油,然后2組螺栓分別按照GB/T 18747.1—2002涂膠,規(guī)定固化時間,測試涂機油螺栓破壞力矩,與不涂機油油螺栓破壞力矩比較,計算強度保持率。
6)耐介質(zhì)性能
將涂好的試件固化24 h后放在各種介質(zhì)中(機油、柴油、防凍液等)分別在不同的溫度下放置168 h,同時準備一組試件置于室溫下做空白試驗,取出試件測試扭矩強度,與常溫強度比較,計算強度保持率[3]。
7)耐熱老化性能
將涂好的試件固化24 h后放在180 ℃烘箱中老化168 h,室溫測試強度,與常溫強度比較,計算強度保持率。
8)臺架試驗
對有防銹油的發(fā)動機和螺栓,表面進行簡單清潔,不做脫脂處理,直接涂膠,裝配,固化24 h之后進行臺架試驗,直至交變循環(huán)結(jié)束。
每隔25 h觀察1次,紀錄螺栓松動情況和油箱泄漏情況。
2.1 基本性能的對比
263和7263分別是國外和國內(nèi)容油性厭氧膠的2款代表性產(chǎn)品,271為常規(guī)的傳統(tǒng)型代表產(chǎn)品。3種厭氧膠基本性能對比見表1。
表1 基本性能Tab.1 Basic performance
從表1可以看出,3款厭氧性螺紋鎖固膠都屬于高強度品種,其中7263的初固時間、扭矩強度、耐熱老化及耐介質(zhì)性能與263十分接近,不同材質(zhì)螺栓上的初固時間和扭矩強度的差異相對271而言明顯要小,而且耐熱性能和耐125 ℃機油性能明顯優(yōu)于271。另外7263黏度略大且具備一定的觸變性,施工時不容易流淌,操作性更好。
2.2 容油性能的對比3種厭氧膠油面粘接性能的對比見表2。
表2 油面粘接Tab.2 Oily surface adhesion comparison
從表2可以看出,容油性厭氧螺紋鎖固膠7263和263容油性性能十分接近,且在油面的強度保持率在75%以上,明顯高出傳統(tǒng)型產(chǎn)品271。其油面的破壞扭矩滿足廣汽發(fā)動機的裝配要求。
2.3 臺架試驗
3種厭氧膠臺架試驗對比結(jié)果見表3。
表3 臺架試驗對比Tab.3 Bench test results
由表3可以看出,在發(fā)動機表面不進行脫脂處理直接裝配后,傳統(tǒng)型產(chǎn)品271裝配的螺栓100 h開始松動,150 h開始漏油,而容油性厭氧螺紋鎖固膠7263和263裝配的螺栓直至400 h試驗結(jié)束,均未出現(xiàn)松動和漏油現(xiàn)象。
汽車行業(yè)中發(fā)動機、變速箱、車橋等不同部位零件的粘接鎖固,不同的部位有不同的鎖固要求。這些部位是整個汽車制造中最重要的部位,需要防銹,往往帶有潤滑油、防銹油等多種油污,所以表面油污一般不會清洗,故其粘接時需要一種高容油性的粘接劑。
高容油性厭氧膠節(jié)省清潔工序,提高效率,降低成本,鎖固強度高。厭氧膠的施工工藝為:
1)涂覆
涂膠部位應根據(jù)零件的功能確定,螺紋頭部的2~3牙一般不涂膠,膠層長度應為螺栓公稱直徑的1.2~1.5倍,涂膠厚度應等于螺紋的牙形高度,膠膜要求連續(xù)均勻,無流淌和斷膠現(xiàn)象。涂膠量要適度,多涂導致厭氧膠的浪費,并增加涂膠工作量;少涂將會導致厭氧膠的防松強度明顯降低。
滴數(shù)滴厭氧膠至螺栓與螺母嚙合處,使其滿足上述要求,將零件組裝,上緊至規(guī)定力矩。
2)裝配
裝配時主要考慮初固和固化這2項指標對裝配操作時間的影響,螺栓(螺母)應在螺紋鎖固膠初固時間前完成裝配,裝配后螺紋鎖固膠在初固時間前可進行調(diào)整,超過初固時間不應再調(diào)整螺栓(螺母),如需調(diào)整須更換螺栓(螺母)并重新涂膠。
3)固化
裝配結(jié)束后,螺紋鎖固膠一般在24~26 h后完全固化,固化后螺紋鎖固膠起到防松作用。
4)拆卸及再裝配
一般情況下,用普通方法即可拆開;直徑較大的螺紋(M26以上),用普通方法較難拆卸,將用膠部位加溫至230 ℃后趁熱拆卸;再裝配時需將原膠層清理干凈,并用清洗劑清洗后再涂膠。
1)油面粘接試驗和臺架試驗表明,容油性螺紋鎖固厭氧膠油面粘接性能優(yōu)異,臺架試驗沒有螺栓松動;常規(guī)厭氧膠油面粘接效果差,臺架試驗100 h后已經(jīng)出現(xiàn)螺栓松動。
2)國外和國內(nèi)容油性厭氧膠的代表產(chǎn)品263和7263厭氧膠在所有性能上十分接近,其容油性、耐溫性以及耐介質(zhì)性能均比傳統(tǒng)產(chǎn)品有了明顯提升。
3)采用容油性厭氧膠對發(fā)動機進行裝配不需要特意清洗,簡化了裝配工藝,降低了成
Application of oil-tolerant thread-locking anaerobic adhesive in engine assembly
YUAN Ting, LI Yong-bin, YU Yan, ZHAO Zhe, CHEN Yan-fei
( Automotive Engineering Institute, Guangzhou Automobile Group Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 511434, China)
Abstract:The performance difference of the conventional and the oil-tolerant thread-locking anaerobic adhesives was investigated. The shortcoming of less bonding to oily surfaces for the conventional anaerobic adhesives in the engine assembly was solved via using the oil-tolerant anaerobic adhesives and the bonding reliability of the oil-tolerant anaerobic adhesives in engine assembly was verified through the experiments. The results showed that the bonding process of the oil-tolerant anaerobic adhesives in the engine assembly was simple and the bonding reliablity was better.
Key words:anaerobic adhesive; thread locking; anti-loosening; application
作者簡介:袁挺(1984-),男,工程師。長期從事汽車膠粘劑和密封膠的研發(fā)與應用工作,申請發(fā)明專利4項,已授權(quán)2項。E-mail:yuanting@gaei.cn。
收稿日期:2015-11-06
中圖分類號:TQ433.4+39
文獻標識碼:A
文章編號:1001-5922(2016)04-0071-03