胡東 ，尹玉生，楊曉娜

（北京天山新材料技術(shù)有限公司，北京 100041）

厭氧膠初固時(shí)間的檢測(cè)方法

胡東 ，尹玉生，楊曉娜

（北京天山新材料技術(shù)有限公司，北京 100041）

對(duì)比了厭氧膠目前使用的幾種初固時(shí)間之檢測(cè)方法，其中懸臂式扭剪法是比較準(zhǔn)確并且可操作性強(qiáng)的一種方法。該法不僅操作方便，且實(shí)現(xiàn)了初固時(shí)間由定性檢測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)槎繖z測(cè)，使批次測(cè)試結(jié)果一致性更好，進(jìn)而為產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了更豐富的檢測(cè)手段。

懸臂式；扭剪；初固時(shí)間

1 前言

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，在金屬平面間的密封、圓柱與套之間的固持及螺栓的鎖固密封上，常常用到厭氧型粘接劑或厭氧型密封鎖固劑（以下簡(jiǎn)稱厭氧膠）。大多數(shù)厭氧膠為單一組分，使用方便，其固化機(jī)理也基本一致，即在金屬離子的接觸下，厭氧膠充滿結(jié)構(gòu)結(jié)合面間隙并隔絕空氣而發(fā)生聚合，形成熱固性塑料，在充滿結(jié)合面的微量間隙過程中與金屬緊密結(jié)合，從而達(dá)到金屬結(jié)構(gòu)面間的粘接和密封作用[1～4]。

厭氧膠的固化過程可以分為3個(gè)階段，即非固化階段（也稱可操作階段）、初固化階段和固化階段[4]，如圖1所示。圖1中的“1”階段，該階段初粘性變化不明顯，此時(shí)間一般叫做可操作時(shí)期（非固化階段）；圖1中的“2”階段后，可以看到粘接強(qiáng)度開始逐漸增大，此時(shí)如果對(duì)粘接件間再產(chǎn)生移動(dòng)則會(huì)降低厭氧膠的固持能力和密封性。圖1“2”階段中紅色標(biāo)區(qū)初始的時(shí)間為厭氧膠的初固時(shí)間。通過對(duì)紅色標(biāo)區(qū)初始時(shí)間的粘接強(qiáng)度分析，這是一個(gè)強(qiáng)度初顯的過程，同時(shí)也是時(shí)間較短的過程，超過此時(shí)間后的厭氧膠固化速率明顯加快，最終形成熱固性塑料，對(duì)于初固時(shí)間內(nèi)粘接強(qiáng)度的判斷，多數(shù)單位認(rèn)可此時(shí)的強(qiáng)度如用M10標(biāo)準(zhǔn)螺栓/螺母測(cè)試，一般為0.08～0.12 N·m，如果用套剪、拉剪和扭剪法測(cè)試，初固強(qiáng)度一般在0.1 MPa左右。

厭氧膠品種不同，初固時(shí)間會(huì)不一樣，但對(duì)于同牌號(hào)的厭氧膠，在相同環(huán)境下的初固時(shí)間應(yīng)當(dāng)具有基本相同的時(shí)間范圍，該時(shí)間范圍越接近，則表明該產(chǎn)品批次之間的質(zhì)量越穩(wěn)定。由此，評(píng)定厭氧膠的初固時(shí)間是產(chǎn)品的一項(xiàng)重要檢測(cè)項(xiàng)目。

