軌道客車車頂復(fù)合材料板粘接工藝質(zhì)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(fù)合材料板粘接工藝的方法，通過研究車頂復(fù)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(guān)鍵詞：軌道客車；復(fù)合材料板；粘接；工藝；質(zhì)量提升

1前言

隨著城市軌道客車的作為環(huán)保型交通工具的廣泛應(yīng)用，膠粘劑和膠接技術(shù)在車輛制造技術(shù)的快速發(fā)展。采用復(fù)合材料制造軌道客車的車頂板，充分發(fā)揮復(fù)合材料自身優(yōu)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(jù)車體鋼結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料的特性，采用粘接作為車頂復(fù)合材料板和鋼結(jié)構(gòu)的連接方式。采用正確的粘接工藝，提升粘接施工質(zhì)量，在保證車輛設(shè)計結(jié)構(gòu)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(shù)是化學連接技術(shù)。膠粘劑涂覆在被粘接物的表面后，經(jīng)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(chǎn)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(jīng)過一定時間的固化后，完成被粘物的固定。【1】【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(shè)計結(jié)構(gòu)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(huán)境放置1天；在溫度70℃，95%環(huán)境中放置7天，室溫下放置2小時，溫度23℃，濕度50%。

標準依據(jù)：DVS1618。

試驗設(shè)備：可程式環(huán)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(diào)控溫和除濕；加濕設(shè)備控溫。

場地具有獨立封閉的打磨區(qū)域。

場地具備除塵通風設(shè)備（除塵濾芯可過濾PM10以上的粉塵顆粒物）。

場地應(yīng)具備無游離硅原子物質(zhì)。

3.1.3原材和基材準備

車頂復(fù)合材料板應(yīng)在粘接面貼附不轉(zhuǎn)移隔離紙。

車體不銹鋼表面應(yīng)完成除銹處理。

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

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(yīng)更換擦拭紙，清潔需要保證擦除表面的油脂和灰塵等雜質(zhì)。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(fù)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(yīng)更換擦拭紙。

3.3施膠

3.3.1制作限位塊

根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)要求，車頂復(fù)合材料板和車體鋼結(jié)構(gòu)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(shù)寬度10mm，高度10mm，長度100mm，固化7天，用壁紙刀和鋼板尺制作規(guī)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(jié)構(gòu)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(diào)平，調(diào)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(fù)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(fù)合板的粘接。

3.3.4施膠

施膠位置車體鋼結(jié)構(gòu)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(fù)合頂板

采用特制吊運工裝，將車體復(fù)合頂板吊起，預(yù)放置車頂鋼骨架上方。

3.4.2安裝車頂復(fù)合材料板

將車頂復(fù)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(jié)構(gòu)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(qū)域有順序的敲擊車頂復(fù)合材料板表面。

3.4.3安裝時間

安裝車頂復(fù)合材料板的時間從施膠開始計時，需要在13分鐘以內(nèi)完成安裝。

3.4.4固定車頂復(fù)合材料板

用15kg壓塊在車頂復(fù)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(huán)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(fù)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(fù)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(fù)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(jīng)測試，確定13min作為粘接操作時間。

5 結(jié)論

通過對軌道客車頂復(fù)合材料板粘接工藝方法的研究，掌握了復(fù)合材料作為車體頂板的組裝方法，提升粘接質(zhì)量，保證產(chǎn)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(zhì)的復(fù)合材料提供了有效的方式和方法。

參考文獻

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[2]張向宇.膠黏劑分析與測試技術(shù)【M】.北京：化學工業(yè)出版社，2004

[3]顧繼友.膠接理論與膠接基礎(chǔ)【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）