動車組高級修車頭外觀凹坑涂裝修復工藝研究

代瑞珍 王 艷 孫 全

(中車唐山機車車輛有限公司 河北 唐山 063035)

0 引言

隨著社會發展的日新月異，高速動車組成為人們日常出行的主要交通工具，每天在中國鐵路干線上運行的動車組高達上千列，在戶外環境中，動車組在高速運行過程中難免會受到異物的擊打。車頭外觀作為承擔外界壓力的第一部位，經常會遭受石子、小鳥或其他異物的擊打，而高速運行過程受到的擊打會導致車頭受損產生凹坑，如圖1所示。車頭外觀凹坑將會對車輛運行性能造成一定的影響，同時車輛進站后乘客看到車輛也不美觀[1]。由于動車組在日常運行過程中很難進行修復，所以在其高級修時車頭凹坑修復就尤為重要。

圖1 動車組車頭凹坑

為解決在高級修過程中快速修復動車組車頭凹坑的問題，展開了工藝攻關，通過工藝流程優化、參數優化等方式制定了修復工藝方案，并實施了驗證。

1 工藝流程

根據現有動車組使用涂裝工藝體系的要求，設置了如圖2所示的工藝流程。在確定修復區域后，涂裝修復流程主要過程包括表面處理、打磨及底漆修復、膩子修復、油漆修復、拋光等。

2 工藝方案

2.1 環境要求

根據動車組車體涂裝工藝要求[2]，車頭凹坑修復的環境與動車組車體涂裝環境相同：施工溫度，15～40 ℃；烘干溫度，40～50 ℃；空氣相對濕度，不大于70%。

2.2 表面處理

表面處理的目的是為了得到清潔、平滑的表面，以利于后續膩子修補和涂漆修補工序的順利進行。

(1)使用動車組專業清潔劑對整個車體進行清洗，清除車體表面的灰塵、油污等雜物，用拋光機配合拋光蠟對車頭進行拋光處理，目的是除去長期運行過程中車頭表面形成的黃色水垢層。

(2)重點對車頭部位凹坑等待處理表面及其周圍油脂用百潔布和清潔劑進行清除，清潔過程中要及時更換百潔布，防止灰塵沾在擦拭布上，車體表面的灰塵不易去除。

(3)打磨前對車頭凹坑需打磨部位的周圍進行防護，防護要做到嚴密，無遺漏部位，避免打磨粉塵堆積，噴漆過程污染其他非打磨表面區域，或因遮蔽不嚴造成后續清潔困難，影響生產周期。

2.3 打磨及底漆修補

(1)使用80#砂紙打磨車頭變形區域面漆，重點打磨凹坑部位。適當地擴大打磨范圍，直至將表面打磨至呈均勻失光狀態為止。打磨過程中根據舊涂層的附著情況，發現涂層邊緣薄邊沒有裂開或碎掉，則這部分舊涂層可以保留，而有銹蝕或附著力不好的部分則必須清除干凈。打磨后，用高壓風對打磨區域進行吹塵，并用擦車布蘸取清潔劑將打磨表面擦拭干凈(見圖3)。最后用汽油或乙醇擦拭打磨表面，以確保被涂面完全清潔。

圖3 打磨

(2)目視檢查打磨區域，對打磨露底(漏鋁)部位，使用雙組分環氧金屬底漆進行修復，主/固化劑配比為5∶1，添加配套稀釋劑比例(0～15%)，調配至黏度28～33 s，底漆修復完成后，在40～50 ℃恒溫環境下烘干3 h。在噴涂底漆過程中要選用與原涂層無沖突的底漆，底漆干燥后要經過適當的打磨，為下道工序做好準備。

2.4 膩子修補

這是車頭外觀凹坑修補涂裝的關鍵工序之一，該道工序可以消除被涂部位的缺陷，膩子修復后可獲得平整表面并增強涂層間的附著力，直接影響最終涂裝的質量成本和效果。具體操作如下所示：

(1)對凹坑部位采用刮涂膩子的方式進行填補，膩子選用具有韌性好、黏度高等優點的纖維膩子，同時，由于膩子涂層為整個涂層體系較弱環節，一次性刮涂過厚，在后續工藝流程或者在運行過程中受溫度等因素的影響造成涂層的收縮或開裂，故在本工序中刮涂膩子時采用薄層多遍的刮涂方式，并且為了保證涂裝質量，膩子總厚度不得超過2 mm，局部最大不超過3 mm。

