螺纹锁固剂：螺纹锁固粘合剂指南

2000 多年前发明的螺纹紧固件仍然是机械设计和装配中最重要的可拆卸硬件。它们几乎可以在任何机械部件上找到，经常将非常关键的部件固定在一起。

从汽车、飞机到家用电器的装配应用中，美国每年消耗超过 3000 亿个紧固件，因此这些紧固件在安装后保持紧密，从而提供可预测的统一性能至关重要。

尽管经过了几个世纪的改进，螺纹紧固件仍然失败。紧固件故障由两个原因之一引起。张力松弛通常是由温度变化引起的，涉及螺栓和基材的膨胀和收缩，从而降低装配中的螺栓张力和夹紧力。

紧固件失效的第二个原因是自松，这是由紧固件接触面之间的横向滑动引起的。虽然已经开发了许多机械方法，例如弹簧垫圈、线保持器和锁定螺栓，以努力防止紧固件不受控制地松动，但机械锁定方法会增加紧固件组件的大量成本，并且无法防止导致自松的滑动.

化学螺纹锁固粘合剂可以廉价且永久地防止螺纹紧固件失效。近 50 年前由乐泰公司推出，这些单组分厌氧胶是独特的液体树脂，当在没有空气的情况下暴露于金属离子时会硬化（或固化）成坚韧的固体。

这种厌氧固化机制允许粘合剂流动并均匀沉降以填充螺纹紧固件的凹槽，而不会过早固化。在施工过程中溢出螺纹的任何多余螺纹锁固剂将保持液态，因此可以轻松擦掉。

当液体螺纹锁固剂固化时，它会形成聚合物链，进入螺纹中的每一个微小缺陷。由于界面连接是金属表面粗糙度的关键，因此螺纹摩擦力随着螺纹锁固剂的应用而增加。

粘合剂完全填充接口螺纹之间的微小间隙，以可靠地锁定和密封螺纹组件，防止横向移动并保护接头免受湿气、气体和流体引起的腐蚀。

只需几滴液体螺纹锁固剂，就可以将紧固件在组件中拧紧，直到用户想要它分开。螺纹锁固剂可在金属部件之间提供 100% 的接触，而典型的螺母和螺栓组件可能只有 15% 的金属与金属接触。

螺纹锁固粘合剂是高度可靠的低成本材料，可改善扭矩控制、减少磨损并提供润滑性以在组装过程中实现受控扭矩。螺纹锁固剂可针对不同的应用提供不同的强度，即使在最恶劣的环境中也能保持临界夹紧载荷压力。这些粘合剂具有高剪切强度、良好的耐温性、快速固化、易于分配和良好的抗振性。

选择螺纹锁固剂时要考虑的因素

必须考虑许多因素才能确保为应用选择正确的螺纹锁固粘合剂。在某些应用中，螺栓必须是可拆卸和可重复使用的，以进行持续的设备维护和维修。与普遍看法相反，任何已用螺纹锁固粘合剂锁定的螺栓都可以通过在涂抹新粘合剂和重新组装之前去除旧粘合剂来重新使用。

螺纹锁固剂有易于去除的低强度配方、可以使用普通手动工具去除的中等强度等级和提供最高保持能力的高强度配方。然而，没有螺纹锁固剂是永久性的。在直接暴露于 450 华氏度的温度后，即使是最高强度的螺纹锁固剂也可以使用标准手动工具去除。

应用所需的粘合剂的强度和粘度与所用紧固件的尺寸直接相关。低强度螺纹锁固剂用于直径达四分之一英寸的螺钉，例如调整和校准螺钉、仪表、量规和其他需要持续调整的紧固件。

中等强度材料用于直径达四分之三英寸的紧固件，用于机床和压力机、泵、压缩机和安装螺栓。高强度螺纹锁固胶最适合用于永久性装配应用（例如重型设备和各种安装件）中直径最大为 1 英寸的紧固件。

还提供低粘度渗透螺纹锁固配方，可轻松吸收到直径达二分之一英寸的预组装紧固件中。

最终使用环境的操作条件也决定了应选择的螺纹锁固配方。最新的螺纹锁固技术提供了许多以前无法获得的优势，包括表面不敏感品种、高温配方、耐化学性材料和专为承受极端振动而设计的配方。

紧固件上使用的金属类型对粘合剂的性能也很关键。如果紧固件由两种非活性金属制成，例如不锈钢、锌、镁、黑色氧化物、镉、阳极氧化铝或钝化钛，则可能需要底漆以促进固化。但是，如果仅存在一种非活性金属，则不需要底漆。

应用螺纹锁固剂

在应用螺纹锁固粘合剂时，粘合剂必须润湿螺纹接合区域的总长度。适当的润湿取决于螺纹的尺寸、粘合剂的粘度和部件的几何形状。如果零件很大，那么润湿两个面为足够的粘合剂应用提供必要的可靠性。

