一種雙層軌道客車的地板結(jié)構(gòu)及地板布鋪裝工藝

劉金鳳

(中車唐山機(jī)車車輛有限公司 河北 唐山 064000)

軌道客車地板系統(tǒng)是車輛內(nèi)飾的重要組成部分，要求地板結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足適當(dāng)?shù)脑胍簟⒄饎?、?qiáng)度及防火要求。同時作為乘客行走界面和可視面，要求其表面材質(zhì)具有防滑耐磨、抗壓、美觀實用等特性[1]。本文主要介紹一種雙層軌道客車的地板結(jié)構(gòu)及選材，闡述表面地板布的鋪裝工藝方法。

1 雙層客車地板系統(tǒng)

與普通軌道車輛相比，雙層客車分為上層地板系統(tǒng)和下層地板系統(tǒng)兩部分，如圖1所示。地板系統(tǒng)的組成一般包括地板支撐件、地板和地板布三部分[2]。上層地板結(jié)構(gòu)類似于常見的單層地板結(jié)構(gòu)[3]，下層地板結(jié)構(gòu)則需要在車體地板上鋪設(shè)一層中間地板，在中間層地板上鋪裝地板布。

下層地板系統(tǒng)采用了傳統(tǒng)的固定式結(jié)構(gòu)[2]，地板橫梁和中間層地板的固定方式采用了粘接連接工藝。隨著新材料的廣泛應(yīng)用，粘接技術(shù)以其特有的連接廣泛基材的優(yōu)勢被越來越多地應(yīng)用在軌道車輛的結(jié)構(gòu)連接中[4-5]。

1.1 地板結(jié)構(gòu)

上層地板結(jié)構(gòu)類似于單層地板結(jié)構(gòu)，即在車體地板上直接鋪裝地板布[3]。但在該結(jié)構(gòu)中，在鋁型材地板上增加了自流平層，提高地板布的平面度，同時起到一定的減震降噪作用。鋁地板系由鋁型材拼焊而成，表面增加底漆層，起到防腐蝕的功能。自流平層厚度約2 mm，一定程度上提高了旅客的行走舒適度。自流平層上覆蓋地板布，如圖2所示。

圖1 車輛橫斷面圖

1—地板布；2—自流平層；3—鋁型材地板。圖2 上層地板結(jié)構(gòu)

下層地板結(jié)構(gòu)是在車體地板上布置不銹鋼地板支撐梁，然后將復(fù)合地板通過膠黏劑粘接到地板支撐梁上，如圖3所示。復(fù)合地板之間存在搭接結(jié)構(gòu)，膠層厚度均通過調(diào)整墊塊輔助控制。復(fù)合地板之間的接縫使用調(diào)平膠填平，在復(fù)合地板表層覆蓋地板布。從圖1可以看出，下層地板中間過道區(qū)域為U型結(jié)構(gòu)，在直角銜接處增加了弧形鋁導(dǎo)槽過渡，如圖4所示。

圖3 下層地板結(jié)構(gòu)

圖4 下層地板U型區(qū)結(jié)構(gòu)

1.2 地板選材

在該項目中下層地板使用了復(fù)合材料地板(見圖5)，具有優(yōu)良的防火、高強(qiáng)度及輕量化的功能。復(fù)合地板的表層是酚醛樹脂浸漬的玻璃纖維增強(qiáng)酚醛表皮，中間以巴沙木內(nèi)芯為主，增加增強(qiáng)模塊與樹脂共筑而成。該類型復(fù)合材料屬于北美市場成熟產(chǎn)品，近年來隨著新車型的開發(fā)，復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣泛，酚醛表層的復(fù)合地板在國內(nèi)的軌道車輛上也開始逐漸應(yīng)用[6-8]。

圖5 復(fù)合地板結(jié)構(gòu)

1.3 地板布選材

常用的地板布有橡膠和PVC地板布，根據(jù)不同項目需求，選擇不同的材料。在該項目中選擇的地板布是由乙烯基材料和石英石、氧化鋁、碳化硅等填料組合而成，并采用多層纖維增強(qiáng)材料以控制穩(wěn)定性。該地板布背面即粘接面為毛氈層。

