淺析粘接技術(shù)在軌道交通裝備制造行業(yè)的應(yīng)用

王瓊 王彩珍 盛文剛

摘 要：鐵路客車是旅客運(yùn)輸?shù)闹匾夹g(shù)裝備，為使其在運(yùn)行中性能良好、安全可靠，滿足車輛舒適性、輕量化的要求，需要不斷引進(jìn)新技術(shù)，推廣新工藝，本文闡述了近年來廣泛推廣的粘接技術(shù)特點(diǎn)，分析了粘接技術(shù)與傳統(tǒng)鉚接、焊接的主要區(qū)別，介紹了粘接技術(shù)在軌道交通裝備制造行業(yè)中的應(yīng)用及工藝控制。

關(guān)鍵詞：軌道交通;粘接技術(shù);工藝控制

1 概述

乘客的心理體驗(yàn)決定了鐵路客運(yùn)的運(yùn)輸質(zhì)量，而車廂內(nèi)部環(huán)境即內(nèi)裝的設(shè)計(jì)美觀度、實(shí)用度與乘客的使用方便性是存在對(duì)應(yīng)關(guān)系的，內(nèi)飾造型美觀多樣的要求推動(dòng)采用多種類復(fù)合材料，復(fù)合材料的不可焊接性及車輛輕量化要求，凸顯出應(yīng)用粘接連接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1.1 粘接密封技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

粘接適用的材料多，如非金屬及其復(fù)合材料具有造型美觀、成型工藝簡單、重量輕、比剛度大等優(yōu)點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)車輛輕量化及內(nèi)飾人性化。

粘接避免了鉚接、焊接、螺釘連接存在的應(yīng)力集中問題，應(yīng)力分布均勻，且可防止不同材料間可能存在的電化學(xué)腐蝕。

粘接適應(yīng)的范圍廣，可用于小區(qū)域不方便操作處的連接，用于大部件時(shí)可避免大面積焊接引起的材料變形。

膠粘形成后的彈性特點(diǎn)，使其具有部分減震、降噪、隔音性能。

功能一體化，可使用模塊化組裝技術(shù)。

避免螺釘連接時(shí)的穿孔損傷，不需破壞性加工原材料，保持零部件材料特性。粘接相比焊接可避免焊接加熱影響。

1.2 粘接密封技術(shù)的缺點(diǎn)

高低溫時(shí)存在失效隱患，膠粘劑在溫度過高時(shí)會(huì)變軟溫度過低時(shí)會(huì)變脆，粘接性能隨時(shí)間也會(huì)發(fā)生變化，使用壽命受環(huán)境氣候影響。

材料表面可能需要進(jìn)行要求較高的特殊處理后才能進(jìn)行粘接。

粘接操作環(huán)境要求高，只可以在特定溫濕度、清潔度要求的施工條件下進(jìn)行，甚至需設(shè)立獨(dú)立車間。粘接劑均有固化條件及時(shí)間要求，在溫度低或濕度小的情況下固化慢，影響整體工序設(shè)置。

原材料粘接后一般不能輕易分離，無法調(diào)整或返工，對(duì)操作人員提出較高的資質(zhì)能力要求。

膠粘劑及其輔助材料等化學(xué)產(chǎn)品對(duì)人體有一定危害。

2 粘接密封技術(shù)的應(yīng)用

軌道交通客車內(nèi)飾零部件大量應(yīng)用粘接技術(shù)，包括地板布粘接、車窗粘接、車門粘接、頭罩粘接。

2.1 地板布粘接

地板布材質(zhì)有PVC和橡膠兩種，可覆蓋在膠合板、鋁板、不銹鋼板等地板表面。丁腈類溶劑型噴膠多用于鋁板及不銹鋼地板，其成本較高。膠合板地板與地板布粘接一般刮涂雙組份聚氨酯膠和雙組份環(huán)氧膠。

環(huán)氧樹脂膠、聚氨酯膠均屬于加成聚合型膠粘劑，兩種組份混合后固化立即開始，由外向內(nèi)，室溫條件下會(huì)持續(xù)幾天，加熱可加速固化。施工時(shí)需注意準(zhǔn)確的配比，否則將形成內(nèi)聚力缺陷，最終強(qiáng)度不足。

地板布粘接性能影響因素包括粘接基材表面處理、施工環(huán)境、操作人員技能等。一般要求金屬地板粘接面進(jìn)行打磨及清潔，地板布粘接面拉毛或網(wǎng)格處理，采用獨(dú)立封閉廠房控制施工溫濕度，初步固化期內(nèi)表面加壓并嚴(yán)控車上施工，操作人員經(jīng)培訓(xùn)且定期評(píng)定。

2.2 車窗粘接

（1）改性硅烷聚合物抗紫外線性能優(yōu)于聚氨酯，多用于車窗及擋風(fēng)玻璃粘接及密封，在其他汽車、船舶生產(chǎn)中的焊縫密封和連接得到廣泛應(yīng)用。聚硫膠也常用于高速動(dòng)車組車窗密封，施工時(shí)對(duì)溫濕度要求不嚴(yán)格，且可操作時(shí)間長。

