Reducing the Cost and Improving the Availability of Thread-Locking Compounds Without Compromising Quality and Locking Reliability

Full Text

Введение В современном машиностроении резьбовое соединение является одним из основных методов создания надежных многоразовых разъемных узлов, объединяющих два или более изделий. Простота реализации этого метода заключается в использовании наружной резьбы на одной детали и внутренней на другой. Наиболее распространенными вариантами резьбовых соединений[25] (рис. 1) являются пары: «деталь - деталь»; «деталь - резьбовая крепежная деталь (болт, винт, гайка, шпилька и т.д.)»; «резьбовая крепежная деталь - резьбовая крепежная деталь» [1]. Основной проблемой резьбовых соединений является снижение их надежности вследствие самооткручивания под воздействием нагрузок [2-4], таких как ударные, возникающие при неправильной эксплуатации изделий, а также вибраций. Кроме того, снижение уси-лия затяжки соединений может происходить из-за проскальзывания и проседания, что приводит к ослаблению узла или детали. Стопорение резьбовых соединений[26] [5; 6], направленное на предотвращение их самоотвинчивания под воздействием внешних факторов, включает механические способы и использование специальных составов. а б в Рис. 1. Резьбовые соединения: а - «деталь - деталь» (дробилка); б - «деталь - резьбовая крепежная деталь» (резцедержатель);в - «резьбовая крепежная деталь - резьбовая крепежная деталь» И с т о ч н и к: выполнено К.Б. Дейновой Figure 1. Threaded connections: а - “part - part” (crusher); б - “part - threaded fastener” (tool holder);в - “threaded fastener - threaded fastener” S o u r c e: by K.B. Deynova. Механические способы стопорения: 1. Стопорная пружинная шайба (гровер): при закручивании гайки под нее устанавливается виток пружины, создающий пружинящий эффект и препятствующий самоотвинчиванию. Этот метод эффективен для предотвращения самоотвинчивания только одного из элементов зацепления (болта или гайки). 2. Гайка с зубчатым фланцем: конструкция гайки с зубчатым фланцем обеспечивает увели-чение площади контакта и создание пружинящего эффекта, что способствует удержанию резьбового соединения от самоотвинчивания. 3. Самоконтрящаяся гайка с нейлоновым кольцом: нейлоновое кольцо, встроенное в конструкцию гайки, тормозит ход завинчивания и снижает механические колебания, обеспечивая надежную фиксацию резьбового соединения. 4. Стопорение проволокой: стальная проволока, установленная в отверстие в винте или гайке, жестко фиксируется к другой детали, что предотвращает взаимное перемещение резьбовых элементов. 5. Корончатая гайка со шплинтом: металлический шплинт, продеваемый через резьбу и фиксируемый между зубьями корончатой гайки, блокирует возможность самоотвинчивания. Этот метод эффективен для предотвращения самоотвинчивания только одного из элементов зацепления (болта или гайки). 6. Фрикционные приспособления повышают упругость соединения и силу трения, но не обеспечивают постоянной фиксации при динамических нагрузках. 7. Фиксирующие приспособления включают болты, гайки, шайбы с рифлеными и зубчатыми поверхностями, которые предотвращают самоотвинчивание, но имеют высокую стоимость, занимают значительную площадь на поверхности детали и могут повреждать ее. Использование специальных составов: 1) анаэробные герметики [7-10] наносятся на резьбовую поверхность крепежных деталей, в процессе сборки заполняют зазоры и затвердевают при отсутствии доступа кислорода, создавая надежное соединение, предотвращающее возможность откручивания винта без приложения значительного усилия; 2) резьбовые фиксаторы обеспечивают сцепление шероховатостей граничных резьбовых плоскостей, предотвращая любые перемещения под воздействием вибрационных нагрузок [11]. Второй из рассмотренных способов получил более широкое распространение благодаря своей простоте и доступности. Это связано с его высокой эффективностью и комплексным характером преимуществ. Одним из ведущих мировых производителей инновационных клеевых составов и герме-тиков является фирма Loctite (Henkel, Германия). Компания предлагает эффективные реше-ния для фиксации деталей из различных металлических сплавов, включая сталь, алюминий, латунь и др. Продукция компании представлена однокомпонентными жидкими и полутвердыми составами с низкой вязкостью, которые полимеризуются в безвоздушной