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紧固件的润滑
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//www.lgmi.com 发表日期：2013/11/5 14:56:16
兰格钢铁 |
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润滑在紧固件的连接中是一种常用技术，本文简要介绍润滑在紧固件连接中的作用和常用润滑材料。
(一)润滑在紧固件连接中的作用
在普通机械产品中，润滑常常用来减少摩擦、提高机械效率。对于紧固件连接，特别是航天紧固件的螺纹连接，润滑能显著改善其工作性能，保证航天产品结构连接的质量和可靠性。润滑在紧固件连接中的作用主要包括以下几个方面。
(1)降低摩擦系数，充分发挥螺纹连接的承载能力
螺纹紧固件的拧紧程度会影响螺纹连接的承载能力，预紧力过大会降低对外载荷的承受力，预紧力过小会导致螺纹连接松动、开缝、密封件的泄漏。因此，人们针对不同的工作状态进行了很多研究，寻求合理的预紧力。
用力矩扳手来控制紧固件的预紧力是国内外普遍采用的方法，即所谓“力矩法”。在一般情况下，克服螺母(或螺栓头下)支承面的摩擦以及螺纹间的摩擦所需要的力矩，要占总拧紧力矩的90%左右。所以摩擦系数对扭拉关系影响甚大，最高可使预紧力的误差达到±35%。为了避免螺栓在装配时出现因预紧力过大而造成的破坏，只好将期望的预紧力降低到较低的水平。有些企业所施加的预紧力仅达螺栓屈服载荷的30%~40%，这样的预紧力虽然可以避免螺纹连接在装配时的破坏，但大大降低了螺纹连接的承载和防松能力。
润滑能显著地较少摩擦系数，改善螺纹及支承面的摩擦状况，提高扭—拉关系曲线的一致性，减小曲线的分散度。对经过润滑的螺纹紧固件链接，可以施加较大的拧紧力矩来获得合理的预紧力，从而有效地提高螺纹紧固件连接的承载能力和工作性能。
(2)有利于防止螺纹“咬死”
某些材料的螺纹紧固件(例如钛合金螺栓/钛合金螺母)和一些在高温环境下使用的螺纹紧固件，拧紧后会发生粘连和“咬死”，无法用正常方法进行拆卸，给装配与维修造成很大的困难。涂润滑膜层或者采取其他润滑措施，可以明显地改善螺纹副的配合状况，有效地防止螺纹连接的粘连和“咬死”。
(3)稳定自锁螺母的自锁性能
自锁螺母，特别是全金属自锁螺母，在拧入螺栓时外螺纹与螺母锁紧部位发生严重的干涉。螺纹表面的干摩擦，使得螺栓的拧入、拧出时的力矩极不稳定，难以控制自锁螺母的锁紧性能。润滑后的自锁螺母，拧入自锁力矩变小而稳定，多次拧出的拧动力矩增大而稳定，显著地提高了自锁螺母的锁紧性能。所以国内外航空航天用的全金属自锁螺母，无一例外地要求进行润滑处理。
(4)铆钉脱膜需要润滑
一些航空航天特有的铆钉，如环槽铆钉和抽芯铆钉，需要由钉套(或其他零件)在铆接过程中变形而形成铆成头。这些零件在成形过程中往往需要一个成形的模或者类似零件，迫使钉套(或其他零件)变形。润滑钉套能够大大减小成形模与钉套之间的摩擦系数，成形模可以比较均匀地将成形力传递到钉套上，使钉套材料均匀变形、均匀地向钉杆的锁紧槽流动，并使钉套的材料充满锁紧槽，从而保证铆接质量，使环槽铆钉的拉脱力和夹紧力达到标准规定的要求。所以，润滑对于环槽铆钉、抽芯铆钉的铆接是必不可少的。
