軌道客車車頂復合材料板粘接工藝質量提升研究

王成 周保菊 張津源

摘要：本文介紹了軌道客車車頂復合材料板粘接工藝的方法，通過研究車頂復合材料板粘接過程中影響粘接工藝的要素，提高了粘接施工工藝。

關鍵詞：軌道客車；復合材料板；粘接；工藝；質量提升

1前言

隨著城市軌道客車的作為環保型交通工具的廣泛應用，膠粘劑和膠接技術在車輛制造技術的快速發展。采用復合材料制造軌道客車的車頂板，充分發揮復合材料自身優異的防火性和自重輕的特點，通過減低車輛整體重量，有效降低車輛運營時的耗能。根據車體鋼結構和復合材料的特性，采用粘接作為車頂復合材料板和鋼結構的連接方式。采用正確的粘接工藝，提升粘接施工質量，在保證車輛設計結構性能、使用安全和壽命方面具有重要意義。

2 粘接的基本原理

粘接技術是化學連接技術。膠粘劑涂覆在被粘接物的表面后，經膠粘劑的擴散、流變、滲透、疊合后，膠粘劑和被粘物表面相互吸引，產生機械嵌合力、范德華力或形成氫鍵、共價鍵、離子鍵、配位鍵等，經過一定時間的固化后，完成被粘物的固定?！?】【2】【3】

3 粘接工藝流程

3.1施工準備

3.1.1粘接膠準備

通過實驗選取滿足設計結構要求的粘接膠。

試驗條件：溫度23℃，濕度50%，固化7天；溫度20℃水浴浸泡7天；在溫度80℃環境放置1天；在溫度70℃，95%環境中放置7天，室溫下放置2小時，溫度23℃，濕度50%。

標準依據：DVS1618。

試驗設備：可程式環境箱，型號ETH-225-45-CP-SD。

3.1.2粘接場地準備

粘接場地溫濕度恒定，溫度：23±2℃，濕度：50±5%。

控制方法：中央空調控溫和除濕；加濕設備控溫。

場地具有獨立封閉的打磨區域。

場地具備除塵通風設備（除塵濾芯可過濾PM10以上的粉塵顆粒物）。

場地應具備無游離硅原子物質。

3.1.3原材和基材準備

車頂復合材料板應在粘接面貼附不轉移隔離紙。

車體不銹鋼表面應完成除銹處理。

原材膠粘劑、車頂復合材料板和車體不銹鋼表面應提前24小時進入粘接場地，粘接前應保證膠粘劑及兩個基材表面應同溫度，溫度差在1℃以內。

3.2粘接表面處理

3.2.1處理車體不銹鋼基材表面

用干凈的擦拭紙（無游離的硅原子），沾異丙醇溶劑沿一個方向擦拭基材表面，每次擦拭應更換擦拭紙，清潔需要保證擦除表面的油脂和灰塵等雜質。對車體表面殘留的銹跡和焊黑使用百潔布或180#砂紙打磨處理干凈。打磨后使用擦拭紙沾異丙醇溶劑、膠粘劑配套活化劑分別擦拭基材表面。

3.2.2處理車頂復合材料板基材表面

用干凈的擦拭紙（無游離的硅原子），沾膠粘劑配套清潔劑和底涂劑分別沿一個方向擦拭基材表面，每次擦拭應更換擦拭紙。

3.3施膠

3.3.1制作限位塊

根據設計結構要求，車頂復合材料板和車體鋼結構之間的膠層厚度4-6mm。選用粘接膠作為限位塊的材料。在不銹鋼樣板上施膠，制作膠條近似長方形，膠條參數寬度10mm，高度10mm，長度100mm，固化7天，用壁紙刀和鋼板尺制作規格分別為10mm×10mm×4mm、10mm×10mm×1mm和10mm×10mm×2mm的限位塊。

3.3.2固定限位塊

在車體鋼結構的車頂橫梁骨架表面，使用粘接膠每隔400mm粘接10mm×10mm×4mm限位塊，使用4米尺竿進行限位塊的調平，調平時用10mm×10mm×1mm或10mm×10mm×2mm的限位塊進行不平處的補差，粘接膠與車體復合頂板粘接膠相同，粘接膠的厚度控制在0.2mm以下，保證限位塊固定即可，固化24小時后可進行車頂復合板的粘接。

3.3.4施膠

施膠位置車體鋼結構車頂骨架表面，施膠寬度10mm，施膠高度12mm，施膠形狀等腰三角形（通過裁減膠嘴控制出膠形狀），施膠速度600mm/min。

3.4安裝和固定

3.4.1吊運車體復合頂板

采用特制吊運工裝，將車體復合頂板吊起，預放置車頂鋼骨架上方。

3.4.2安裝車頂復合材料板

將車頂復合材料板板沿90°垂直方向向下放置在車頂鋼骨架上，使其慢慢與車體鋼結構骨架表面上的膠粘劑接觸，確保尺寸正確后，用橡膠錘沿施膠區域有順序的敲擊車頂復合材料板表面。

3.4.3安裝時間

安裝車頂復合材料板的時間從施膠開始計時，需要在13分鐘以內完成安裝。

3.4.4固定車頂復合材料板

用15kg壓塊在車頂復合材料板表面按照圖紙施膠的膠線位置進行配重施壓，施壓時間在48小時以上。

3.5固化

3.5.1固化環境

固化溫度和濕度與前面工序相同，車輛48小時以后才能移動。

3.5.2固化時間

車頂復合材料板粘接完成后，需要在粘接場地固化7天，在粘接膠完全固化后，可以駛離粘接場地。

3.5.2固化后處理

車頂復合材料板固化48小時后可以移除固定用保護膠帶、工裝和卡具等。

4 粘接操作時間的確定

4.1 測試方法

使用氣動膠槍在樣板上打出約4cm，寬約1.5cm的膠樣。用平直刮板將膠樣上表面刮平，然后馬上氣動計時器開始計時。3分鐘后，用干凈的的手接觸膠樣上表面，判斷是否有粘稠感。若無，則錄時間，若有，則等待1分鐘，再次判斷是否有粘稠感，一直重復至無粘稠感為止，記錄時間。

4.2 測試操作時間：

在粘接場地，溫度：23±2℃，濕度：50±5%，進行粘接操作時間的測試，測試三組。

經測試，確定13min作為粘接操作時間。

5 結論

通過對軌道客車頂復合材料板粘接工藝方法的研究，掌握了復合材料作為車體頂板的組裝方法，提升粘接質量，保證產品安全，為在城市軌道交通運輸工具上通過粘接方式大量引入輕質的復合材料提供了有效的方式和方法。

參考文獻

[1]王猛鐘，黃應昌.膠粘劑應用手冊【M】.北京：化工工業出版社，2003

[2]張向宇.膠黏劑分析與測試技術【M】.北京：化學工業出版社，2004

[3]顧繼友.膠接理論與膠接基礎【M】.北京：科學出版社，2003

（作者單位：中車長春軌道客車股份有限公司）