根據凹坑整體塌陷情況，分多次刮涂纖維膩子，直至表面平整為止。每遍纖維膩子至少間隔3 h，在下一層膩子刮涂之前使用P120砂紙打磨。膩子刮涂完成后，對膩子層進行干燥，干燥方式有以下兩種選擇，如表1所示。

表1 干燥方式

(2)待缺陷整體填平并烘干后，使用P120砂紙打磨，清潔至表面無污物，再刮涂具有強附著力、高填充性，適用于金屬表面的合金原子灰膩子，確保凹陷處被完全填起，干燥方式選擇與纖維膩子一致，如表1所示。干燥后使用P120砂紙打磨，至膩子層平整光滑，邊緣圓滑過渡。

2.5 油漆修補

在修補部位填充的膩子層固化過程是一個收縮過程，因此膩子層會出現針孔等細小缺陷，由于膩子層對面漆涂層有一定的吸收作用，直接噴涂面漆會造成面漆涂層失去光澤，所以在工藝中增加中間涂漆層的工序，中間漆層處于膩子層和面漆層之間，起到連接過渡的作用，一方面增加面漆與下面涂層的附著力，另一方面填充膩子層中微小的氣孔、小凹坑等，能夠有效提高漆面的平面度，此外，起到隔離封閉作用，防止滲色發生，保證面漆涂層具有一定的彈性、韌性，提高面漆的豐滿程度。而面漆決定了涂裝表面的光澤度、色差等。整個修復工作的最終效果均由面漆噴涂工藝決定，一旦面漆涂層出現問題，必須將整個涂層打磨重噴，既浪費人工和材料，又影響了生產周期。油漆修復工藝的操作具體如下：

(1)中層涂層采用混氣噴涂機或隔膜泵進行噴涂，泵比30∶1；空氣壓力為0.4 MPa～0.6 MPa；噴嘴型號515；噴涂距離150 mm～300 mm。噴槍與車體表面垂直，勻速噴涂；每次噴涂邊緣與前次噴涂邊緣重疊1/3～1/2；采取橫豎交叉、濕碰濕噴涂方式。

對修補區域噴涂2～3遍中間涂層(見圖4)，每遍間隔10～20 min，噴涂完成后，在40～50 ℃(車體溫度)環境下干燥5 h，車體溫度不得超過50 ℃。待中間涂漆干燥后，使用P280-400砂紙打磨中涂漆及周邊面漆，吹塵、清潔、防護，以獲得清潔光滑的表面。

圖4 中間漆噴涂

(2)目視檢查修補后表面上是否存在棱角、機器打磨痕跡，如果存在，則需要進行2.4節中所述的第2工序重新打磨修補。

(3)根據動車組現有顏色對面漆顏色進行微調，采用目測法和儀器測量法更快、更準確地確定顏色，聚氨酯面漆主/固化劑配比4∶1，根據施工環境溫度，采用不同的稀釋劑。

表2 稀釋劑

面漆采用隔膜泵噴涂，空氣壓力：0.4 MPa～0.6 MPa，噴嘴1.1 mm，噴涂距離150 mm～300 mm。噴槍與車體表面垂直，勻速噴涂；每次噴涂邊緣與前次噴涂邊緣重疊1/3～1/2；采取橫豎交叉、濕碰濕噴涂方式。

面漆須進行2～3遍噴涂，每遍間隔10～20 min，面漆噴涂完成后邊緣部位涂打接口水，噴涂完成及時檢查修補，避免漏涂或邊緣薄層、流墜、油漆污染等缺陷。在40～50 ℃(車體溫度)恒溫環境下干燥5 h，車體溫度不得超過50 ℃。

2.6 拋光處理

面漆干燥后拆除防護，自然放置7天后對新舊漆面接口處進行打磨拋光，根據缺陷面積大小選用P1200、P1500、P2000拋光砂紙打磨。

然后使用粗拋光劑+粗拋光墊對接口部位拋光。最后再使用精拋光劑+精拋光墊配合拋光，使返修面漆與周圍面漆涂層顏色和光澤度無明顯差別，涂層色調相對均勻，完成修補作業(見圖5)，修復后車頭如圖6所示。

圖5 拋光

圖6 修復后車頭

拋光機在拋光涂層表面時必須不停地移動。如果任其在一個地方停留較長時間，涂層便會受熱軟化，從而被拋光墊和拋光劑劃傷。

3 結論

動車組車頭凹坑修復是動車組高級修的重要工序之一，它將直接影響列車在運行過程中的耐候性、外觀等。上文通過合理設置工藝流程，選擇修復的相關參數，解決了動車組車頭凹坑對列車性能和外觀等帶來影響的技術問題，在實際使用中驗證效果良好，為高速動車組涂裝修復提供了技術支持。