聚氨酯膠粘劑在電力機車前窗玻璃粘接密封中的應(yīng)用

司萬強，焦金明，劉 明，楊旭宏，李顯峰

（中車大同電力機車有限公司，山西 大同 037038）

聚氨酯膠粘劑在電力機車前窗玻璃粘接密封中的應(yīng)用

司萬強，焦金明，劉 明，楊旭宏，李顯峰

（中車大同電力機車有限公司，山西 大同 037038）

簡述了單組分聚氨酯膠粘劑在電力機車前窗玻璃粘接密封中應(yīng)用的意義以及前窗玻璃連接形式，同時詳細說明了前窗玻璃粘接密封的工藝方法和施膠過程中的技巧。

膠粘劑；粘接工藝；電力機車；前窗粘接；施工技藝

近年來，隨著中國鐵路裝備技術(shù)的引進和鐵路運輸工業(yè)的迅速發(fā)展，鐵路車輛對舒適度和輕量化要求越來越高，特別是新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使得大量的復(fù)合材料、輕金屬材料替代了原來的重金屬。在材料的連接方式上也越來越多地采用膠粘劑粘接技術(shù)，而不是傳統(tǒng)的焊接、鉚接和螺栓連接。

粘接技術(shù)與傳統(tǒng)連接技術(shù)相比有如下優(yōu)勢：①可連接各種金屬和非金屬，防止發(fā)生電化學(xué)腐蝕；②整個粘接區(qū)域內(nèi)應(yīng)力分布均勻，避免了應(yīng)力集中，耐疲勞強度提高；③隔音降噪、減震；④滿足輕量化要求。

為此，在電力機車設(shè)計和制造過程中，膠粘劑粘接技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于司機室、車體、頂蓋和轉(zhuǎn)向架等關(guān)鍵部件的粘接。涉及到的膠粘劑種類有聚氨酯、硅膠、改性硅烷、氰基丙烯酸酯、厭氧膠和環(huán)氧膠等多種膠粘劑的40多種型號。使用的功能從最初的密封到現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)受力粘接。膠粘劑粘接技術(shù)的使用滿足了高強度、輕量化、阻燃性、抑振性和絕熱性等性能，確保了電力機車高速、安全、舒適和可靠等優(yōu)異的綜合性能。

本研究主要介紹單組分聚氨酯膠粘劑在電力機車前窗粘接密封工藝中的應(yīng)用。

1 電力機車前窗粘接密封的意義

由于單組分聚氨酯膠粘劑為柔彈性體，抵抗觸變性，具有較高的剪切強度、使用溫度范圍為-40～100 ℃、可以切開膠條進行修補以及可附著油漆等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用到電力機車車輛窗戶玻璃安裝中。由于車窗玻璃是脆性材料，安裝時不允許與鋼結(jié)構(gòu)框架直接接觸，還要考慮玻璃與鋼結(jié)構(gòu)框架之間、鋼結(jié)構(gòu)框架與車體之間因溫度變化、氣動載荷而產(chǎn)生的變性，應(yīng)采用一種彈性安裝方式，而粘接方式正好符合車窗的這種安裝要求。

電力機車前窗玻璃框與車體框架通過單組分聚氨酯彈性粘接，形成窗戶組成單元，提高了氣密性，減少了水蒸氣的穿透性，緩和了電力機車交會和穿過隧道時對前窗的沖擊和振動，降低了空氣動力對車內(nèi)噪聲，保證了電力機車的安全性和舒適性。

2 電力機車前窗玻璃安裝連接方式

電力機車前窗玻璃安裝連接方式有2種，一種是直接粘接方式，即將前窗玻璃直接粘接在車體上，該粘接方式受力面積大，應(yīng)力分布均勻，密封性好，不像焊接、螺接或鉚接存在局部應(yīng)力集中。該方式適合高速機車前窗玻璃粘接。

另一種是混合連接方式，即前窗以前主要采用螺接的安裝方式，雖然該方式存在點連接應(yīng)力集中很大、疲勞強度低、密封性差等缺陷，但此方式具有豐富的操作經(jīng)驗，有較大的質(zhì)量可靠性，車窗更換作業(yè)周期短。因此將螺接方式和粘接方式相結(jié)合可以取長補短，形成一種理想連接形式。我公司生產(chǎn)的HXD2型系列電力機車前窗玻璃安裝形式均采用混合連接的方式，實踐證明該方式粘接質(zhì)量可靠性強、生產(chǎn)效率高、段方更換周期短。該方式適合普速機車前窗玻璃粘接。

