厌氧胶强度性能影响因素研究

赵威力，马慧茹，顾育红

［中航工业南方航空工业（集团）有限公司，湖南株洲　412002］

摘要：影响厌氧胶强度性能的主要因素有：固化时间、固化环境（温度和湿度）、胶接密封表面是否有油、胶接密封间隙大小等。本文通过厌氧胶在各影响因素下的强度性能的对比，来具体阐述厌氧胶的工艺性能，论证施工环境和规范操作的重要性，并对厌氧胶的应用要求作了初步探讨。

关键词：厌氧胶；紧固扭矩；静剪切强度；性能测试

1　引言

厌氧胶在航空产品中应用广泛。影响厌氧胶强度的因素有哪些、如何正确地选择和使用厌氧胶、如何控制和保证厌氧胶的胶接密封质量，这是设计人员和工艺操作人员必须熟知的。本文通过对常用的厌氧胶的强度性能进行测试分析，阐述了厌氧胶在应用中不同因素对胶接质量的影响，并对厌氧胶的应用要求作了初步探讨。

2　试验方法

用于试验的试样是中航工业南方航空工业（集团）有限公司航空产品常用的螺纹锁紧厌氧胶和柱面固持厌氧胶两大类。

本文所涉及的螺纹锁紧厌氧胶的强度性能用紧固扭矩强度TB/TP来表征，破坏扭矩TB是指将螺母对螺栓刚开始发生相对位移时的扭矩值，平均拆卸扭矩TP是指拧动过程中螺母拧出1/4圈、2/4圈、3/4圈和1圈处的扭矩平均值。试件的要求和试验方法按HB 5315《航空用厌氧胶紧固扭矩试验方法》的规定进行。而柱面固持厌氧胶则用静剪切强度来表征，试件的要求和试验方法按HB 5314《航空用厌氧胶静剪切强度试验方法》的规定进行。

为了便于比较说明，将每个样品在标准环境（温度23℃±2℃、相对湿度50％±5％）下完全固化（固化24h）时测得的强度值用100％来表示，同时以此为基准，将厌氧胶在各影响因素条件下测得的强度值换算成百分数来表示。

3　试验与分析

3.1　固化时间对强度的影响

厌氧胶在标准环境下，不同固化时间后的紧固扭矩强度TB/TP见表1。

从表1可以看出，所测的各种厌氧胶的固化速度较快，在标准温度下固化1h～1.5h，其紧固扭矩强度TB/TP达到了最终强度的30％以上，固化时间超过6h后，破坏扭矩强度TB基本达到使用强度（最终强度的80％）。因此，在实际使用中，厌氧胶施工后1h～2h可初步固化，此时涂胶的零件可转入下道工序，但要达到最终强度，应将涂胶零件放置24h以上。

3.2　温度对强度的影响

3.2.1　低温对强度的影响

厌氧胶于不同温度下施工并固化，其紧固扭矩强度TB/TP见表2。

从表2中我们可以看出，在较低温度（5℃）下固化，即使将固化时间延长至60h，其紧固扭矩强度TB/TP也明显降低，这是因为低温造成固化反应极其缓慢，即使延长时间也不能完全固化交联，因而造成强度低。并且，低温对Loctite 277这类黏度较大的厌氧胶强度影响尤为明显。因此厌氧胶在航空产品上应用时，应在20℃以上的温度下施工固化。

3.2.2　高温对强度的影响

厌氧胶在标准环境下固化24h的TB/TP强度与在标准温度下施工，在80℃下固化30min的TB/TP强度见表3。

从表3中可以看出，高温可使厌氧胶在很短的时间内达到很高的强度，且超过了其在标准环境下固化24h的强度。这是因为高温增强了引发剂的活性，提高了自由基的反应速率和活性，缩短了厌氧胶固化时间；同时，高温保持了反应链端的活性，易交联形成结构致密的聚合物，提高了厌氧胶的强度。因此，在实际应用中，若条件允许，推荐将涂胶零件在80℃～120℃下加温固化30min～60min，以加快生产速度，提高产品性能。