对于通孔螺母和螺栓组件，螺纹锁固剂应仅在组件完全拧紧时螺母和螺栓会合的地方使用，因为只有螺纹之间的粘合剂才会固化。对于盲孔组件（例如带帽螺钉），应在螺栓和配合螺纹上涂抹螺纹锁固剂。如果只将粘合剂涂在螺栓上，空气压力会在螺栓被拧下时迫使液体螺纹锁固剂逸出，这将导致固化不完全和可能的装配失败。

液体螺纹锁固粘合剂可用于手动、半自动或自动分配系统。然而，作为手动或自动粘合剂分配方法的替代方法，预涂紧固件涂层正变得越来越流行。预涂涂层的特点是含有粘合剂的微胶囊，作为干膜预先涂在组件的螺纹上。

组装紧固件时，胶囊会被压碎，从而释放粘性螺纹锁固剂。除了成本和物流优势外，使用预涂螺栓还为质量保证提供了优势，因为为涂层分配的粘合剂数量非常一致。

厌氧螺纹锁固胶在室温下几分钟内即可固定，并在 24 小时内完全固化。使用短期加热（例如 120 摄氏度 30 分钟）可以更快地实现厌氧粘合剂的完全固化。在需要液体底漆或活化剂加速固化的组件中，在涂上粘合剂之前先将底漆涂在一个或两个紧固件表面上。不需要混合组分。

一般来说，厌氧螺纹锁固粘合剂不应用于塑料螺纹组件，因为会发生基材软化或应力开裂。

新进展

传统厌氧胶面临的最大挑战是：1) 在可能被油脂或油污染的各种金属和非金属基材上促进固化，2) 长期暴露在高于 300 华氏度的高温下， 3) 长期承受高机械应力。

某些材料（例如油）会阻碍甚至完全阻止螺纹锁固粘合剂通过厌氧反应固化，因此需要在使用粘合剂之前彻底清洁组件。此外，钝化基材如重铬酸锌/磷酸盐镀层钢、镁、镉、不锈钢、铝和热固性塑料只能通过在使用厌氧胶之前先用溶剂型底漆处理材料来粘合。

已开发出新的表面不敏感螺纹锁固配方，可耐受油性和污染表面，尽管残留物会抑制传统螺纹锁固粘合剂的固化，但仍可固化。此外，这些螺纹锁固剂还设计用于在非活性表面上更容易固化，从而减少需要底漆的应用。

传统的螺纹锁固粘合剂可承受有限的温度（零下 65 至 300 华氏度）而不会失效。新厌氧粘合剂采用了创新的专有化学技术，可在高达 400 华氏度的温度下保持完整性。这些产品非常适合承受极端热循环的应用，例如汽车和航空航天组件。

虽然传统的高强度厌氧胶可以承受一定程度的振动，但事实证明，升高的工作温度和持续的强烈振动对于传统的厌氧胶来说太过分了。新的增韧配方经过精心设计，可在极端热应力和机械应力下提供更好的整体性能。由于这些材料比传统的厌氧材料更坚固，因此它们对冲击的敏感性较低，并且可以承受长时间暴露在强烈的振动、旋转、剪切和拉伸力下。

高性能应用

Ryobi Outdoor Products 是用于消费者草坪维护的气动修剪机的领先制造商，正在开发一种高功率鼓风机，其设计速度可达 210 mph，运行速度超过 8,000 rpm。在这些极端操作条件下，发动机部件会承受 500 至 600 华氏度的温度和高振动力。

知道传统的机械解决方案无法解决他们的装配挑战，Ryobi 的设计工程师研究了可用的最新厌氧螺纹锁固胶。市场上的新产品是 Loctite 266，这是一种表面不敏感、高强度、高温螺纹锁固剂，设计用于在 40 分钟内固定并在 3 小时内完全固化。由于该胶粘剂耐油和其他温和的表面污染物，因此施工快速简便，无需表面处理。

在 Ryobi 装配线上，粘合剂被涂在重铬酸锌钢螺栓上，这些螺栓将消声器连接到气缸盖，将曲轴箱连接到气缸。三小时后，每个组件都在全开油门下以 6,000 rpm 的速度进行了六分钟的测试，然后才被批准供客户使用。

“该产品的快速固化使我们能够在装配线末端进行发动机测试，”Ryobi 新产品副总裁 Bill Gest 说。 “这使我们能够按时将我们的新风机推向市场，并更快地运送我们的产品并减少我们预计的在制品库存。这种新的鼓风机装置帮助我们在竞争激烈的市场中保持了竞争优势。”

关于作者：
Mike Shannahan 是汉高公司 Loctite Corporation 的 OEM 营销经理。汉高在全球三个业务领域拥有领先品牌和技术：洗衣和家庭护理、化妆品/盥洗用品和粘合剂技术。汉高成立于 1876 年，在消费品和工业业务领域均拥有全球领先的市场地位，旗下拥有 Persil、Schwarzkopf 和 Loctite 等知名品牌。汉高拥有约 50,000 名员工，2009 财年报告销售额为 188.6 亿美元，调整后营业利润为 18.4 亿美元。有关更多信息，请访问 www.loctite.com。