地板布的主要機(jī)械性能參數(shù)如表1所示。

表1 地板布性能參數(shù)表

1.4 膠黏劑選型

地板系統(tǒng)中的粘接接頭有地板粘接、地板布粘接、自流平、地板接縫密封，其接頭信息及膠黏劑選型如表2所示。

表2 地板布機(jī)械性能參數(shù)表

地板粘接選用了對不銹鋼及復(fù)合地板等基材有良好黏接性能的硅烷改性聚氨酯，硅烷改性聚氨酯綜合了聚氨酯膠黏劑和硅膠的優(yōu)良性能，具有優(yōu)異的耐高溫、防潮、防水、防紫外線、耐輻射、耐油和耐溶劑等優(yōu)異性能，并且無毒無味，符合環(huán)保要求。

地板布粘接選用了雙組分聚氨酯，該類型膠黏劑在地鐵等城市軌道客車上有廣泛應(yīng)用，對多種類型的基材具有良好的粘接性能。該類型膠黏劑不含溶劑，環(huán)保性能符合要求。

自流平地板的主要功能是利用膠黏劑本身的流動性提高鋁合金地板的平面度，填平鋁合金地板由于焊接熱影響而造成的部分變形。同時增加自流平地板可適當(dāng)提高行走舒適度。

地板接縫密封選用了雙組分聚氨酯，對地板不平處或縫隙具有一定的填縫能力。

2 特殊過程能力確認(rèn)

粘接過程因不能通過常規(guī)的非破壞性檢測手段檢驗粘接質(zhì)量，只能通過破壞部件達(dá)到檢驗的目的，因此被列為特殊過程。特殊過程的工序在正式開工生產(chǎn)之前需要進(jìn)行特殊過程能力確認(rèn)，以確保工藝方法的可靠及粘接性能良好。

2.1 地板粘接接頭

地板粘接涉及到不銹鋼和復(fù)合地板兩種基材，表面處理方式為先清潔后活化，按照DVS1618的要求進(jìn)行常溫生產(chǎn)環(huán)境下的膠條剝離測試。分別在樣板上涂打膠條，在生產(chǎn)環(huán)境下固化7天以后檢測。檢測結(jié)果如圖6所示，樣板的膠條剝離檢測結(jié)果均為膠黏劑內(nèi)聚破壞，且內(nèi)聚破壞面積大于95%，達(dá)到1級，粘接合格。

圖6 地板粘接試驗樣板檢測結(jié)果

2.2 地板布粘接接頭

地板布粘接接頭涉及到的基材較多，包括復(fù)合地板、不銹鋼、碳纖維及自流平地板等基材。其中除復(fù)合材料地板表面不可打磨外，其他地板表面均需要先經(jīng)過打磨處理，再進(jìn)行清潔，注意地板布粘接面因為毛氈層不可使用清潔劑。制作用于特殊過程能力確認(rèn)的樣板，固化7天后進(jìn)行破壞性檢測，檢驗粘接效果。檢測結(jié)果如圖7所示，破壞類型為非黏附破壞或地板布基材破壞，粘接合格。

圖7 地板布粘接試驗樣板檢測結(jié)果

2.3 自流平粘接接頭

自流平確認(rèn)過程制作了4 m ×4 m的樣板，更好地驗證刮涂性能及流平性能。施工過程中使用特定的大刮板及消泡輥，并進(jìn)行分區(qū)分塊流平，以確保整體平面度，結(jié)果如圖8所示，整體平面度較好。在固化3天后進(jìn)行打磨測試，在此時打磨，膠黏劑固化程度允許踩踏施壓，但未達(dá)最終強(qiáng)度，易打磨，時間越長，固化程度越高，則不易打磨。