среде при комнатной температуре с образованием твердой термореактивной пластмассы, заполняющей зазоры между резьбовыми частями соединений. Преимуществом продукции Loctite является простота и удобство нанесения, что обеспечивает высокую адгезию и надежность соединений. Однако, поскольку Loctite является зарубежным брендом, стоимость продукции может значительно отличаться от отечественных аналогов. В некоторых случаях разница в цене может достигать 5-15 раз из-за параллельного импорта через «третьи» страны. Ассортимент продукции Loctite классифицируется в зависимости от требуемой прочности и вязкости на несколько категорий, каждая из которых предназначена для определенного способа демонтажа: 1) низкая прочность - демонтаж осуществляется ручным инструментом; 2) средняя прочность - демонтаж требует значительного усилия и использования ручного инструмента; 3) высокая прочность - демонтаж возможен только с использованием ручного инструмента и местного нагрева, применяется для неразборных соединений; 4) капиллярные - аналогичные предыдущему типу, но нанесение осуществляется после соединения узла; 5) нежидкие (полутвердые) фиксаторы средней и высокой прочности - представлены в виде клеящих карандашей. Основным преимуществом резьбовых фиксаторов Loctite является их способность предотвращать самоотвинчивание резьбовых соединений всех типов. Это достигается за счет пре-дотвращения фреттинг-коррозии[27] - процесса, при котором циклическое нагружение в зоне контакта сопряженных деталей приводит к потере эксплуатационных характеристик металла и его усталостному разрушению [12; 13]. Кроме того, резьбовые фиксаторы Loctite заполняют зазоры между поверхностями резьб, обеспечивая адгезию сопрягаемых изделий. Это позволяет уплотнить резьбовые соединения и создать сквозные резьбовые отверстия. Одним из популярных продуктов Loctite является Loctite 243 - универсальный однокомпонентный анаэробный резьбовой фиксатор средней прочности. Продукт характеризуется широким спектром совместимости с металлическими поверхностями, включая пассивные материалы, такие как нержавеющая сталь, алю-миний и оцинкованные поверхности. Loctite 243 устойчив к присутствию загрязнителей на поверхности, таких как смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), моторные масла и консервационные смазки. Фиксатор предотвращает ослабление резьбовых соединений в условиях вибрации [14], что делает его незаменимым для использования в таких устройствах, как насосы, двигатели, редукторы, прессы, компрессоры, а также для монтажных болтов и коробок передач. Благодаря своим свойствам Loctite 243 допускает воз-можность периодической разборки резьбовых соединений с помощью ручного инструмента. Характеристики Loctite 243[28] представлены в табл. 1. Прочность резьбового соединения [15-17] оценивается такими параметрами, как момент срезания резьбы и момент отвинчивания (Мотв). Момент срезания характеризует прочность резьбы на срез. Таблица 1. Технические характеристики фиксатора Loctite 243 Параметр Значение Параметр Значение Предварительная сборка узла Нет Агрегатное состояние Жидкость Проникающая способность, прочность Средняя Химическая основа Метакрилат Максимальный диаметр резьбы М36 Вязкость, МПа*с 1300-3000 Время полимеризации (tp), ч 2 Рабочая температура, 0С от -55 до +180 Объем упаковки, мл 10, 50, 250 Ручная прочность, мин: ¡ сталь ¡ латунь ¡ нержавеющая сталь 10 5 10 Тиксотропность Есть Момент отворачивания, болт М10, Н*м 26 И с т о ч н и к: выполнено А.В. Азановым. Table 1. Technical characteristics of the Loctite 243 retainer Parameter Value Parameter Value Pre-assembly of the unit No Aggregate state Liquid Penetration ability, strength Average Chemical basis Methacrylate Maximum thread diameter М36 Viscosity, mPa*s 1300-3000 Hardening time, h 2 Operating temperature, 0С from -55 to +180 Packaging volume, ml 10, 50, 250 Hand strength, min: ¡ steel ¡ brass ¡ stainless steel 10 5 10 Thixotropy yes Loosening torque, bolt M10, N*m 26 S o u r c e: by A.V. Azanov При превышении внутренних напряжений предела прочности (σв) на разрыв, когда крутящий момент () превышает силу трения (Fтр)и расчетную прочность изделия, происходит срыв резьбы и разделение стержня. Момент срезания представляет собой критическую величину, при достижении которой резьбовое соединение разрушается под действием