3.3　湿度对强度的影响

标准温度下，厌氧胶在不同湿度下施工并固化24h后，其紧固扭矩强度TB/TP见表4。

表4显示较高的湿度将造成强度下降。在涂水（即湿度100％）的情况下，所测各种厌氧胶的强度下降尤为剧烈。这是因为，在湿度较大的情况下，胶接表面易形成水膜，导致厌氧胶单体中含有的羟基影响固化反应，而固化后树脂中的亲水性基团或易被水分解的基团则影响强度。因此，各类厌氧胶在实际使用时，尤其是在湿度较大的南方，必须控制胶接现场的环境湿度。

3.4　油对强度的影响

在标准试件表面涂上一层油膜，然后涂上厌氧胶，在标准环境下固化24h后测试其紧固扭矩强度TB/TP，试验结果见表5。

从表5可以看出，即使在有油的表面固化，厌氧胶也能保持相当的强度，这是由于多数厌氧胶单体与油类有一定的互溶性，因此可在有油的零件上使用，但对其强度性能都有明显影响。因此，厌氧胶在航空产品的应用中，为确保胶接密封产品的最佳性能，对除油进行了严格规定。而在要求不高又不便除油的情况下，可以直接使用厌氧胶。

3.5　胶接密封间隙对强度的影响

室温下，厌氧胶在不同间隙的试件中固化24h后，其静剪切强度见表6。表6中将符合HB 5314规定的间隙（0.05mm）的试件的强度作为100％。

从表6中可以看出厌氧胶强度随着轴与套环的径向间隙增大而下降，特别是Loctite 601和Loctite 609这类黏度较小的，厌氧胶强度下降更为明显，甚至会出现不固化现象。而黏度较大的Loctite 640和Loctite 641也会出现强度下降的现象。其根本原因在于胶接密封间隙中有空气。

厌氧胶的主要成分是丙烯酸酯类单体，其固化主要是自由基聚合反应。引发剂引发成自由基后，易与空气中的氧反应生成过氧化物，失去活性，当绝氧后，引发剂又使过氧化物产生自由基，进而引发聚合，实现交联固化。因此，厌氧胶在涂胶组合时必须进行规定的组合动作，让胶液填满间隙并将间隙中的空气完全排出，否则会导致强度下降甚至不固化。

另外，厌氧胶的黏度较小，若胶接密封的间隙过大，易造成胶液的流失，且不易形成胶膜，影响胶接密封的质量。因此，在厌氧胶的实际使用中要对填充间隙做明确要求。

4　结论

①厌氧胶在标准温度下固化速度较快，实际应用中，在标准温度下固化1h～2h后即可转入下道工序。

②高温可缩短厌氧胶的固化时间，提高其强度，实际应用中，若条件允许，推荐使用加温固化。

③厌氧胶在一般要求下使用时，可在轻度油、水表面使用，但要考虑其强度性能的降低。

④不宜用厌氧胶胶接密封间隙较大的零件，且胶接组合时，必须让胶液填满间隙并将间隙中的空气完全排出。

⑤为了确保厌氧胶在航空产品上的应用效果和胶接密封质量，应严格按工艺规程的规定进行操作，重点有4个方面：控制胶接施工现场的环境温湿度、对胶接密封表面彻底除油、胶接组合时排除空气以及保证涂胶零件的固化温度和时间。

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Investigation on influencing factors of strength property for anaerobic adhesive

Zhao Weili, Ma Huiru and Gu Yuhong

（AVIC south aviation industry Ltd., Hunan, Zhuzhou 412002, China）

Abstract：The main factors affecting strength property of anaerobic adhesive are curing time, curing conditions（temperature and humidity），whether the surface of adhesive sealing having oil and the size of adhesive sealing gap etc. The process performance of anaerobic adhesive has been introduced and the importance of the construction environment and the standard operation has been demonstrated through comparing strength properties of anaerobic adhesive in various influencing factors. then the requirements for the application of anaerobic adhesive were initially investigated.

Keywords：Anaerobic adhesive; Tightening torque; Static shear strength; Performance test