圖1 厭氧膠“1”、“2”、“3”固化曲線示意圖Fig.1 Curing curve of anaerobic adhesive

2 厭氧膠初固時(shí)間檢測(cè)方法介紹

2.1 螺紋副施膠扭矩法

挑選合適通暢的M10普通碳鋼螺栓/螺母，將厭氧膠液涂敷在螺栓面，擰入螺母，使其嚙合部位充滿膠液（如圖2所示），記錄時(shí)間，規(guī)定一定時(shí)間后正常2指手?jǐn)Q螺母，可以擰動(dòng)時(shí)說明初固時(shí)間未到，繼續(xù)更換螺紋副并延長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試，直至手?jǐn)Q不動(dòng)時(shí)記錄下初固時(shí)間。對(duì)于這種檢驗(yàn)方法，多數(shù)廠家認(rèn)為扭矩儀器使用不夠方便，因此采用了直接手?jǐn)Q螺紋副方法，以從施膠后到正常2指手?jǐn)Q不動(dòng)時(shí)的最短時(shí)間作為初固時(shí)間。通過手?jǐn)Q與扭矩儀器檢測(cè)表明，M10螺栓/螺母手?jǐn)Q不動(dòng)狀態(tài)時(shí)的扭矩一般在0.08～0.12 N·m之間。

此方法可實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)，同時(shí)也存在一定問題：①手?jǐn)Q力會(huì)因人而異，不夠準(zhǔn)確；②缺少合適的扭矩儀器；③螺栓/螺母產(chǎn)生的綜合性誤差相對(duì)較多；④需要大批量的螺栓/螺母并一次性使用，試驗(yàn)耗材較高。

圖2 螺紋副Fig.2 Screw thread pair

2.2 軸/套施膠套剪法

采用20#碳鋼φ12-0.05×50軸和Φ12+0.05×11的套材料，將軸涂覆厭氧膠后旋轉(zhuǎn)推入套，使其接觸面充滿膠液（如圖3所示），記錄時(shí)間，放置一定時(shí)間后用手?jǐn)D壓軸與套做剪切，如按剪切強(qiáng)度達(dá)到0.1 MPa作為判斷初固時(shí)間則需要施加約4 100 g的砝碼進(jìn)行壓剪，達(dá)不到力的要求需要加時(shí)檢測(cè)新的軸/套。

該方法存在的問題是：①4 100 g砝碼施壓在φ12軸上難度較大，不夠安全；②到時(shí)施壓時(shí)間準(zhǔn)確度相對(duì)較差；③軸/套常受加工精度的影響，間隙與粗糙度值的誤差影響使試驗(yàn)偏差較大；④需要大批量的軸/套，相對(duì)耗材較高。

因此，此方法常作為定性法檢測(cè)。

圖3 軸套套剪法圖Fig.3 shaft-sleeve shearing mathod

2.3 剪切試片施膠拉剪法

將2片100×25×2的碳鋼試片進(jìn)行相對(duì)直線型搭接，搭接面積為12.5×25，并在中線2端進(jìn)行打孔，拉力一般依靠3 000 g砝碼（如圖4所示），施膠后，讓手感有一定粘接力再將試片掛起，下面用掛鉤掛上砝碼進(jìn)行檢測(cè)。該方法直觀，受力一致性較好，但存在問題是：①剪切試片2端需要對(duì)稱打孔；②只有等到預(yù)計(jì)時(shí)間到達(dá)后才能懸掛砝碼，不易把控，時(shí)間準(zhǔn)確度相對(duì)較差；③3 000 g砝碼較重，試驗(yàn)中不夠安全。

2.4 剪切試片中間扭剪法

完全按剪切試片要求制作，手感有一定粘接力后，將試片側(cè)立掛在2框架槽內(nèi)，框架寬度為155 mm（如圖5所示），在測(cè)試時(shí)間到達(dá)時(shí)再將500 g砝碼掛在試片中間位置（通過受力分析試片受力強(qiáng)度約為0.1 MPa），以試片不斷開的最小時(shí)間作為判斷初固時(shí)間。

圖4 剪切片拉剪法Fig.4 Tension-shearing method

圖5 剪切片中間扭剪法Fig.5 Shearing-specimen middle torsion-shearing method

該法優(yōu)點(diǎn)在于采用剪切試片，粘接方法也同上，不用任何再加工，砝碼較前項(xiàng)小許多（500 g），且試片承受剪切力大小幾乎未變，粘接強(qiáng)度約0.1 MPa。不足處在于：①試片必須即時(shí)掛重，時(shí)間準(zhǔn)確度較差；②試片側(cè)立不能完全固定（固定就會(huì)影響測(cè)試結(jié)果），不能保證側(cè)立的垂直性，這會(huì)增大數(shù)據(jù)的偏差。

