電力機車前窗玻璃粘接問題分析及工藝改進

潘學文 劉承文 文萍

摘 要：電力機車前窗玻璃安裝采用直接粘接法，這種方法裝配簡單、密封性好且有減震功能。但現場粘接工藝仍存在一些問題：膠表面起泡或鼓起，膠結接頭出現鼓起或窗框四角凹陷，玻璃與車體不同面，密封間隙不一致等。本文從這幾個問題出發，結合粘接原理及現場實際分析原因，并提出工藝改進方案。

關鍵詞：前窗玻璃打膠;電力機車;底涂、打磨;鼓包

中圖分類號：U264 文獻標識碼：A

0 引言

電力機車前窗玻璃在機車運行中會受到各種挑戰，如由惡劣天氣帶來的溫差影響、砂石沖擊、鹽霧腐蝕、運行沖擊，這些挑戰可能導致膠體開裂、老化，嚴重影響粘接強度甚至導致粘合失效。為了保證粘接壽命和粘接強度、密封性，必須嚴格在粘合劑選型、粘接步驟、工藝要求三方面上把關。

如果粘接工藝存在缺陷、粘接接觸面打磨不到位，作業人員操作方法不當、作業環境不佳、工具不得力，導致現場打膠經常出現表面鼓起、膠結縫隙不一致，老化開裂等現象，嚴重影響接頭的美觀性。本文介紹了粘接原理及電力機車前窗粘接工藝，指出影響粘接強度的關鍵性因素，同時，針對工藝、生產中存在的粘接面表面鼓起、粘接間隙不一致等問題提出解決方案，優化現有工藝方法。

1 粘接原理介紹

影響粘接強度的因素很多，下面簡單對粘接機理、失效形式及改善措施進行介紹。

1.1 粘接步驟

“粘接”簡單可以理解為使用粘合劑將兩種粘接基材連接在一起。粘接劑固化后，在被粘接基材和膠體之間形成粘著力（粘附力），基材之間的膠層之間存在另一種力——內聚力。這兩種力決定了粘接劑的粘接強度。粘著力是由不同材料之間的吸合力產成的，內聚力則是由材料內部分子的相互吸引產生的。

1.2 粘接失效形式

粘著斷裂、內聚斷裂、混合型斷裂、基材斷裂（粘接強度依次遞增）。

1.3 影響粘接強度的因素

基材表面狀態、粘合劑特性、表面處理工藝（底涂等）。

1.4 提高粘接性能途徑

內聚力是膠的固有特性，無法改變。因此，為了改善粘接的強度，只有從粘著力著手。改善粘著力的方法很多，最常用的是表面機械處理及噴刷底涂，這兩種方法也應用于現場工藝中。底涂是現在應用最廣泛的粘接改善方法，在基材與粘合劑之間涂抹底涂，通過分子層作用形成膠結劑的最佳甚至化學連接，起到提高附著力、抗老化性以及保護基材表面的作用。

底涂的選擇取決于粘接劑與基材的表面狀態。因為底涂性質受環境因素影響嚴重，因此在使用底涂時要注意：（1）使用前檢查日期，不可用過期產品;（2）使用之前充分搖勻;（3）包裝打開后立即注明日期;（4）要控制好底涂的用量，盡可能少，不要超過必要的用量;（5）使用結束后立即封好包裝。

底涂噴涂好后，要注意揮發時間，超過揮發時間后再涂粘接膠。

2 前窗玻璃粘接工藝

由于各車型電力機車前窗玻璃粘接工藝大體相似，現場粘接工藝步驟（主要流程見圖1）如下：

（1）領料，確定物料未過期;（2）用砂子打磨窗框，使其露出底漆;（3）用酒精清潔窗框，用清洗劑清洗玻璃待粘接面，分別干燥2～4分鐘后，使用膠帶屏蔽玻璃、窗框外周可能被污染部分;（4）均勻噴刷底涂，干燥2～4分鐘;（5）粘接劑放入膠槍，槍嘴割成V型，將粘合劑用膠槍沿一個方向連續、均勻地打在已經表面處理的窗框上，膠條打完后立將玻璃安裝在窗框上。要求玻璃安裝后與窗框間隙均勻，各處粘接厚度不少于10毫米;（6）膠槍嘴斜切，使膠嘴能伸入縫底，將粘合劑均勻地打在窗框接縫里，打出的膠條應高于膠接接頭3毫米～5毫米。膠條打完后立即用橡膠刮刀刮平膠條，并將膠面修整得均勻光滑;（7）刮完后立即撕去屏蔽膠帶，使用光亮劑對膠接表面進行處理。

3 現場工藝存在的問題

由于作業環境不佳、工藝存在缺陷、工具不得力等原因，現場打膠工藝存在主要問題如下：

（1）打膠表面經常出現鼓起，且鼓起只存在于玻璃與窗框下間隙，鼓起隨著固化的時間加長而越加明顯，嚴重影響產品的外觀。

（2）玻璃與窗框邊緣的間隙不一致，定位方式存在缺陷，導致上下間隙不同、左右間隙不同，玻璃不在正中，膠線寬度不均勻。如圖2所示，明顯可以看到左右兩塊前窗玻璃與窗框的間隙大小不同。

