不同材質(zhì)客車頂蒙皮與前后圍蒙皮接縫處理方案

陳中勝

(長沙市比亞迪汽車有限公司， 長沙 410116)

客車白車身可分為骨架和內(nèi)外蒙皮，其中外蒙皮根據(jù)車身裝配位置，可分為前/后圍蒙皮、側(cè)圍蒙皮和頂蒙皮[1-2]。前/后圍蒙皮和側(cè)圍蒙皮是客車的主要展示面，車身外觀要求高，而頂蒙皮主要起到隔斷、封閉作用。如果處理不好，容易出現(xiàn)車頂漏水的情況，為規(guī)避車頂漏水，對客車車頂結(jié)構(gòu)連接和接縫處理提出更高要求。本文針對鍍鋅鋼板、鋁合金、玻璃鋼等常見外蒙皮材質(zhì)，根據(jù)不同材質(zhì)前/后圍蒙皮與頂蒙皮之間的連接方式，分別剖析不同的接縫處理方案。

1 鋼前/后圍蒙皮與鋼頂蒙皮

此種搭配通常出現(xiàn)在鋼骨架+鋼蒙皮客車上，是目前各大客車廠主流白車身結(jié)構(gòu)。鋼前/后圍蒙皮與鋼頂蒙皮之間的連接方式如圖1(a)所示。

1) 安裝方式。各鋼骨架分片合裝前，為避免登高作業(yè)，鋼頂蒙皮先與鋼頂骨架焊接固定。合裝后，鋼前/后圍蒙皮再與前/后圍骨架焊接固定，在車身頂部，鋼前/后圍蒙皮壓在鋼頂蒙皮上方，再沿著兩類鋼蒙皮之間搭接縫滿焊。

2) 接縫處理方案。鋼前/后圍蒙皮與鋼頂蒙皮接縫先滿焊，焊縫打磨后整車電泳，電泳后利用原子灰(配合纖維灰)刮平焊縫區(qū)域。為進(jìn)一步提高焊縫密封的可靠性，通常在上述刮灰后再對前/后圍蒙皮與頂蒙皮的焊縫刮涂密封膠并覆蓋住焊縫。為兼顧整車效果美觀，通常密封膠僅覆蓋鋼前/后圍蒙皮與鋼頂蒙皮中部的平直焊縫，兩側(cè)弧度區(qū)域焊縫不刮密封膠。頂中部焊縫刮密封膠狀態(tài)如圖1(b)所示，頂兩側(cè)焊縫不刮密封膠狀態(tài)如圖1(c)所示。頂中部焊縫刮密封膠的做法是：以焊縫為中心刮涂一條密封膠，膠面兩側(cè)用紙膠帶遮蔽，紙膠帶內(nèi)側(cè)間距50～60 mm，兩側(cè)蓋住接縫且超出接縫覆蓋鋼蒙皮不低于20 mm，膠面呈弧形，中心膠厚3～5 mm，兩側(cè)邊緣膠厚1～2 mm。

(a) 鋼前/后圍蒙皮與鋼頂蒙皮

2 鋼前/后圍蒙皮與玻璃鋼頂蒙皮

此種搭配通常存在于鋼骨架+鋼蒙皮/玻璃鋼蒙皮客車上。玻璃鋼作為頂蒙皮材質(zhì)，使用情況較少，一般自帶涂層，以減少再次噴漆。玻璃鋼作為外蒙皮，多采用不飽和聚酯樹脂(本文主要介紹不飽和聚酯樹脂玻璃鋼)，采用手糊、SMC模壓、RTM等成型工藝，小批量時以手糊工藝為主，大量生產(chǎn)時采用SMC模壓或RTM工藝[3-4]。由于客車頂蒙皮兩側(cè)有弧度，中部為平整表面，所以常分為頂中蒙皮和頂側(cè)蒙皮(左右對稱)分片制作，然后再將分片蒙皮拼接[5]。由于頂側(cè)蒙皮有弧度，極少采用玻璃鋼蒙皮，僅頂中蒙皮采用玻璃鋼蒙皮。此種搭配前/后圍鋼蒙皮與頂側(cè)鋼蒙皮之間的連接方式同第一類鋼前/后圍蒙皮與鋼頂蒙皮，而與頂中玻璃鋼蒙皮的連接方式如圖2(a)所示。