внешней силы, вызывающей сдвиг соединяемых деталей перпендикулярно оси болта. Это приводит к деформации и нарушению целостности резьбовых изделий. Проверка Мотв учитывает специфику работы винтовой пары, где при отвинчивании окружная сила и Fтр меняют направление на противоположное. В отличие от момента затяжки Мотв требует значительно большего крутящего момента (примерно в 1,5 раза), что обусловлено процессами коррозии и диффузии материалов в зоне резьбового соединения. Момент отвинчивания Мотв возникает при достижении предела прочности на сдвиг (σв) при аксиальном нагружении, или момента срыва (Мср) [14]. Мср представляет собой минимальный момент, необходимый для преодоления силы фиксации резьбы и начала процесса откручивания[29]. Этот момент также называют начальным моментом страгивания. Момент отвинчивания (Мотв) - это момент преодоления силы трения (Fтр), позволяющий открутить резьбовое соединение без его повреждения. Однако из-за эффекта статического трения момент страгивания (Мср) превышает момент вращения, необходимый для начала движения резьбового соединения. Применение фиксатора резьбы позволяет повысить следующие параметры: 1. σв при аксиальном сдвиге и, как следствие, Мср. Герметизирующие составы усложняют осевое смещение резьбы, что приводит к увеличению данных показателей; 2. Мотв - это связано с тем, что достижение σв при аксиальном сдвиге является начальным этапом увеличения Мотв. 3. Момент срезания. Фиксатор резьбы обеспечивает стабильность резьбового соединения как при срезании, так и при отвинчивании, независимо от направления вращения. Это особенно важно для соединений, подверженных разнонаправленным нагрузкам, например в резьбовых соединениях вала электродвигателя заточного станка и крепежного элемента (болта или гайки), которые прижимают абразивный круг к валу. При использовании герметика Loctite 243 формируется неразъемное резьбовое соединение. В случае превышения допустимого усилия вращения, независимо от его направления, происходит срыв резьбы, что может привести к повреждению сопрягаемых деталей. В рамках данного исследования проведен подбор аналогов резьбового фиксатора Loctite 243. В табл. 1 представлены характеристики различных герметиков. При выборе объектов исследования руководствовались практической направленностью работы. При этом основная задача заключалась в подборе такого аналога, который по характеристикам будет максимально приближен к Loctite 243, а также позволит значительно снизить стоимость продукта. Актуальность исследования объяснима низ-кой доступностью и высокой стоимостью товара на отечественном рынке. Проведенное исследование направлено на поиск альтернативных решений для обеспечения потребностей рынка в резьбовых фиксаторах, которые бы соответствовали высоким стандартам качества, но при этом имели более доступную цену. Цель исследования - экспериментальная проверка и сравнительный анализ характеристик анаэробных фиксаторов резьбовых соединений средней прочности с определением оптимального отечественного аналога герметика Loctite 243, обеспечивающего сопоставимое качество и надежность фиксации при снижении конечной стоимости. 2. Материалы и методы Экспериментальные исследования были направлены на проверку стандартных характеристик фиксаторов резьбовых соединений, ука-занных в технической документации, таких как предел прочности σв при аксиальном сдвиге (Мср) и Мотв. Исследование проводилось в несколько этапов: 1) составление перечня потенциальных аналогов Loctite 243, соответствующих заданным критериям; 2) закупка образцов для проведения испытаний; 3) разработка плана сравнения фиксатора Loctite 243 с выбранными аналогами, включая подбор критериев и характеристик; 4) проведение экспериментальных исследований; 5) анализ результатов и определение наи-более подходящих заменителей Loctite 243 с учетом установленных критериев. Критерии отбора потенциальных аналогов включают: ¡ производство на территории Российской Федерации; ¡ наличие удовлетворительной логистической доступности (стабильность (нет риска применения санкций и наличие товара), снижение сроков поставок (повышение уровня логис-тики), возможность приобретения через отечественных дилеров); ¡ сходство основных характеристик, таких как средняя прочность, tp, Мср и Мотв; ¡ снижение стоимости по сравнению с Loctite 243 не менее, чем в два раза. В