（2）為了達(dá)到創(chuàng)造膠接條件、優(yōu)化膠接穩(wěn)定性、優(yōu)化粘附和潤濕性能的目的，必須對(duì)基材表面進(jìn)行處理，包括表面準(zhǔn)備如清潔、脫脂、鈍化，表面前處理如擦拭、浸洗、脫脂，表面后處理如底涂、涂層、環(huán)境適應(yīng)等。

車窗安裝粘接基材包括玻璃、不銹鋼、表面噴涂的耐候鋼、鋁合金、玻璃鋼、PC板等。一般采用表面打磨、脫脂、涂底涂劑的方法。

2.3 其他粘接

（1）玻璃鋼材料可輕易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜造型，且質(zhì)輕強(qiáng)度高的特點(diǎn)，常用于列車頭罩設(shè)計(jì)。而玻璃鋼材質(zhì)與金屬材質(zhì)僅通過機(jī)械聯(lián)結(jié)時(shí)不能完全滿足要求，故多采用粘接聯(lián)結(jié)。

玻璃鋼頭罩安裝僅采用粘接結(jié)構(gòu)時(shí)，密封性好且應(yīng)力分布均勻，避免了焊接、鉚接局部變形。采用粘接和螺栓連接復(fù)合方式時(shí)，存在點(diǎn)連接應(yīng)力集中缺陷，但優(yōu)點(diǎn)在于具有較強(qiáng)的質(zhì)量可靠性，操作經(jīng)驗(yàn)豐富，且可部分返工，同時(shí)兼顧了密封性。因此，實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)中多選擇膠接、螺接結(jié)合的連接方式。

（2）陶瓷纖維隔熱材采用水性丙烯酸水乳膠粘接固定，操作簡單，快速達(dá)到初固和最終強(qiáng)度，有利于后續(xù)工藝。

玻璃絲棉隔熱材采用氯丁噴膠粘接固定，室溫固化有較好的粘接性能，粘接建立速度快強(qiáng)度高，且操作簡易，無需工具工裝。

（3）車下發(fā)泡PE吸音材采用丁腈橡膠類粘接固定，初粘力大可室溫快速固化。膠膜柔性好，耐受沖擊和震動(dòng)，電性能好。防凍性能優(yōu)良、耐低溫性能好。

2.4 密封應(yīng)用

密封膠使用較多的是聚硫膠、聚氨酯類、MS改性硅烷類、硅酮類及硅橡膠類，主要用于焊縫密封、車窗密封盒車體密封。

車輛上段焊部位、車體與司機(jī)室頭罩連接處接縫、前照燈的密封，使用聚氨酯膠和MS膠，要求彈性好、耐紫外線老化、耐介質(zhì)性能好。

車底與車內(nèi)間穿線孔處氣密性保障，采用雙組份聚氨酯膠，可施工時(shí)間長，填充厚度大，且干燥后具有一定的彈性。

內(nèi)裝件之間接縫處防水性保障，采用聚氨酯膠和MS膠，耐水防霉、填充厚度大、彈性好。

3 厭氧膠的應(yīng)用

厭氧膠既可以用作密封也可以用作膠接，是一種單組分膠粘劑，只有在隔絕氧氣并與金屬接觸時(shí)才能固化，成為一種熱固性塑料。用于膠接具有能隔絕氧氣的幾何結(jié)構(gòu)的基材。

用于螺紋鎖固時(shí)可防止螺紋“松開”，且高強(qiáng)度系統(tǒng)只有在加熱>300°時(shí)才可能松開。保障了持久性，夾緊力穩(wěn)定，不松動(dòng)、脫落。螺紋間隙完全填充，增加摩擦面積的同時(shí)材料緊密配合避免生銹。

4 粘接過程工藝控制

軌道交通裝備制造中，一般將粘接設(shè)為重點(diǎn)質(zhì)量控制點(diǎn)，對(duì)粘接進(jìn)行特殊過程管理，從粘接結(jié)構(gòu)確定、膠粘劑的選擇、施工工藝策劃幾方面進(jìn)行設(shè)計(jì)及工藝控制，并對(duì)施工過程人、機(jī)、料、法、環(huán)、測各要素進(jìn)行全方位控制，保證粘接處于受控狀態(tài)，確保粘接質(zhì)量。

5 結(jié)論

本文描述了粘接技術(shù)在軌道交通客車制造中的應(yīng)用，并概括介紹了常見膠粘劑的具體應(yīng)用場景，隨著我國軌道交通運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展，粘接技術(shù)的廣泛應(yīng)用是必然趨勢(shì)，但因粘接技術(shù)施工工藝的特殊性，其應(yīng)用仍存在局限性，須進(jìn)一步研究粘接技術(shù)具體施工工藝和控制手段，讓粘接技術(shù)更好的促進(jìn)軌道交通裝備制造行業(yè)的發(fā)展。

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