|
Одними из распространенных видов соединений в конструкциях машин являются резьбовые соединения (РС). Существует несколько основных факторов, влияющих на их работоспособность при действии вибрационных нагрузок: ослабление усилия затяжки; самоотвинчивание; скол резьбы; образование усталостных трещин.
Причины возникновения данных факторов связаны с изменением температурного режима, изменением осевой нагрузки на болт, деформацией прокладочных материалов, фреттиг-коррозией. Для предотвращения выше указанных факторов применяют различные конструктивные элементы (например увеличивают отношение длины болта к диаметру) и крепежные детали: пружинные и сферические шайбы; гроверы, корончатые гайки; проволочные фиксаторы; болты с резьбовыми вставками из металла или пластмассы; фланцевые болты и гайки вместе с закаленными шайбами, которые снижают давление на поверхность и тем самым исключают возможность проседания на опорные поверхности. Устройства для предотвращения самоотвинчивания должны соответствовать высочайшим стандартам в вопросах фиксации резьбы.
В современной промышленности для обеспечения надежной фиксации резьбы нашли широкое применение анаэробные фиксирующие составы.
Анаэробные фиксаторы
Анаэробные фиксаторы – это многокомпонентные жидкие составы, обладающие тиксотропными свойствами (т.е. не растекаются), которые отверждаются в узких зазорах между поверхностями из различных металлов и сплавов до состояния жесткой, прочной, твердой, термореактивной пластмассы.
На скорость полимеризации влияние оказывают: величина зазора и поверхностная активность ионов металлов совмещаемых поверхностей, температура, качество очистки поверхностей и применение активаторов.
По воздействию на скорость отверждения анаэробов все металлы делятся на три группы:
- активные (ускоряющие течение процесса): чугуны, сплавы меди, низкоуглеродистые стали;
- нормальные: железо, углеродистые стали, алюминиевые сплавы, силумин, бронза, латунь;
- пассивные (имеющие низкую поверхностную активность): нержавеющие и высоколегированные стали, анодированные и хромированные покрытия, титан, олово, цинк.
Для увеличения скорости отверждения анаэробных материалов производят предварительную подготовку поверхности резьбовых соединений с помощью активаторов.
Активаторы - это средства для очистки и подготовки поверхностей. Они используются как универсальные растворители, удаляя до 50 % ранее использованных фиксаторов и уплотнителей резьбы, восстанавливающих компаундов и анаэробных формирователей прокладок.
Резьбовой фиксатор создает соединение граничных резьбовых плоскостей, сцепляющее шероховатости их поверхностей, для предотвращения любых перемещений резьбовых деталей. Таким образом, проблема решается там, где она возникает, а именно в резьбе. Применение анаэробных составов считается наиболее простым, надежным, эффективным и экономичным средством против самоотвинчивания РС под действием вибрации, тряски и ударных нагрузок, возникающих, например, при высоких скоростях.
Выпускаемые составы отличаются:
- по прочности (низко-, средне-, высокопрочные);
- термической стойкости;
- химической стойкости.
С точки зрения технологии сборки РС фиксаторы разделяют на две группы: для неразъемных и разъемных соединений.
Преимущества анаэробных фиксирующих материалов
Благодаря жидкотекучему состоянию герметики:
- фиксируют взаимное положение деталей с различными видами соединений (резьбовыми, с гладкими поверхностями, фланцевыми);
- полностью заполняют пространство между витками резьбы и после отверждения образуют полимер, обладающий высокой прочностью на сдвиг;
Именно благодаря большой прочности анаэробные составы используются для стопорения резьб. Например, на клей устанавливают сорванные шпильки или склеивают цилиндрические соединения.
- способствуют равномерному распределению нагрузки по всей длине резьбы, устраняют напряжения в местах контакта;
- обеспечивают высокую степень герметичности;
В отвержденном состоянии анаэробные составы выдерживают давления газовых сред до 40 МПа и жидкостей до 60 МПа. Также могут использоваться при воздействии вакуума.
- имеют высокие адгезионные свойства.
Анаэробные фиксирующие составы имеют высокую стойкость к ударным и вибрационным нагрузкам, что объясняется хорошим сочетанием деформационно-прочностных свойств. Они обладают высокими (до 10%) значениями относительного удлинения и прочности (при аксиальном сдвиге σв ≥ 300 кгс/см2).
Отличительной особенностью анаэробных фиксаторов от других клеевых материалов являются близкие значения моментов при страгивании и отвинчивании РС. Именно это преимущество анаэробных клеев обеспечивает надежное стопорение резьб при длительных ударных, вибрационных нагрузках и больших перепадах температур (-55°C ÷ +230°C).
Гарантированный срок хранения (по технической документации) анаэробных фиксаторов составляет 12 месяцев (по факту более 5 лет), что делает их очень удобными для применения.