табл. 2 представлен перечень аналогов Loctite 243, отобранных в соответствии с указанными критериями. Используемые оборудование и средства измерения (СИ) (рис. 2): 1) динамометрический ключ электронный 3/8", 6-30 Н×м, тип NTE12-030RR с поверкой, NORGAU 051130032/П; диапазон измерения - 1,5-30 Н×м, дискретность - 0,01 Н×м, минимальное усилие - 6 Н×м и максимальное усилие - 30 Н×м; 2) динамометрический ключ электронный 3/8", 12-60 Н×м, тип NTE12-060RR, NORGAU 051130061; диапазон измерения - 3-60 Нм, дискретность - 0,01 Н×м, минимальное усилие - 12 Н×м и максимальное усилие - 60 Н×м; 3. Климатическая камера холод - тепло - влага КХТВ-250; температурный диапазон от -75 до +150 °C, диапазон относительной влажности от 20 до 98 % при температуре от +20 до +90 °C, дискретность - 0,1 °С. Таблица 2. Перечень подобранных аналогов Loctite 243 и их стоимость № Аналог Стоимость, руб. № Аналог Стоимость, руб. 1 ROSLOCK 243 1100 / 1500 5 Гель СантехМастер Синий* 260 / 833 2 AXIOM AS311 1400 / 1260 3 ADHESOL 534 2190 / 2214 6 Анакрол 2032 852 / 1457 4 EFELE 113 1678 / 1737 7 RusBond А2.43 1650 / 1138 *) Закуплен вне плана (60 мл), так как применяется в основном в сантехнических соединениях (более универсальное решение: позволяет достичь герметичности). Стоимость (50 мл) актуальна на май 2024 г. / май 2025 г. (OZON маркетплейс. URL: https://www.ozon.ru/ (дата обращения: 01.06.2025)). Стоимость Loctite 243 - 14300 руб. (2024 г.) / 3541 руб. (2025 г.). И с т о ч н и к: выполнено А.В. Азановым Table 2. List of selected alternatives to Loctite243 and their cost No. Alternative Cost, rub. № Alternative Cost, rub. 1 ROSLOCK 243 1100 / 1500 5 Gel SantekhMaster Blue* 260 / 833 2 AXIOM AS311 1400 / 1260 3 ADHESOL 534 2190 / 2214 6 Anacrol 2032 852 / 1457 4 EFELE 113 1678 / 1737 7 RusBond А2.43 1650 / 1138 *) Purchased outside the plan (60 ml), as it is mainly used in plumbing connections (a more universal solution: allows achieving tightness). The cost (50 ml) is valid for May 2024 / May 2025. (OZON маркетплейс. Available from: https://www.ozon.ru/ (accessed: 01.06.2025)). The cost of Loctite 243 is 14.300 rubles (2024) / 3.541 rubles (2025). S o u r c e: by A.V. Azanov. а б в Рис. 2. Используемое оборудование и СИ*: а - динамометрический ключ электронный 3/8", 6-30 Н*м; б - камера холод-тепло-влага КХТВ-250; в - климатограмма И с т о ч н и к: выполнено К.Б. Дейновой Figure 2. Equipment and MI used*: а - Electronic torque wrench 3/8", 6-30 N*m; б - Cold-heat-humidity chamber KHTV-250; в - climatogram S o u r c e: by K.B. Deynova. *) Электронный динамометрический ключ NORGAU NTE12-030RR 3/8" 6-30 Нм. URL: https://www.vseinstrumenti.ru/product/elektronnyj-dinamometricheskij-klyuch-norgau-3-8-6-30-nm-s-poverkoj-051130032-p-1098306/ (дата обращения: 01.06.2025); Электронный динамометрический ключ NORGAU NTE12-060RR 3/8" 12-60 Нм. URL: https://www.vseinstrumenti.ru/product/elektronnyj-dinamometricheskij-klyuch-norgau-3-8-12-60-nm-051130061-984218/ (дата обращения: 01.06.2025);Камера холод-тепло-влага КХТВ-250. URL: https://n-volga.ru/catalog/kamery-kholod-teplo-vlaga/khtv-250/ (дата обращения: 01.06.2025). 3. Климатическая камера холод - тепло - влага КХТВ-250; температурный диапазон от -75 до +150 °C, дипазон относительной влажности от 20 до 98 % при температуре от +20 до +90 °C, дискретность - 0,1 °С. В соответствии с международным стандартом ISO 10964, при испытании фиксатора Loctite 243 наносят на резьбовые изделия Болт-гайка М10х15-6g/6H из стали марки 30 ГОСТ 1050. Испытания проводятся при температуре окружающей среды в диапазоне от 18 до 25 °С. Для исследования выбрано изделие с цинковым покрытием, что способствует повышению коррозионной стойкости. Для получения достоверных результатов и минимизации погрешности измерений испытания проводились на трех образцах, к которым предъявлялись следующие требования: 1) тип резьбы: М10 с зазором до 0,3 мм (гайка - 7Н, болт - 6g); 2) покрытие: цинковое. В паспорте на резьбовое соединение указано Мср без предварительного натяга, равное 26 Н×м. Однако в результате эксперимента значения крутящего момента оказались в два раза меньше в связи с использованием цинкового покрытия. Первый этап эксперимента включал нанесение фиксатора на резьбовые соединения. Для аппроксимации значений использовали 9 пар «винт-гайка» для каждого образца