3 電力機車前窗粘接密封工藝

通常情況下，膠的施工溫度為10～35℃，環(huán)境濕度為40%～70%，如粘接劑產(chǎn)品說明書有特殊要求的以產(chǎn)品說明為主。

表面處理是整個粘接體系的基礎(chǔ)，直接影響到粘接劑的性能和使用壽命。一般表面處理采用物理和化學(xué)相結(jié)合的方式。物理方法采用的是鋼絲刷、砂紙打磨基體表面銹蝕和附著物等方式；化學(xué)方法采用的是專用配套清潔劑手工擦拭基體表面，清除表面油污和灰塵等雜質(zhì)的方式，并晾置10 min后進入表面清潔工序。

在進行表面清潔時，用無紡布蘸取少量Sika Aktivator 205清洗劑清潔粘接面，沿一個方向手工擦拭表面至無油污、無灰塵，晾置至溶劑完全揮發(fā)，防止粘接面二次污染。然后進入刷底涂工序。

使用Sika primer 206G+P底涂前要徹底搖勻，聽到溶劑瓶里的鋼珠“咔噠咔噠”的響聲，取適量底涂倒入容器瓶中，用毛刷蘸取底涂劑在基材表面薄薄涂刷一層，要均勻，無漏涂。晾置30 min至完全揮發(fā)后再進入涂膠工序。

涂Sikaflex-265R聚氨酯膠時應(yīng)注意：①使用防護膠帶對粘接密封零部件四周進行防護，防護膠帶按順序朝一個方向緊密貼實在粘接面邊緣，膠帶邊緣要豎直、無缺口，表面平整、無氣泡，防止涂膠時污染其他表面；②依據(jù)涂膠部位寬度切割膠嘴，將膠嘴伸入粘接密封部位底部，均勻連續(xù)注入粘接劑膠條，以防止裹進氣泡或產(chǎn)生空腔；③使用合適的刮板修飾粘接劑表面，保證膠層表面平整、光滑和細膩；④粘接劑表面修飾完成后，立即撕去防護膠帶，防止邊緣因膠表干產(chǎn)生毛刺；⑤前窗打膠后至少48 h后才能移動車輛。

打完膠的前窗玻璃粘貼“密封膠未干，請勿觸摸，請勿移車”等警示標(biāo)簽。

涂膠操作方法直接影響到膠層的質(zhì)量和外觀。以下是粘接施工工藝：

（1）膠嘴制作

圖1 膠嘴切割Fig.1 Cutting of adhesive dispensing nozzle

（2）涂膠形狀

a、膠體形狀——三角形相對最佳，減少裹氣。

b、膠層厚度——5～10 mm（車窗玻璃長度在1.5 m時，膠層厚度一般為5 mm；車窗玻璃長度在3.0 m時，膠層厚度一般為10 mm）。

（3）涂膠注意事項

a、填縫避免裹氣，膠嘴要伸到縫隙的底部，速度不宜太快、要均勻。

b、膠未固化時應(yīng)避免接觸有機溶劑，如玻璃水、乙醇等，避免出現(xiàn)表面發(fā)粘現(xiàn)象。

c、季節(jié)、溫濕度變化對固化速度的影響：夏季、高溫高濕環(huán)境，表干快，注意刮平節(jié)奏；冬季、低溫環(huán)境，固化速度減慢，增加固化時間。

4 結(jié)束語

公司通過引進阿爾斯通電力機車前窗玻璃粘接技術(shù)，對其進行消化吸收并加以改進，優(yōu)化了施工工藝，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，使得電力機車前窗玻璃粘接密封質(zhì)量不斷提高，延長了電力機車前窗玻璃的密封性能和使用壽命。經(jīng)過實踐運行的檢驗，得到了鐵路客戶的一致好評。該項技術(shù)的成功應(yīng)用為進軍國際市場，達到國際一流粘接水平增添了技術(shù)儲備。

[1]張玉龍.粘接技術(shù)手冊[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2001.

[2]曾湘江.高速電力機車前窗結(jié)構(gòu)探討[J].電力機車與城軌車輛,1998,21(3):1-4.

[3]金希紅.粘接技術(shù)在電力機車中的應(yīng)用[J].電力機車與城軌車輛,2003,26(2):28-29.

[4]翟海潮.工程膠粘劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

Application of polyurethanes adhesive in bonding and sealing of front window glass of electric locomotive

SI Wan-qiang, JIAO Jin-ming, LIU Ming, YANG Xu-hong, LI Xian-feng
(CRRC Datong Co., Ltd., Datong, Shanxi 037038, China)

This paper introduced the sealing technology of front window glass of the electric locomotive by using single component polyurethanes adhesive, the connection forms of front window glass, the bonding process method and the sizing technique in the process. At last a detailed adhesive bonding process description of the cab front window glass was illustrated.

adhesives; bonding techniques; electric locomotive; glass bonding; construction technology

TQ433.4+32

A

1001-5922（2017）12-0066-03

2016-09-27

司萬強（1981-），男，高級工程師，從事電力機車涂裝和粘接工藝工作。E-mail：28937831@qq.com。