螺纹锁固剂在电子设备上的应用

2023-02-14

军用电子设备不仅需要满足电性能指标, 同时对于车载以及机载电子设备而言, 设备的抗振动性能十分重要, 目前常用电子设备无论是机箱装配、还是内部印制板组件固定多采用螺纹连接, 螺纹连接优点:装拆容易不需要大型设备, 连接力大并且可以重复使用, 但正因为螺纹紧固件易拆卸, 所以它有着不可避免的弱点:在冲击振动或变载荷作用下易发生松动, 致使设备损坏, 甚至酿成事故振动, 为保证紧固件在震动过程中不脱落, 需要对紧固件采取有效的防松措施[1]。

一、常用防松方法

按照防松原理来进行划分主要有依赖摩擦力来防松、机械防松、涂锁固剂防松、破坏螺纹副防松等[2]。根据产品特点, 电子设备常用两类紧固件防松方法, 一类是与螺栓组合使用弹簧垫圈与平垫圈, 其中弹簧垫圈利用自身弹性特点, 分别支撑螺栓头部与平垫圈, 可增加螺纹间的作用力使其不易松动。一般印制板组件、机箱内部部件的固定采用此类防松方式。一类为, 在螺纹之间涂螺纹锁固剂, 在拧紧后锁固剂填补螺牙之间间隙, 增大螺纹间接接触面积, 防止螺纹副的相对运动, 达到锁紧防松的效果。一般机箱盖板常采用沉头螺钉进行固定, 无法使用垫圈及弹片, 可采用螺纹锁固剂保证螺钉在使用或者例行振动试验时不松脱。

二、螺纹锁固剂的类型选择

螺纹锁固剂一般为丙烯酸类, 厌氧方式固化的单组份密封粘合剂, 当涂胶面与空气隔离时, 能在室温条件下快速固化。此类产品有液体型以及半固化型, 其中液体型亦有多种粘度可以选择。根据胶粘强度一般可分为高强度、中强度和低强度型。中强度和低强度型产品使用后, 可用手动工具拆卸, 但是高强度产品用标准的手动工具拆卸十分困难, 可能需要加温来进行拆除。螺纹锁固剂应根据产品具体使用环境、紧固件尺寸、紧固件安装结构位置、是否需要拆卸等方面进行选择。

选用的螺纹锁固剂其持续工作温度范围应与电子设备工作条件相适应, 一般可在工作温度为-56℃~150℃范围内选取;紧固件所需防松能力不同, 应选择不同破坏扭矩/平均拆卸扭矩N.m参数的螺纹锁固剂;需要拆卸时, 应考虑拆卸频率等因素, 合理选取中强度、或低强度螺纹锁固剂。另外根据不同的使用表面, 还应确认是否需要使用螺纹锁固剂底剂。

三、螺纹锁固剂的工艺选择

螺纹锁固剂的使用方式可分为两类, 一类为液体或者半固体状, 在装配时, 人工涂覆在紧固件安螺纹或者对应螺纹孔内, 另外为方便使用, 可通过专用设备将可预涂螺纹锁固剂预涂在紧固件螺纹上。装配时直接使用, 不需要现场涂覆工序。

(一) 现场涂覆螺纹锁固剂

在电子设备装配时, 使用适合的螺纹锁固剂涂在紧固件的螺纹表面, 拧紧后锁固剂自行固化, 起到防松脱的作用。涂剂前, 一般使用配套清洁剂或者脱脂剂对螺纹部位进行清洁, 手工涂覆胶液或者半固体剂在紧固件有效螺纹表面, 用量应保证胶均匀分布在螺纹表面, 保证胶体充满螺纹副间隙, 不发生大量的溢出, 溢出的胶体应及时擦除。螺栓应在螺纹锁固剂初固前完成装配。胶体一般在3min~20min初步固化, 24h~72h后完全固化可达到预期防松水平。胶体的有效期一般为1年左右。装配时现场涂覆胶体需要现场有良好的通风条件, 对工人经验要求较高, 容易形成漏涂或者多涂。操作繁琐。

(二) 预涂螺纹锁固剂

螺栓预涂加工是一项将微囊粘合剂预涂在螺栓上的加工技术这种微囊具有很好的活性可以使螺栓螺母和管道的螺纹部分具有锁固和密封的作用, 特点是将密封与锁固性能合二为一, 螺栓在装配前微囊颗粒不会发生反应, 而当螺栓被装配紧固时微囊会被挤破而使粘合剂渗出聚合反应会在很短的时间内发生从而有效地防止螺栓的松动和泄漏[3]。

螺钉外管螺纹使用的干胶量必须满足螺纹放松要求的使用量, 且不干扰装配, 为不干燥外螺纹装配至内螺纹的启动性, 零件的第一、二牙一般不涂覆, 涂胶范围为截面360℃涂覆, 干燥后胶层的厚度为螺纹牙高度的1/3~2/3, 见图1。

常用机箱对紧固件与机箱壳体颜色一致性无要求, 紧固件即为不锈钢本色, 当要求螺钉与盖板颜色一致时, 一般装配完毕统一尽行涂覆加工, 但是采用现场涂覆螺纹锁固剂时, 人工控制胶量不稳定, 拧入螺钉时, 经常导致螺纹孔周围污染, 待涂覆工序时, 导致螺纹孔周围漆膜附着力差。发生多次返工。工艺改进后, 使用预涂螺纹锁固剂螺钉进行装配, 操作方便, 装配速度提高, 避免后续涂覆返工, 提高了生产效率。采购时即可根据电子设备需求采购已预涂螺纹锁固剂紧固件, 使用时按照正常装配工序即可, 涂胶部位一旦旋入螺母或螺纹孔, 应尽快紧固到位, 否则影响胶体的锁固性能。由于预涂锁固剂在拧入时微胶囊颗粒已发生反应, 再次使用时, 防松能力下降较多, 因此在电子设备由于检查、更换等原因将其拆下后, 再进行装配应弃用已拆卸螺钉, 更换新螺钉, 以保证防松效果。预涂后的螺栓, 可在库房长期保存, 随时使用装配, 可免除现场螺纹清洗及胶体涂覆步骤, 避免漏涂、少涂, 提高工作效率和质量。