楊曉娜

（北京天山新材料技術(shù)有限公司，北京 100041）

厭氧平面密封膠主要應(yīng)用在平面法蘭密封、泵類、變速箱體、機(jī)體端蓋和車橋等零件接合面，諸如發(fā)動機(jī)油底殼的密封、缸體的密封和變速箱的平面密封等。厭氧膠可以100%填滿平面間隙，同時(shí)具有強(qiáng)度較高、密封能力較強(qiáng)、耐油、抗振動以及老化性能較好等特點(diǎn)，是目前汽車行業(yè)應(yīng)用較為廣泛的產(chǎn)品[1～4]。

厭氧膠的性能受諸多因素影響，粘接的表面粗糙度（Ra）是其中一個(gè)因素。Ra不同，造成厭氧膠的固化速度和強(qiáng)度存在差異，若Ra太大會造成厭氧膠在表面不固化，對粘接強(qiáng)度造成嚴(yán)重影響。Ra對厭氧膠性能的影響至今還沒有確切的結(jié)論，因此有必要對2者的關(guān)系進(jìn)行深入的研究。

有鑒于此，研究不同Ra對厭氧膠固化速度和強(qiáng)度的影響顯得尤為重要，這是獲得量化而又直觀的邏輯關(guān)系較為主要的手段。通過研究這些數(shù)據(jù)，可以得出Ra對厭氧膠初固時(shí)間和粘接強(qiáng)度的影響規(guī)律，進(jìn)而可以指導(dǎo)客戶選擇合適的產(chǎn)品。

Ra為加工表面具有較小間距和微小峰谷的不平度。其2波峰或2波谷之間的距離（波距）較小（為1 mm以下），其屬于微觀幾何形狀誤差。Ra越小，則表面越光滑。

Ra一般是由所采用的加工方法和另外一些因素所形成的，例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時(shí)表面層金屬的塑性變形以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動等。根據(jù)行業(yè)內(nèi)的測試依據(jù)，Ra可以采用輪廓算術(shù)平均偏差來表示。Ra可以分為以下等級（如表1所示）。

表1 Ra等級表Tab.1 Ra level table

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要材料

厭氧平面密封膠：可賽新?1510（1510）、可賽新?1 5 1 5（1 5 1 5）、可賽新?151 8（1518），北京天山新材料技術(shù)有限公司。

1.2 材料制備

實(shí)驗(yàn)選取6個(gè)等級的Ra來做測試，分別是0.4、0.8、1.6、3.2、6.3和12.5，這6個(gè) 等級的粗糙度基本能涵蓋厭氧膠在實(shí)際工況中使用的加工面情況。選取了具有代表性的1510、1515和1518這3個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行測試。通過對3個(gè)產(chǎn)品在不同粗糙度上的初固時(shí)間和剪切強(qiáng)度進(jìn)行測試，從而得出Ra對厭氧膠性能的影響規(guī)律。由于Ra為12.5等級的粗糙面實(shí)際加工起來比較麻煩，因此，實(shí)際得到的相對最大粗糙度為Ra=8，后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究的相對最大粗糙度等級就取到Ra=8。

測試試件取碳鋼本色剪切片，試片規(guī)格為100 mm×25 mm，試片厚度為（1.6±0.1）mm，粘接寬度為（12.5±0.25）mm。

1.3 儀器與設(shè)備

粗糙度測試儀，TR200型，上海凌儀有限公司：萬能拉力試驗(yàn)機(jī)，美國INSTRON。

1.4 性能測試

（1）初固時(shí)間（即膠粘劑在2個(gè)粘接面之間剛開始固化的時(shí)間）：采用懸臂扭剪法[5]進(jìn)行測試[目前對于厭氧膠的初固時(shí)間沒有明確的定義，只是一個(gè)定性的概念，但是在實(shí)際應(yīng)用中此項(xiàng)指標(biāo)還至關(guān)重要。因此，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)，摸索了一種既方便實(shí)驗(yàn)室測試的同時(shí)又對客戶有指導(dǎo)意義的方法，其測試示意圖如圖1所示。原理是將一對試驗(yàn)片（粘接面處夾一個(gè)書頁夾）垂直放入檢測工具槽內(nèi)，懸出87.5 mm（即粘接面一邊緣線）,將定量的砝碼懸掛在懸出的試片上，取下書頁夾同時(shí)計(jì)時(shí)，5 s內(nèi)粘接試片如發(fā)生位移、開裂，或懸掛試片落下則需要將下組試片順延1 min后重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，直至懸掛試片不發(fā)生位移、不開裂、不掉落則認(rèn)為此時(shí)粘接時(shí)間為初固時(shí)間]。