герметика. После нанесения фиксатора образцы выдерживали при комнатной температуре в течение 24 ч для достижения полной полимеризации герметика [18-20]. Соединение резьбовой пары осуществлялось вручную без использования инструмента и без натяга. На втором этапе эксперимента проводили измерение Мср и Мотв с использованием электронного динамометрического ключа 3/8" с диапазоном измерений 6-30 Н×м при различных температурных условиях. В связи со значительным разбросом значений измерений при превышении диапазона гарантированной точности динамометрического ключа его заменяли на модель с диапазоном 12-60 Н×м. Температурные условия испытаний составляли -30 °С, 23 ± 2 °С, 150 °С. Выбор данных условий был обусловлен необходимостью оценки надежности резьбового соединения при нормальных и граничных климатических условиях. Для создания заданных температурных режимов образцы помещали в климатическую камеру КХТВ-250, предназначенную для моделирова-ния условий холод - тепло - влага. Основной задачей эксперимента было определение способности резьбового соединения, обработанного фиксатором, сохранять свои функциональ-ные характеристики и надежность при различных климатических условиях. Схема эксперимента представлена на рис. 3. Рис. 3. Схема эксперимента* И с т о ч н и к: выполнено К.Б. Дейновой. Figure 3. Experimental scheme* S o u r c e: by K.B. Deynova. *) ISO-10964-1993. Adhesives - Determination of torque strengthof anaerobic adhesives on threaded fasteners.URL: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/18936/878f6a506e7841c18cea43c7f5a99cac/ISO-10964-1993.pdf(дата обращения: 01.06.2025); Нанесение резьбовых фиксаторов Loctite. URL: https://loctite.gluesale.ru/support/infliction/infliction_threadlocking/ (дата обращения: 01.06.2025). 3. Результаты и обсуждение Для исследования специфики потери свойств фиксатором Loctite 243 и оценки корректности экспериментальных условий были созданы аномальные условия (табл. 3, 4). В качестве объекта исследования использовался образец с истекшим сроком годности (до 2023 г.), а tp составило 24 ч вместо требуемых 7 дней (по паспорту). В результате Мср оказалась примерно в два раза ниже паспортного значения. Учитывая стабильность tp и условий эксперимента, проведено сравнение средних данных с паспортными характеристиками (табл. 4, рис. 3, 4). При математической обработке экспериментальных данных были выбраны аналоги, наиболее близкие к оригиналу (рис. 4). Сравнение с паспортными данными (рис. 5) показало, что фактическая прочность фиксаторов находится в пределах средней прочности. Отмечаем, что на момент проведения исследования для образцов № 7 и № 8 затруднен процесс логистики (задержка поставки), что не отвечает выдвинутым требованиям задачи. Среди аналогов были выбраны EFELE 113 (№ 5) и ROSLOCK 243 (№ 2). Таблица 3. Результаты экспериментов (тест на откручивание при заданной температуре) № Температура, °С -30 +22 +150 Фиксатор / Результаты, Н×м Мср Мотв Мср Мотв Мср Мотв 1 LOCTITE 243 6,40 4,95 10,10 3,75 6,47 2,45 5,45 3,80 10,80 3,75 6,25 3,29 8,70 4,60 12,90 4,20 8,54 2,49 Среднее значение, Н×м 6,85 4,45 11,27 3,90 7,09 2,74 2 ROSLOCK 243 16,10 6,00 16,40 4,95 3,68 2,40 9,20 3,65 19,00 6,05 3,70 2,64 17,00 4,45 16,60 3,95 4,53 2,30 Среднее значение, Н×м 14,10 4,70 17,33 4,98 3,97 2,44 3 AXIOM AS311 21,20 18,50 29,10 21,50 9,05 7,91 30,00 19,50 30,60 27,50 8,17 6,75 30,00 23,50 30,00 23,50 9,53 10,50 Среднее значение, Н×м 27,07 20,50 29,90 24,17 8,92 8,39 4 ADHESOL 534 30,00 20,50 36,00 33,00 13,20 3,45 30,00 29,50 40,00 31,00 14,60 6,85 30,00 29,50 44,00 40,00 12,90 3,30 Среднее значение, Н×м 30,00 26,50 40,00 34,67 13,57 4,53 5 EFELE 113 9,42 3,95 18,60 6,00 4,10 2,01 18,00 5,80 18,30 6,60 4,75 2,20 16,70 4,65 17,10 4,75 4,48 2,50 Среднее значение, Н×м 14,71 4,80 18,00 5,78 4,44 2,24 Окончание табл. 3 № Температура, °С -30 +22 +150 Фиксатор / Результаты, Н×м Мср Мотв Мср Мотв Мср Мотв 6 Гель СантехМастер Синий 17,80 10,60 10,80 5,40 4,90 4,33 12,70 5,80 11,80 5,15 6,10 5,34 13,52 7,60 10,60 4,60 5,10 4,10 Среднее значение, Н×м 14,67 8,00 11,07 5,05 5,37 4,59 7 Анакрол 2032 21,30 6,85 15,50 3,90 3,40 2,45 15,40 4,60 13,90 3,60 3,50 2,53 13,00 6,15 13,60 3,50 3,40 2,35 Среднее значение, Н×м 16,57 5,87 14,33 3,67 3,43 2,44 8 RusBond А2.43 30,00 29,50 34,00 27,00 16,10 9,25 30,00 29,50 35,00 26,50 13,40 12,50 30,00 29,50 33,00 27,00 9,10 6,85 Среднее значение, Н×м 30,00 29,50 34,00 26,83 12,87 9,53 П р и м е ч а н и е: Мср - момент страгивания, срыва, Н*м; Мотв - момент отвинчивания, вращения, Н*м И с т о ч н и к: выполнено К.