2.5 懸臂扭剪式法

懸臂扭剪式法是本研究提出的一種創(chuàng)新式的檢測(cè)方法。圖6是懸臂扭剪式法測(cè)試示意圖，左試片與右試片按剪切試片要求粘接后，用夾子夾住粘接部位（此時(shí)開始記時(shí)）并放在一槽內(nèi)，左試片懸出87.5 mm，只保留12.5 mm的粘接部分，左端部放在與其同一平面的移動(dòng)端，固定右試片（保證了試片側(cè)立的垂直性），在左試片懸出臂X mm處加掛好砝碼，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)計(jì)測(cè)試時(shí)間前30 s時(shí)可去除粘接部位夾子，在到達(dá)測(cè)定時(shí)間時(shí)將左移動(dòng)端左移，使左試片完全處于懸臂狀態(tài)數(shù)秒，如果粘接部位未發(fā)生開裂，則表明已通過初固時(shí)間，可再減少粘接時(shí)間后繼續(xù)重復(fù)試驗(yàn)（如粘接處開裂應(yīng)再適當(dāng)延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間重復(fù)試驗(yàn)），直至找到使懸臂不落下（粘接處不開裂）的最短時(shí)間作為初固時(shí)間。

圖6 懸臂扭剪式法示意圖Fig.6 Schematic of cantilever type torsion-shearing method

懸臂扭剪式法不僅方便，其顯著特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了初固時(shí)間由定性檢測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)槎繖z測(cè)，使批次測(cè)試樣件結(jié)果一致性較好，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了更好的檢測(cè)手段。

通過以上幾種厭氧膠初固定時(shí)間的測(cè)試方法，列出表1對(duì)比表，從中可以看出“懸臂扭剪式法”的優(yōu)勢(shì)。

表1 懸臂扭剪式法與其他方法的比較Tab.1 Comparison of cantilever type torsion-shearing method with other methods

如欲改變初粘性的設(shè)定,不僅通過改變砝碼的質(zhì)量可以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可通過改變移動(dòng)砝碼位置來實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)論

通過對(duì)比幾種厭氧膠初固時(shí)間的測(cè)試方法可以看出，每種方法都各有利弊。懸臂扭剪式法為定量檢測(cè)方法，該方法可以將初固時(shí)間精確地測(cè)試出來，有益于厭氧膠生產(chǎn)和檢測(cè)水平的提高。目前該方法已經(jīng)申請(qǐng)了創(chuàng)新專利，未來會(huì)在膠粘劑廠家之間推廣使用。

[1]Girard S H.Machinery adhesive for locking, retaining,and sealing[M].New York:Marcel Dekker, INC,1986.

[2]王孟鐘,黃應(yīng)昌.膠粘劑應(yīng)用手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1987．

[3]吳民達(dá).機(jī)械產(chǎn)品膠接密封技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1995．

[4]張振英,張玉龍,李長(zhǎng)德,等.厭氧膠黏劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

Detection method for fixing time of anaerobic adhesive

HU Dong-sheng, YIN Yu-sheng, YANG Xiao-na
(Beijing Tonson Adhesive Co., Ltd., Beijing 100041, China)

By comparing several methods used in the fixing time detaction of anaerobic adhesive, it is concluded that the cantilever type torsion-shearing method is more accurate and feasible. This method not only is convenient, but also, the most important, is to realize the convertion of from qualitative detection to quantitative detection for the fixing time, so that the consistency of batch test results is better, and the product quality control has a better means of detection.

cantilever type; torsion-shearing; fixing time

TQ433.4+3

A

1001-5922（2017）07-0055-03

2017-03-02

楊曉娜（1981-），女，碩士研究生，主要從事厭氧膠粘劑的研發(fā)工作。E-mail：yangxiaona@ts.com.cn。