動車組線槽粘接失效原因分析

孫超宇 雷佩

【摘 要】通過動車組線槽粘接失效問題，分析其失效原因，制定工藝措施，避免線槽粘接失效。

【中圖分類號】U266.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0425-01

1.前言：

動車組生產中，為節省車內部件安裝空間，將大部分線束敷設于木地板與鋁地板之間的線槽內，而線槽采用粘接方式粘于鋁地板上。

線槽粘接是動車組電氣組裝的重要工序，是特殊過程。主要步驟包括線槽定位、粘合劑混合及布置等。線槽粘接失效，如線槽粘接開膠、不牢固，使線束綁扎不牢固，容易震動導致線束破損，影響動車組電氣功能，甚至會引起部件燒損，會影響行車安全，造成重大事故。

2.影響粘接的因素：

表面粗糙度：

當膠粘劑良好地浸潤被粘材料表面時（接觸角θ<90°），表面的粗糙化有利于提高膠粘劑液體對表面的浸潤程度，增加膠粘劑與被粘材料的接觸點密度，從而有利于提高粘接強度？反之，當膠粘劑對被粘材料浸潤不良時（θ>90°），表面的粗糙化就不利于粘接強度的提高？

表面處理：

粘接前的表面處理是粘接成功的關鍵，其目的是能獲得牢固耐久的粘接？由于被粘材料存在氧化層（如銹蝕）？鍍鉻層？磷化層？脫模劑等形成的“弱邊界層”，被粘物的表面處理將影響粘接強度？

鋁及鋁合金的表面處理，希望鋁表面生成氧化鋁結晶，而自然氧化的鋁表面是十分不規則的？相當疏松的氧化鋁層，不利于粘接？所以，需要除去自然氧化鋁層？

壓力：

在粘接時，向粘接面施以壓力，使膠粘劑更容易充滿被粘體表面上的坑洞，甚至流入深孔和毛細管中，減少粘接缺陷？對于粘度較小的膠粘劑，加壓時會過度地流淌，造成缺膠？因此，應待粘度較大時再施加壓力，也促使被粘體表面上的氣體逸出，減少粘接區的氣孔？

對于較稠的或固體的膠粘劑，在粘接時施加壓力是必不可少的手段？在這種情況下，常常需要適當地升高溫度，以降低膠粘劑的稠度或使膠粘劑液化？

為了獲得較高的粘接強度，對不同的膠粘劑應考慮施以不同的壓力？一般對固體或高粘度的膠粘劑施高的壓力，而對低粘度的膠粘劑施低的壓力？

膠層厚度：

較厚的膠層易產生氣泡？缺陷和早期斷裂，因此應使膠層盡可能薄一些，以獲得較高的粘接強度？

負荷應力：

在粘接面上作用的應力是復雜的，包括剪切應力？剝離應力和交變應力？

切應力：由于偏心的張力作用，在粘接端頭出現應力集中，除剪切力外，還存在著與界面方向一致的拉伸力和與界面方向垂直的撕裂力？

剝離應力：被粘物為軟質材料時，將發生剝離應力的作用？這時，在界面上有拉伸應力和剪切應力作用，力集中于膠粘劑與被粘物的粘接界面上，因此接頭很容易破壞？由于剝離應力的破壞性很大，在設計時盡量避免采用會產生剝離應力的接頭方式？

交變應力：在接頭上膠粘劑因交變應力而逐漸疲勞，在遠低于靜應力值的條件下破壞？強韌的？彈性的膠粘劑（如某些橡膠態膠粘劑）耐疲性能良好？

內應力：

當膠粘劑固化時，因揮發？冷卻和化學反應而體積發生收縮，引起收縮應力？當收縮力超過粘附力時，表觀粘接強度就要顯著降？此外，粘接端部或膠粘劑的空隙周圍應力分布不均勻，也產生應力集中，增加了裂口出現的可能？有結晶性的膠粘劑在固化時，因結晶而使體積收縮較大，也造成接頭的內應力？如在其中加入一定量能結晶或改變結晶大小的橡膠態物質，那么就可以減少內應力？

3.工藝試驗：

為驗證線槽粘接強度，選取線槽基材分別進行清潔和打磨兩種處理方式，并與線槽粘接用膠V60膠的制成剪切試樣，按照GB7124進行粘接強度驗證。

通過以上實驗數據，說明現使用的粘接膠與線槽材質配合使用滿足設計要求。

4.工藝制定：

線槽表面粗糙度：為保證粘接強度，對線槽粘接面進行打磨處理。用120#砂紙手工打磨線槽畫線標記處2-3遍，直至將其表面污物全部清除，增加表面粗糙度。

線槽表面去除氧化層：線槽粘接前使用異丙醇擦拭線槽粘接面，擦拭時為避免交叉污染，擦拭方向需朝一個方向進行。擦拭后，待異丙醇完全揮發后在進行線槽粘接工作。

線槽粘接壓力：線槽粘接時，需在線槽上方放置壓塊。壓塊過重，會導致線槽粘接面的膠層過薄，影響粘接效果；壓塊過輕，會導致線槽粘接后線槽距地板高度過高，影響后續地板安裝。我們制作了兩種重量的壓塊，分別為5kg壓塊及15kg壓塊。經過多次試驗驗證，最終選用了15kg作為線槽粘接壓塊重量。

線槽粘接膠層厚度及應力：因線槽表面有鉚釘，導致突起，粘接完成后加壓塊，使線槽兩端局部受力，加蓋后應力釋放，端部開膠。為保證膠層厚度，在線槽涂膠部位增加2mm墊塊，保證膠層厚度及膠填滿粘接面。墊片放置在膠線的兩端居中位置，距端部約10-20mm。

線槽粘接物料同溫：為達到線槽粘接的良好粘接效果，避免線槽與粘接膠粘接前后的溫度差過大，通常我們采取同溫措施，即將線槽與粘接膠提前6小時運至現場，使線槽與粘接膠與周圍溫度等同，達到同溫的效果。

5.結論：

通過以上工藝措施的改進，有效避免了線槽粘接失效問題，但考慮到線槽材質較軟，粘接易變形的特點，后續工作會對線槽粘接用膠進行替換試驗