Б. Дейновой, A.В. Азановым. Table 3. Experimental results (untwist test at a given temperature) No. Temperature, °С -30 +22 +150 Fixative / Results, N×m Мbr Мuns Мbr Мuns Мbr Мuns 1 LOCTITE 243 6.40 4.95 10.10 3.75 6.47 2.45 5.45 3.80 10.80 3.75 6.25 3.29 8.70 4.60 12.90 4.20 8.54 2.49 Average value, N×m 6.85 4.45 11.27 3.90 7.09 2.74 2 ROSLOCK 243 16.10 6.00 16,40 4.95 3.68 2.40 9.20 3.65 19,00 6.05 3.70 2.64 17.00 4.45 16,60 3.95 4.53 2.30 Average value, N×m 14.10 4.70 17,33 4.98 3.97 2.44 3 AXIOM AS311 21.20 18.50 29,10 21.50 9.05 7.91 30.00 19.50 30,60 27.50 8.17 6.75 30.00 23.50 30,00 23.50 9.53 10.50 Average value, N×m 27.07 20.50 29,90 24.17 8.92 8.39 4 ADHESOL 534 30.00 20.50 36,00 33.00 13.20 3.45 30.00 29.50 40,00 31.00 14.60 6.85 30.00 29.50 44,00 40.00 12.90 3.30 Average value, N*m 30.00 26.50 40,00 34.67 13.57 4.53 5 EFELE 113 9.42 3.95 18,60 6.00 4.10 2.01 18.00 5.80 18,30 6.60 4.75 2.20 16.70 4.65 17,10 4.75 4.48 2.50 Average value, N×m 14.71 4.80 18,00 5.78 4.44 2.24 6 Gel SantekhMaster Blue 17.80 10.60 10,80 5.40 4.90 4.33 12.70 5.80 11,80 5.15 6.10 5.34 13.52 7.60 10,60 4.60 5.10 4.10 Average value, N×m 14.67 8.00 11,07 5.05 5.37 4.59 7 Anacrol 2032 21.30 6.85 15,50 3.90 3.40 2.45 15.40 4.60 13,90 3.60 3.50 2.53 13.00 6.15 13,60 3.50 3.40 2.35 Average value, N×m 16.57 5.87 14,33 3.67 3.43 2.44 8 RusBond А2.43 30.00 29.50 34,00 27.00 16.10 9.25 30.00 29.50 35,00 26.50 13.40 12.50 30.00 29.50 33,00 27.00 9.10 6.85 Average value, N×m 30.00 29.50 34,00 26.83 12.87 9.53 N o t e s: Мbr - breakaway torque, N*m; Мuns - unscrewing torque, rotation, N*m S o u r c e: by K.B. Deynova, A.V. Azanov. Таблица 4. Сравнение средних экспериментальных данных с паспортными значениями № Фиксатор / Температура, °С -30 22 150 23* Мср ≤ Мср * Момент срыва Мср, Н×м 1 LOCTITE 243 6,85 11,27 7,09 26 + 2 ROSLOCK 243 14,10 17,33 3,97 15-25 + 3 AXIOM AS311 27,07 29,90 8,92 25 макс - 4 ADHESOL 534 30,00 40,00 13,57 15 - 5 EFELE 113 14,71 18,00 4,44 8-25 + 6 Гель СантехМастер Синий 14,67 11,07 5,37 Отсутствует ± 7 Анакрол 2032 16,57 14,33 3,43 8-25 + 8 RusBond А2.43 30,00 34,00 12,87 15-25 - Момент отвинчивания Мотв, Н×м 1 LOCTITE 243 4,45 3,90 2,74 5 + 2 ROSLOCK 243 4,70 4,98 2,44 5-10 ± 3 AXIOM AS311 20,50 24,17 8,39 Отсутствует ± 4 ADHESOL 534 26,50 34,67 4,53 6 - 5 EFELE 113 4,80 5,78 2,24 4-10 + 6 Гель СантехМастер Синий 8,00 5,05 4,59 Отсутствует ± 7 Анакрол 2032 5,87 3,67 2,44 4-10 ± 8 RusBond А2.43 29,50 26,83 9,53 6-14 - П р и м е ч а н и е: (*) паспортные данные; Мср ≤ Мср* - сравнение полученных при нормальной температуре значений с паспортными данными; (±) - из-за отсутствия паспортного значения однозначно оценить приемлемость полученного результата невозможно или полученное экспериментальное значение незначительно отличается от паспортных данных. И с т о ч н и к: выполнено К.Б. Дейновой, M.В. Азановым. Table 4. Comparison of average experimental data with rated values No. Fixative / Temperature, °С -30 22 150 23* Мbr ≤ Мuns * Breakaway torque Мbr, N×m 1 LOCTITE 243 6.85 11.27 7.09 26 + 2 ROSLOCK 243 14.10 17.33 3.97 15-25 + 3 AXIOM AS311 27.07 29.90 8.92 25 max - 4 ADHESOL 534 30.00 40.00 13.57 15 - 5 EFELE 113 14.71 18.00 4.44 8-25 + 6 Gel SantekhMaster Blue 14.67 11.07 5.37 Absent ± 7 Anacrol 2032 16.57 14.33 3.43 8-25 + 8 RusBond А2.43 30.00 34.00 12.87 15-25 - Unscrewing torque Мuns, N×m 1 LOCTITE 243 4.45 3.90 2.74 5 + 2 ROSLOCK 243 4.70 4.98 2.44 5-10 ± 3 AXIOM AS311 20.50 24.17 8.39 Absent ± 4 ADHESOL 534 26.50 34.67 4.53 6 - 5 EFELE 113 4.80 5.78 2.24 4-10 + 6 Gel SantekhMaster Blue 8.00 5.05 4.59 Absent ± 7 Anacrol 2032 5.87 3.67 2.44 4-10 ± 8 RusBond А2.43 29.50 26.83 9.53 6-14 - N o t e s: (*) - manufacturer details; Мbr ≤ Мuns* - comparison of values obtained at normal temperature with rated data; (±) - due to the absenceof a rated value, it is impossible to unambiguously assess the acceptability of the obtained result, or the obtained experimental value differs slightly from the rated data. S o u r c e: by K.B. Deynova, M.V. Azanov. Надпись: Момент отвинчивания Мотв, Н×м Unscrewing torque Muns, N×m Надпись: Момент срыва Мср, Н×м Breakaway torque Mbr, N×m Надпись: Температура, град /Temperature, Degrees Надпись: Температура, град /Temperature, Degrees а б Рис. 4. Экспериментальная зависимость характеристик фиксаторов от температуры: а - момент срыва Мср, Н×м; б - момент отвинчивания Мотв, Н×м И с т о ч н и к: выполнено К.