Фиксаторы обладают высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред (воды, масел, органических растворителей, кислот, щелочей, и других химических веществ) и могут использоваться для антикоррозионной защиты уплотняемых деталей.
Основные направления применения анаэробных герметиков.
- Создание герметичности при последующей сборке обычных резьбовых соединений с зазором
Использование этих материалов для решения производственных задач по данному направлению дает возможность:
- заменить глухие отверстия в конструкциях деталей и узлов насквозные резьбовые отверстия; Это важно, поскольку сквозные отверстия не требуют выполнения приливов и бобышек, т. е. уменьшается металлоемкость изделий.
- удешевить производство самой резьбы, т.к. отсутствуют жесткие требования к ее точности.заменить посадку с натягом в РС на посадку с
- Стопорение и контровка крепежной детали в узле.
Второе направление позволяет отказаться от традиционных стопорящих элементов (контргаек, стопорных и пружинных шайб, самостопорящихся винтов, шплинтов, проволочек и др.). При этом обеспечивается равномерность распределения нагрузки по резьбе, повышается стойкость к вибрации, ударным нагрузкам, предотвращается коррозия.
В этих случаях необходимо соблюдение таких условий на сборке, при которых фиксатор выполнял бы только функцию стопорения, а качество затяжки РС гарантировалось бы другими средствами в технологии сборки. Это важно потому, что фиксатор не может предохранить плохо собранное соединение от раскрытия стыка. В этих условиях фиксатор предъявляет повышенные требования к сборке, а также усложняет контроль над качеством затяжки.
Для соединений, не требующих разборки, необходимо выбирать анаэробный клеевой материал, обладающий высокой прочностью на сдвиг при отвинчивании. Для разборных соединений, целесообразно применять низко и среднепрочные составы до 6 Мпа (в зависимости от диаметра резьбы).
Особенности применения
Всем клеевым соединениям присущ недостаток - после разборки требуется повторное нанесение клея.
Жидкие анаэробные фиксаторы наносятся как вручную, так и при помощи специальных дозаторов. Очень важно, чтобы герметик покрывал всю длину резьбы и не было препятствий для его полимеризации.
Оптимальное количество продукта зависит от:
- геометрии изделий;
- резьбы;
- вязкости герметика.
Герметики могут наноситься как на наружную, так и на внутреннюю резьбу и использоваться на болтах любого размера. Если необходимо соединить изделия с большой поверхностью соприкосновения, то рекомендуется наносить герметик на обе поверхности.
При сборке глухих РС фиксатор наносят на дно отверстия в таком количестве, чтобы вытесненный герметик распределился по всей длине резьбы.
Некоторые анаэробные фиксаторы в жидком состоянии уменьшают коэффициент трения в резьбе при монтаже, что можно сравнить со смазкой болтов. Такая особенность дает возможность применять эти продукты на автоматических поточных сборочных линиях. При этом должны быть определены предварительное напряжение и момент затяжки.
Возможность повторного использования болта очень важна при проведении ремонтных работ и обслуживании оборудования. РС с фиксатором низкой и средней прочности можно разобрать без повреждения резьбы с помощью обычного инструмента.
Разбирать фиксированное соединение без особой на то надобности не рекомендуется.
Правила выбора анаэробного уплотняющего состава
При выборе герметика нужно учитывать следующие факторы:
- назначение, условия работы изделия;
- окружающая среда, в которой будет эксплуатироваться изделие. Должны быть рассмотрены химические и экологические факторы;
- материал изделия должен быть известен. Это необходимо, чтобы определить необходимость использования активатора. Материал влияет на скорость полимеризации;
- параметры резьбы (размер, точность, зазор в РС и т.д.). Это нужно для правильного подбора состава по вязкости;
В таблице приведены оптимальные соотношения величины зазора и вязкости рекомендуемого анаэробного фиксатора.
- чистота поверхности изделия;
- рабочая температура изделия;
- температура нанесения герметика;
- прочность и частота сборки-разборки изделия. Необходимо выбрать степень прочности в зависимости от условий работы и частоты разборки соединения.
Выводы
Применение анаэробных фиксаторов в машиностроении позволяет экономить высококачественные марки металла, упростить и интенсифицировать технологический процесс производства, повысить качество изделий, снизить себестоимость продукции.
Широкое использование анаэробных уплотняющих составов повышает надежность изделий, снижает процент брака готовой продукции, продлевает срок эксплуатации машин до капитального ремонта, позволяет ремонтировать технику на местах.
Более подробно с номенклатурой отечественных и импортных фиксаторов представленных на рынке России Вы можете ознакомиться на сайтах производителей и официальных дилеров:
«Loctite» http://www.loctite.ru/
«Loxeal» http://www.loxeal.com/
«PERMATEX, INC» http://www.permatex.ru/
ООО «Триботехника» http://tribo18.com/
УП «Вланик-Строй» http://vlanik.com
ООО НПФ «Гермика» http://www.germika.ru
|