（3）對于窗框的打磨程度不一致，粘接對基材表面有要求，而現場工藝雖要求對窗框待粘接區域進行打磨，但打磨程度未給出明確指示。

（4）玻璃邊緣存在多余粘合劑，未有效屏蔽，未有效屏蔽粘接劑，導致粘接劑邊緣不整齊，影響美觀。（如圖3所示）

4 現場工藝存在問題原因分析

4.1 打膠表面經常出現鼓起原因

（1）現場將多塊密封調整塊疊加后放在玻璃底部，然后施膠密封。這樣，在粘合劑固化的同時，玻璃的重量及窗框的傾斜角導致調整塊間相互滑動，玻璃隨之向下滑移，使得還未固化的粘合劑受到擠壓，是產生鼓起的原因之一。

（2）工藝分兩次打膠，可能導致空氣存在于靠近玻璃的夾層中，固化過程中，空氣逐漸移向粘接劑表層。

（3）作業人員涂抹膠量不夠，刮膠力度不夠，無法有效排盡空氣、壓實膠層，會導致固化后表面出現鼓起、框角出現塌陷。

（4）刮刀結構、材質不合理。現場作業人員使用自制的刮刀，刮刀端部無刀鋒，且刮刀整體材質偏硬，無法保證刮刀產生足夠的變形量將粘接壓入縫隙內。

4.2 玻璃與窗框邊緣的間隙不一致原因

（1）密封調整塊未固定于窗框上，調整塊相對窗框有滑移，幾塊密封調整塊間又相對滑移，由于滑移程度不同，導致玻璃與窗框間的間隙不一致。

（2）墊塊的使用與設計要求不符。

4.3 打磨不到位原因

對于前窗玻璃膠結基材表面的打磨程度在工藝上未進行明確規定，現場工藝要求作業人員將窗框粗略打磨、露出米紅色環氧底漆即可打底漆，進行膠結。

4.4 粘接劑邊緣不整齊原因

現場采用紙膠帶進行粘接污染屏蔽，方法不合理。這種膠帶遇潮則粘接性能急劇下降，邊緣經常卷曲，無法有效屏蔽粘合劑，導致去除屏蔽膠帶后，玻璃邊緣不齊整或有多余粘合劑，影響美觀。

5 解決方案

（1）根據現場生產實際，按照DIN6701粘接體系要求，對粘接打磨工藝作出相應改進。打磨方案為：使用水磨砂布打磨窗框表面，要求去雜色漆霧，露出底漆，打磨后基材表面看不到明顯的劃痕。打磨按以下步驟[1]：

（a）先橫向打磨，直到表面都有均勻的輕度劃痕為止。（b）然后在垂直方向打磨，直到步驟（a）產生的所有劃痕被磨去。（c）再環向打磨，直到步驟（b）產生的所有劃痕都被磨去，表面均勻一致為止。（d）清除碎屑，使用干凈的無絨棉布蘸溶劑擦洗，晾干。

（2）設計新結構的密封調整塊（結構見圖4），玻璃得到水平及垂直定位，可以保證粘接厚度為10毫米，也可保證玻璃與窗框左右距離一致。清潔完窗框后且干燥后，新墊塊按照要求粘接在窗框的相應位置， 可防止墊塊滑移，保證粘接劑在固化過程中玻璃不移動。

（3）調整塊牢牢固定在窗框上后，用膠槍在窗框四周打上7120膠。

注意：

1）一定要將最初打出的膠頭扔掉，防止膠頭內藏有空氣;2）區別于以往工藝分兩次涂膠，采用一次打膠法，要求膠量較大，用量能夠滿足粘接和密封;要求作業人員打膠時，在窗框四個拐角加大打膠量;3）打膠一次完成，不留膠頭;4）底涂的用量盡量少，不要反復涂刷。同時，注意底涂使用時先搖勻，使底涂充分反應。

（4）從材質硬度、結構尺寸等方面改進現有刮刀（如圖5和6，刮刀有刀鋒，橡膠材質且硬度適中。要求作業人員刮膠按壓力度加大，這樣保證壓實膠層。

（5）取消紙膠帶的定額，規定塑料膠帶為唯一屏蔽膠帶，保證去除屏蔽層后，密封邊緣整齊無毛刺。整個粘接過程完成后，要求作業人員貼上警示標語“膠未干、勿動！” ，1小時內不允許以任何方式接觸接頭表面，8小時內不允許動車。

6 結束語

本文主要介紹了電力機車前窗玻璃打膠出現的主要問題，并根據現場生產狀況，結合粘接原理分析問題產生原因，提出改善方案。通過對現場粘接工藝進行分析與改進，提高了粘接質量，未再次出現起泡，鼓包等問題，并使粘接外觀更美觀。

參考文獻：

[1]GB/T21526-2008粘接前金屬表面處理[S].

[2]勾波，楊志勇，元世斌.高速動車組車窗玻璃粘接工藝研究[J].粘接，2012（08）：66-68.