Б. Дейновой, М.В. Азановым Figure 4. Experimental dependence of the characteristics of fixatives on temperature: а - breakaway torque Мbr, N×m; б - unscrewing moment Мuns, N×m S o u r c e: by K.B. Deynova, M.V. Azanov. Надпись: Фиксатор резьб / Thread lockerНадпись: Момент отвинчивания Мотв, Н×м Unscrewing torque Muns, N×m Надпись: Момент срыва Мср, Н×м Breakaway torque Mbr, N×m Надпись: Фиксатор резьб / Thread locker а б Рис. 5. Сравнение экспериментальных данных с паспортными значениями при нормальной температуре: а - момент срыва Мср, Н×м; б - момент отвинчивания Мотв, Н×м И с т о ч н и к: выполнено К.Б. Дейновой, М.В. Азановым Figure 5. Comparison of experimental data with rated values at normal temperature: а - breakaway torque Мbr, N×m; б - unscrewing torque Мuns, N×m S o u r c e: by K.B. Deynova, M.V. Azanov. Характеристики Мср при заданных температурах у выбранных аналогов оказались лучше, чем у других рассмотренных вариантов, и находились в пределах паспортных значений (15-25 Н×м). Это гарантирует надежность фиксации при эксплуатации, при этом данные фиксаторы относятся к средней прочности. Сравнительный анализ характеристик подобранных аналогов показал, что ни один из них полностью не соответствует параметрам Loctite 243. Большинство аналогов демонстрируют более высокие показатели (рис. 6). Однако следует учитывать, что фиксатор-оригинал был протестирован в условиях, которые могут быть охарактеризованы как аномальные по сравнению с условиями использования аналогов (см. описание выше). В частности, для образцов № 3 и № 4 зафиксированы значения, превышающие паспортные характеристики, что указывает на их принадлежность к группе более прочных фиксаторов и не соответствует заявленной категории средней прочности, что являлось одним из основных требований поставленной задачи. Надпись: Температура, град / Temperature, Degrees Надпись: Момент срыва Мср, Н×м Breakaway torque Mbr, N×m Надпись: Температура, град / Temperature, Degrees Надпись: Момент отвинчивания Мотв, Н×м Unscrewing torque Muns, N×m а б Рис. 6. Сравнение характеристик фиксаторов-аналогов с оригиналом: а - момент срыва Мср, Н×м; б - момент отвинчивания Мотв, Н×м И с т о ч н и к: выполнено К.Б. Дейновой, М.В. Азановым Figure 6. Comparison of the characteristics of analog fixators with the original: а - breakaway torque Мbr, N×m; б - unscrewing torque Мuns, N×m S o u r c e: by K.B. Deynova, M.V. Azanov. Заключение В результате проведенного исследования подобраны отечественные аналоги универсального однокомпонентного анаэробного резьбового фиксатора средней прочности Loctite 243. Наилучшими из них оказались герметики марок EFELE 113 и ROSLOCK 243. Они обеспечивают сопоставимое качество фиксации и на-дежность при сохранении уровня фиксации в условиях, аналогичных экспериментальным. Использование выбранных аналогов позволяет снизить стоимость продукции примерно в 8,2 и 9,5 раза по сравнению с Loctite 243. Это способствует повышению доступности (стабильности и уровня логистики), сокращению сроков поставок, а также снижению связанных с этим рисков, включая санкционные. Соотношение цены и качества продукции рассмотренных производителей является оптимальным. Выбранные фиксаторы-аналоги позволяют достичь качества (обеспечение требуемой фиксации) и надежности (поддержание уровня фиксации с течением времени в рассматриваемых условиях). Исследование имеет практическую направленность и основано на FMEA-анализе (Failure Mode and Effects Analysis), а также оценке робастности процесса внедрения и последующего использования аналогов на предприятиях машиностроительной отрасли. Экспериментальные данные, полученные в ходе исследования, являются достоверными исключительно для конкретного случая и не могут служить шаблоном для выбора фиксаторов резьбовых соединений указанных марок. Подобранные аналоги обладают индивидуальными преимуществами, которые позволяют им конкурировать с оригинальным продуктом. Однако для более объективной оценки рекомендуется проведение дополнительных исследований.