（2）剪切強(qiáng)度：按照GB/T 7124—2008《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度的測定（剛性材料對剛性材料）》標(biāo)準(zhǔn)，采用萬能拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試（選取以上6個(gè)等級的Ra測試3個(gè)產(chǎn)品的強(qiáng)度，同時(shí)還測試了在不同時(shí)間下的強(qiáng)度，得出不同Ra在不同時(shí)間下的強(qiáng)度曲線）。

圖1 測試示意圖Fig.1 Test schematic

2 結(jié)果與分析

2.1 初固時(shí)間測試結(jié)果

初固時(shí)間測試結(jié)果如表2所示。由表2可知：初固時(shí)間隨Ra的增加而增大，當(dāng)Ra≤6.3時(shí)，初固時(shí)間雖然也是增大的趨勢，但變化幅度不大；當(dāng)Ra＞6.3時(shí)，初固時(shí)間突然變得較慢，出現(xiàn)突變，因此此時(shí)測試初固時(shí)間意義不大。究其原因，主要是由于Ra越大，表面微孔深度越大，膠液滲透不入微孔中，導(dǎo)致微孔中存有氧氣，形成了“氧阻聚”現(xiàn)象，故而初固時(shí)間變慢。

表2 初固時(shí)間測試結(jié)果Tab.2 Test results of initial fixing time

2.2 剪切強(qiáng)度測試結(jié)果

剪切強(qiáng)度的測試數(shù)據(jù)如圖2、圖3所示。

圖2 1510、1515和1518的強(qiáng)度曲線Fig.2 Strength curves of sealants of 1510，1515 and 1518

圖3 1510、1515和1518最高強(qiáng)度變化趨勢Fig.3 Strength change trend for sealants of 1510，1515 and 1518

由圖2、圖3可知：強(qiáng)度隨時(shí)間的延長呈現(xiàn)增長態(tài)勢，這是總的規(guī)律。24 h強(qiáng)度隨著Ra的增大呈現(xiàn)先升后降的趨勢，3種產(chǎn)品的相對最高強(qiáng)度出現(xiàn)在Ra=3.2處。

究其原因，除了微孔的存在會導(dǎo)致“氧阻聚”現(xiàn)象外，隨著Ra的增大，粘接面表面出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，膠層隨即出現(xiàn)均勻性差異，導(dǎo)致膠層固化缺陷較多，應(yīng)力集中點(diǎn)增多，因此造成最終強(qiáng)度出現(xiàn)下降趨勢。

對于上述3種膠，Ra都會對其性能產(chǎn)生一定的影響，總體規(guī)律一致，即Ra越大，初固時(shí)間越慢，強(qiáng)度也會降低，而強(qiáng)度隨Ra的增大會出現(xiàn)一個(gè)相對最大值。

3 結(jié)論

Ra是影響厭氧膠性能的一個(gè)比較重要的因素，零件由于機(jī)加工的影響，Ra的存在又是不可避免的。因此，要選擇一個(gè)合理的范圍，既能輕松的實(shí)現(xiàn)加工，又能達(dá)到厭氧膠的較佳粘接強(qiáng)度。通過本次實(shí)驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論。

（1）Ra不是越大或者越小越好，隨著Ra的增大，初固時(shí)間變慢，當(dāng)超過6.3時(shí)會出現(xiàn)拐點(diǎn)。

（2）剪切強(qiáng)度隨著Ra的增大呈現(xiàn)先升后降的趨勢，強(qiáng)度相對最高點(diǎn)出現(xiàn)在Ra=3.2左右。

（3）鑒于機(jī)械加工時(shí)存在的誤差，推薦Ra范圍為0.8～6.3，1.6～3.2為相對最佳范圍。

參考文獻(xiàn)

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