厭氧膠初固時間的檢測方法

胡東 ，尹玉生，楊曉娜

（北京天山新材料技術有限公司，北京 100041）

厭氧膠初固時間的檢測方法

胡東 ，尹玉生，楊曉娜

（北京天山新材料技術有限公司，北京 100041）

對比了厭氧膠目前使用的幾種初固時間之檢測方法，其中懸臂式扭剪法是比較準確并且可操作性強的一種方法。該法不僅操作方便，且實現(xiàn)了初固時間由定性檢測轉變?yōu)槎繖z測，使批次測試結果一致性更好，進而為產品質量控制提供了更豐富的檢測手段。

懸臂式；扭剪；初固時間

1 前言

現(xiàn)代工業(yè)生產中，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（以下簡稱厭氧膠）。大多數厭氧膠為單一組分，使用方便，其固化機理也基本一致，即在金屬離子的接觸下，厭氧膠充滿結構結合面間隙并隔絕空氣而發(fā)生聚合，形成熱固性塑料，在充滿結合面的微量間隙過程中與金屬緊密結合，從而達到金屬結構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，此時間一般叫做可操作時期（非固化階段）；圖1中的“2”階段后，可以看到粘接強度開始逐漸增大，此時如果對粘接件間再產生移動則會降低厭氧膠的固持能力和密封性。圖1“2”階段中紅色標區(qū)初始的時間為厭氧膠的初固時間。通過對紅色標區(qū)初始時間的粘接強度分析，這是一個強度初顯的過程，同時也是時間較短的過程，超過此時間后的厭氧膠固化速率明顯加快，最終形成熱固性塑料，對于初固時間內粘接強度的判斷，多數單位認可此時的強度如用M10標準螺栓/螺母測試，一般為0.08～0.12 N·m，如果用套剪、拉剪和扭剪法測試，初固強度一般在0.1 MPa左右。

厭氧膠品種不同，初固時間會不一樣，但對于同牌號的厭氧膠，在相同環(huán)境下的初固時間應當具有基本相同的時間范圍，該時間范圍越接近，則表明該產品批次之間的質量越穩(wěn)定。由此，評定厭氧膠的初固時間是產品的一項重要檢測項目。

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

2 厭氧膠初固時間檢測方法介紹

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），記錄時間，規(guī)定一定時間后正常2指手擰螺母，可以擰動時說明初固時間未到，繼續(xù)更換螺紋副并延長時間測試，直至手擰不動時記錄下初固時間。對于這種檢驗方法，多數廠家認為扭矩儀器使用不夠方便，因此采用了直接手擰螺紋副方法，以從施膠后到正常2指手擰不動時的最短時間作為初固時間。通過手擰與扭矩儀器檢測表明，M10螺栓/螺母手擰不動狀態(tài)時的扭矩一般在0.08～0.12 N·m之間。

此方法可實現(xiàn)快速檢測，同時也存在一定問題：①手擰力會因人而異，不夠準確；②缺少合適的扭矩儀器；③螺栓/螺母產生的綜合性誤差相對較多；④需要大批量的螺栓/螺母并一次性使用，試驗耗材較高。

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推入套，使其接觸面充滿膠液（如圖3所示），記錄時間，放置一定時間后用手擠壓軸與套做剪切，如按剪切強度達到0.1 MPa作為判斷初固時間則需要施加約4 100 g的砝碼進行壓剪，達不到力的要求需要加時檢測新的軸/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到時施壓時間準確度相對較差；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偏差較大；④需要大批量的軸/套，相對耗材較高。

因此，此方法常作為定性法檢測。

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的碳鋼試片進行相對直線型搭接，搭接面積為12.5×25，并在中線2端進行打孔，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行檢測。該方法直觀，受力一致性較好，但存在問題是：①剪切試片2端需要對稱打孔；②只有等到預計時間到達后才能懸掛砝碼，不易把控，時間準確度相對較差；③3 000 g砝碼較重，試驗中不夠安全。

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，將試片側立掛在2框架槽內，框架寬度為155 mm（如圖5所示），在測試時間到達時再將500 g砝碼掛在試片中間位置（通過受力分析試片受力強度約為0.1 MPa），以試片不斷開的最小時間作為判斷初固時間。

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，砝碼較前項小許多（500 g），且試片承受剪切力大小幾乎未變，粘接強度約0.1 MPa。不足處在于：①試片必須即時掛重，時間準確度較差；②試片側立不能完全固定（固定就會影響測試結果），不能保證側立的垂直性，這會增大數據的偏差。

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)新式的檢測方法。圖6是懸臂扭剪式法測試示意圖，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（此時開始記時）并放在一槽內，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端，固定右試片（保證了試片側立的垂直性），在左試片懸出臂X mm處加掛好砝碼，當到達預計測試時間前30 s時可去除粘接部位夾子，在到達測定時間時將左移動端左移，使左試片完全處于懸臂狀態(tài)數秒，如果粘接部位未發(fā)生開裂，則表明已通過初固時間，可再減少粘接時間后繼續(xù)重復試驗（如粘接處開裂應再適當延長測試時間重復試驗），直至找到使懸臂不落下（粘接處不開裂）的最短時間作為初固時間。

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，其顯著特點是實現(xiàn)了初固時間由定性檢測轉變?yōu)槎繖z測，使批次測試樣件結果一致性較好，進而對產品質量控制提供了更好的檢測手段。

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

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定,不僅通過改變砝碼的質量可以實現(xiàn)，同時也可通過改變移動砝碼位置來實現(xiàn)。

3 結論

通過對比幾種厭氧膠初固時間的測試方法可以看出，每種方法都各有利弊。懸臂扭剪式法為定量檢測方法，該方法可以將初固時間精確地測試出來，有益于厭氧膠生產和檢測水平的提高。目前該方法已經申請了創(chuàng)新專利，未來會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,黃應昌.膠粘劑應用手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,1987．

[3]吳民達.機械產品膠接密封技術實用手冊[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,1995．

[4]張振英,張玉龍,李長德,等.厭氧膠黏劑[M].北京:化學工業(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。