Сборка цилиндрических соединений с анаэробными клеями
Сборка цилиндрических соединений с анаэробными клеями
Автор: Stephen Ginger, Senior Technology Specialist, Henkel Loctite Adhesives Ltd
Анаэробные клеи имеют долгую историю с момента открытия в 1957 г. профессором Верноном Криблом (Dr. VernonKrieble). В процессе развития клеи были улучшены и расширена производственная программа. Сейчас Loctiteпроизводит более 100 различных анаэробных продуктов для самых различных целей – от фиксации маленьких винтиков в оптической промышленности до сборки шестерен в трансмиссии грузовиков Scaniaи, например, фиксации гильзы цилиндров. Так что же такое анаэробные клеи?
Анаэробный клей – это жидкость, которая превращается в термореактивную пластмассу в отсутствие кислорода и при контакте с «активным» металлом. Первым промышленным применением анаэробных клеев была фиксация резьбы. Однако, по мере совершенствования продукта, были разработаны новые виды соединений с применением клеев. Анаэробные продукты в настоящее время используются для фиксации цилиндрических соединений (вал - втулка), уплотнения фланцев, склеивания жестких конструкций и герметизации пористости в литье.
Автомобильная промышленность использует клеи и герметики на протяжении всего цикла производства как легковых автомобилей так и грузовиков. Анаэробные продукты Loctiteнашли наиболее широкое применение в производстве грузовых автомобилей.
Типичными областями применения являются:
Фиксация резьбы: шпильки головки блока цилиндров, болты крышки клапанов
Герметизация резьбы: пробка масляного картера, датчик давления масла
Герметизация фланцев: Фланцы коробки передач
Фиксация цилиндрических соединений: шестерня дифференциала, заглушки в двигатель
Цилиндрические соединения
Цилиндрическая сборка предполагает наличие в соединении цилиндрических деталей, например шестерня – вал, подшипник – корпус и т.д. Механизм полимеризации клея в данном случае в чистом виде анаэробный. Однако прочность достигается в основном благодаря заполнению клеем микронеровностей поверхности (рис. 1). Высокая прочность соединения обеспечивается тем фактом, что при разборке необходимо «срезать» множество микро-вершин отвержденного анаэробного клея. Чистота поверхности, оптимальная для анаэробного клея 0,8 – 3,2 Ra, т.е. после обычной обработки резанием.
Анаэробные клеи могут использоваться с различными посадками:
Посадка с зазором
В зависимости от типа продукта клеи можно использовать в соединениях с зазором до 0,5 мм на диаметр. Для достижения максимальной прочности и надежности соединения рекомендуются зазоры 0,025 – 0,075 мм. Большие зазоры используются для компенсации разницы термического расширения или при использовании клея для ремонтных целей.
Посадки с зазором наиболее применимы для статических нагрузок или легких динамических нагрузок. Это обусловлено тем, что в такой конструкции все нагрузки передаются через клей. Это вызывает усталость отвержденного клея и может привести к снижению функциональной прочности. Правильный выбор клея и конструкции обеспечивает следующие преимущества: возможность снижения точности обработки, отсутствие необходимости применения прессовых посадок и увеличенную прочность соединения.
|
Посадка с натягом с клеем
|
|
Анаэробные клеи хорошо выполняют свои функции и при посадке с натягом. Увеличение прочности и предотвращение фреттинг-коррозии достигается при нанесении клея перед сборкой узла без изменения конструкции. Причины увеличения прочности при использовании клея заключаются в том, что при посадке с натягом контакт «металл-металл» составляет 20 -30 % от площади сопрягаемых поверхностей. Анаэробный клей заполняет все микронеровности поверхности обеспечивая 100% контакт поверхностей. Это значительно увеличивает прочность соединения за счет прочности посадки с натягом и прочности клея.
Команда Формулы-1 «McLaren International» интенсивно использует анаэробные продукты Loctite для увеличения прочности прессовой посадки подшипниковых узлов. Подшипниковый узел Bellcrank является примером, когда с помощью прессовой посадки невозможно достичь требуемой прочности соединения. Требуется увеличение натяга до 0,108мм, что может привести к недопустимому снижению радиального зазора в подшипнике. McLaren провел исследования применения анаэробных клеев Loctite, произвел стандартные расчеты по усилию выпрессовки. Результаты испытаний показали отклонение от расчетных величин не более 10%
Горяче - прессовая посадка
Для достижения максимальной прочности рекомендуется применение горяче-прессовой посадки с клеем. При этом прочность горяче-прессовой посадки дополняется прочностью клеевого соединения. Клей в соединении удерживается под давлением, что еще больше увеличивает прочность соединения. Метод нанесения в этом случае следующий: нанести тонкий слой клея на вал;нагреть втулку (корпусную деталь) до 180°Cмаксимум, затем немедленно собрать детали.Нагревускоряетпроцессполимеризации. Этот тип соединений очень хорошо подходит для высоко нагруженных узлов, таких как шестерня дифференциала.
Усиление механических способов фиксации деталей
Анаэробные продукты также могут усиливать механические способы фиксации деталей, такие как шпонки и шлицы. Клей заполняет все зазоры в соединении, таким образом предотвращая взаимные перемещения в соединении и увеличивая усталостную прочность деталей.
Очистка поверхности
Анаэробные клеи разработаны для использования в промышленных условиях и поэтому не требуют особо чистых условий сборки. Эти продукты используются в процессах производства, обслуживания и в добывающей промышленности. Развитие технологии производства позволило разработать продукты, которые могут «работать по маслу» и применяться на деталях в состоянии поставки, т.е. на подшипниках и крепеже со слегка замасленной поверхностью. Это делает необязательным очистку деталей перед сборкой.
Наилучшие результаты при использовании анаэробных клеев получаются при обезжиривании деталей, последующей протирке сухой чистой тканью и последующем нанесении клея. Этовбольшинствеслучаевдостаточнодляудалениязагрязнений. Одноизисключений– нитриты. Они могут присутствовать в составе жидкостей, использующихся при обработке резанием или в моющих растворах. Наличие этих веществ препятствует полимеризации анаэробных продуктов. Они не растворяются в растворителях, но растворимы в воде. При наличии загрязнения нитритами детали необходимо промыть в теплой воде и затем высушить.
Заключение
Анаэробные клеи используются в промышленности свыше сорока лет для различных целей от фиксации маленьких винтов до приклеивания шестерен и герметизации фланцев двигателей. Эти клеи однокомпонентны, имеют высокую прочность, легки в использовании и имеют превосходные прочностные характеристики.