(二)航天紧固件常用的润滑剂
常用的润滑剂有二硫化钼、十六醇(极性蜡)、中性润滑脂及油膏等。
(1)二硫化钼
二硫化钼(MoS2)是一种有银灰色光泽的黑色粉末，六方晶系结晶。熔点185℃，450℃升华。一般情况下，摩擦系数为0.05~0.09。在大气中，温度在400℃左右开始逐步氧化，氧化物为三氧化钼。MoS2化学稳定性和热稳定性好，在高温、低温、高负荷、高转速、有化学腐蚀以及超真空条件下，具有优异的润滑性能，是航天航空行业最常用的润滑材料。将MoS2添加在润滑油、润滑脂中可起到提高润滑和减小摩擦的作用。在紧固件的使用中，常将MoS2与环氧类热固性树脂、固化剂、稀释剂等混合，通过喷涂或浸泡使其附着在紧固件表面。加热固化后，形成一层薄膜牢固地粘结在紧固件产品上，这个薄的膜层就是常说的“二硫化钼干膜润滑层”，其摩擦系数比MoS2粉末的摩擦系数要大。有二硫化钼干膜润滑层的紧固件装配时不必再添加其他润滑剂，常用于自锁螺母的润滑。
常用的干膜润滑剂牌号有：
HM—102干膜润滑剂：与金属底材附着力强，综合理化性能及耐摩擦磨损性能良好，属耐油类介质，适用于各，种紧固件表面的润滑处理，可在温度－55℃~220℃中使用。
GM—2干膜润滑剂：具有较高的承载能力和较长的耐磨寿命，并有良好的耐液体介质能力及金属附着能力，一般不与油脂并用，可在温度－55℃~220℃中使用。
GM—45干膜润滑剂：润滑性能优良，在盐雾中对钢、铝不腐蚀，极低温度下不龟裂，压合力远比其他二硫化钼干膜润滑剂小，，性能优于十六醇润滑剂和其他二硫化钼干膜润滑剂。
GM—71干膜润滑剂：耐热性优良，长期工作温度可达300℃，短期可达400℃。适用于摩擦条件恶劣、负荷不太高而工作温度很高的滑动摩擦部位，一般不与油脂并用。
FM—510干膜润滑剂：可在高负荷下长期使用，具有降低摩擦系数、抗微动磨损、防腐蚀、耐多种油脂等特性，工作温度在－55℃~220℃，短期可达300℃。
(2)十六醇
十六醇是一种极性蜡类润滑剂。因其具有极性，能以干薄膜的形态粘附在紧固件上，其润滑功能极佳。十六醇常用语环槽铆钉、抽芯铆钉和高锁紧固件的润滑。与黑色的二硫化钼不同，这类润滑剂的干膜层是透明的，不影响紧固件的标志以及因安全等使用要求所必需的紧固件着色。十六醇的相对密度为0.8176，熔点约为49℃~50℃，因此，它只适用于常温。十八醇也是一种极性蜡类润滑剂，有时用十八醇代替十六醇。
(3)中兴润滑脂或膏油
中性润滑脂及油膏是航空航天行业广泛使用的润滑剂，2号低温润滑脂(即201航空润滑脂)是其中最常用的一种。它是最普通的螺纹润滑剂，在润滑和防腐方面都有良好的使用效果。多用于需要控制预紧力的螺栓润滑，以及没有进行干膜润滑的自锁螺母，在装配前涂在螺纹上。这类润滑剂的使用温度一般不超过120℃，否则油脂会熔化和蒸发。中性润滑脂或油膏不能用于真空环境。
(4)银镀层润滑
镀银层既可表面防护，又可用作干膜润滑剂，可在870℃的环境下使用，是一种良好的高温润滑剂。在高温环境工作的航天产品上，需要对螺纹连接副进行镀银(通常对螺母进行镀银)，能起到很好的润滑作用，防止相配螺纹高温后产生粘连和“咬死”。有的钢丝螺套标准要求镀银，也是用于高温润滑，并非表面防护。 |
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