About the authors

Kristina B. Deynova

RUDN University

Author for correspondence.
Email: kristina.deinova@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-1864-9564
SPIN-code: 2640-1910

Postgraduate student of the Basic Department of Mechanical Engineering Technologies, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Marianne Yu. Malkova

RUDN University

Email: marianna300@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6939-1658
SPIN-code: 2680-1505

D. Sc. (Technology), Professor of the Basic Department of Mechanical Engineering Technologies, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Matvey V. Azanov

RUDN University

Email: azanov-mv@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-3053-9210
SPIN-code: 6483-4716

Assistant Lecturer at the Basic Department of Power Engineering, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Alexander N. Zadiranov

State Fire Academy of EMERCOM of Russia

Email: zadiranov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7787-8290
SPIN-code: 2873-6465

Doctor of Technical Sciences, Professor of Combustion Behavior and Environmental Safety Department, Educational and Scientific Complex of Combustion Processes and Environmental Safety

4 Boris Galushkin St, buil. 2, Moscow, Russian Federation

Alexey V. Azanov

RUDN University

Email: aav-26.02@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0008-4297-1696
SPIN-code: 3965-5177

Postgraduate student of the Department of Engineering and Technology of Transport, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Rustam A. Sagadeev

South Ural State University (national research university)

Email: Rustam.Sagadeev.93@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-6885-5125

Student of the Department of Physics of Nanoscale Systems

76 Lenin Avenue, Chelyabinsk, 454080, Russian Federation

References

Supplementary files