圖8 自流平試驗結(jié)果

3 地板布鋪裝工藝

該項目上層地板布的鋪裝為常規(guī)的平面結(jié)構(gòu)，設(shè)計為3幅地板布拼接鋪裝而成，工藝過程與其他雙組分地板布膠的施工過程相同，工藝相對成熟[9]。下層地板同樣分為3幅鋪裝，兩側(cè)各一幅，中間U型區(qū)域為一幅。地板布的鋪裝不同之處在于下層地板U型區(qū)域的地板布鋪裝。

3.1 U型區(qū)域鋪裝難點

U型區(qū)域地板布鋪裝難點如下：

(1)該區(qū)域包括了豎立面、圓弧倒角、平面三種結(jié)構(gòu)，地板布膠黏劑使用的雙組分膠，其初始強(qiáng)度建立時間較慢，不能及時固定地板布。地板布膠黏劑的相關(guān)施工時間參數(shù)如表3所示。

表3 地板布膠黏劑時間參數(shù)表

(2)整幅通長13 m的方向上使用一幅完整的板布鋪裝，無分塊，大大增加了施工難度。

(3)地板布材質(zhì)較硬，施工過程中不易調(diào)整，易在展開過程中出現(xiàn)褶皺。

3.2 解決措施

針對上述問題，在以往使用雙組分膠黏劑鋪裝地板布的基礎(chǔ)上，改進(jìn)工藝方法，并增加壓固工裝以保證地板布和膠黏劑及地板的密貼。具體工藝要點如下：

(1)在鋪裝前首先進(jìn)行樣裝，樣裝時同時在橫縱方向上標(biāo)記基準(zhǔn)點，至少兩處以上，以保證正式安裝時地板布鋪裝到預(yù)定位置。使用整幅地板布的中心線對標(biāo)，確保地板布兩端的基準(zhǔn)點在一條直線上。若在正式安裝時發(fā)生偏移，因U型結(jié)構(gòu)的問題，易造成地板布在局部地區(qū)出現(xiàn)集中褶皺，很難調(diào)整。

(2)U型區(qū)域整體同時施膠，晾膠后再鋪裝地板布。

(3)鋪裝時多人將地板布抬起對折，對標(biāo)鋪裝標(biāo)記，由中間向兩邊放置，過程中應(yīng)注意控制，不得形成地布硬褶皺和變形。將地板布鋪裝到原樣固定位置。

(4)位置固定后，倒角區(qū)域地板布使用熱風(fēng)槍加熱，使地板布受熱可彎曲，以地板布表面溫度不燙手為宜，不得出現(xiàn)過熱損壞地板布的現(xiàn)象。

(5)邊加熱邊搟壓，由中間向兩邊推進(jìn)，使用軟木推板和三段式壓輥，確認(rèn)中間過道區(qū)域無鼓包，粘接貼實。對倒角處著重?fù){壓，確保倒角過渡區(qū)域貼實。對兩側(cè)立面搟壓，保證無鼓包或虛粘。

(6)從混膠開始計時，2 h左右時再次全面搟壓地板布，此時膠黏劑初黏增加，通過搟壓將鼓包和虛粘部位貼實。3 h后4 h內(nèi)再次檢查確認(rèn)，保證無鼓包，并及時清理殘膠。

(7)施加壓固工裝[10]，如圖9所示，首先在倒角處放置圓管擠壓件，弧度與地板匹配，然后放置支撐擠壓件貼合豎立面，最后放置施重擠壓件同時擠壓豎立面和倒角處。工裝同時將平面、倒角、立面處壓緊。保持到12 h后可撤離。

1—圓管擠壓件;2—支撐擠壓件;3—施重擠壓件。圖9 地板布壓固工裝

4 結(jié)束語

隨著市場需求的多樣化，新車型不斷增加，而多種新型復(fù)合材料的應(yīng)用也產(chǎn)生了與以往傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的新設(shè)計。本項目的地板系統(tǒng)與平面地板系統(tǒng)區(qū)別明顯，通過改進(jìn)工藝方法及制作工裝實現(xiàn)了地板布的鋪裝。該設(shè)計結(jié)構(gòu)和工藝實施方法可為雙層軌道客車地板系統(tǒng)的設(shè)計及工藝實現(xiàn)提供參考。