1) 安裝方式。各鋼骨架分片合裝前，鋼頂側(cè)蒙皮先與鋼頂骨架焊接固定。合裝后，鋼前/后圍蒙皮再與前/后圍骨架焊接固定。車身電泳后，再在平臺上安裝頂中玻璃鋼蒙皮：先在鋼骨架和鋼蒙皮表面打粘接膠，再覆蓋玻璃鋼蒙皮，頂中玻璃鋼蒙皮搭接、壓住頂側(cè)鋼蒙皮、前/后圍鋼蒙皮，用鉚釘固定。

2) 接縫處理方案。通常鋼前/后圍蒙皮與玻璃鋼頂中蒙皮接縫多采用刮密封膠覆蓋。刮密封膠在玻璃鋼頂中蒙皮噴上底漆后進(jìn)行。刮膠方案相對簡單，但是鉚釘高于玻璃鋼蒙皮，玻璃鋼蒙皮又高于前/后圍蒙皮，再加上前/后圍蒙皮本身有弧度，為了保證車頂接縫密封，刮涂的密封膠通常偏厚，且膠寬在60 mm以上，但刮涂大寬度、高厚度的密封膠對員工技能要求高，不易操作。鋼前/后圍蒙皮與玻璃鋼頂中蒙皮接縫刮密封膠做法是：以接縫為中心刮涂一條密封膠，膠面兩側(cè)用紙膠帶遮蔽，紙膠帶內(nèi)側(cè)間距60～100 mm，一側(cè)蓋住接縫且超出接縫覆蓋鋼蒙皮不低于20 mm，另外一側(cè)覆蓋鉚釘且超出鉚釘邊緣至少20 mm(不滿足時擴(kuò)大膠寬)，膠面呈弧形，中心膠厚3～5 mm，兩側(cè)邊緣膠厚1～2 mm，其中鉚釘頭和臺階要提前刮涂密封膠，防止膠面出現(xiàn)空鼓、起泡等缺陷，如圖2(b)所示。特別提醒，在無涂層的基材表面刮涂密封膠，需要使用與密封膠配套的活化劑、底涂劑進(jìn)行前處理，以保證密封效果。

3) 推薦采用另外一種接縫處理方案：裱糊(即用不飽和聚酯樹脂結(jié)合玻璃纖維織物手工逐層鋪放，涂糊覆蓋臺階、鉚釘和接縫，一般涂糊2～3層玻璃纖維織物[6])+刮密封膠方案。玻璃鋼頂中蒙皮安裝好后，先裱糊覆蓋住鉚釘、前/后圍蒙皮與頂中玻璃鋼蒙皮接縫，再打磨平整、平順過渡。裱糊后在玻璃鋼頂中蒙皮和裱糊區(qū)域噴底漆，然后在鋼前/后圍蒙皮表面裱糊層邊緣，覆蓋一條密封膠，防止裱糊層與鋼蒙皮之間粘接失效、開裂。車頂中部裱糊層邊緣刮密封膠做法是：以鋼蒙皮表面裱糊層邊緣為中心刮涂一條密封膠，膠面兩側(cè)用紙膠帶遮蔽，紙膠帶內(nèi)側(cè)間距50～60 mm，膠面呈弧形，中心膠厚3～5 mm，兩側(cè)邊緣膠厚1～2 mm，如圖2(c)所示。相比頂中僅刮密封膠方案，此處理方案采用兩種材料先后覆蓋鋼前/后圍蒙皮與玻璃鋼頂蒙皮之間的接縫，接縫密封更加牢固、可靠，另外將接縫刮密封膠從復(fù)雜、不平表面刮膠優(yōu)化為平整表面刮膠，避免刮涂大寬度、高厚度的密封膠，降低刮膠作業(yè)難度。

(a) 鋼前/后圍蒙皮與玻璃鋼頂中蒙皮

3 玻璃鋼前/后圍蒙皮與鋼頂蒙皮

此種搭配通常出現(xiàn)在鋼骨架+鋼蒙皮/玻璃鋼蒙皮客車上。前/后圍蒙皮采用玻璃鋼，適用于小批量車或者試制車，此類客車若采用鋼前/后圍蒙皮，模具成本高，造成單車生產(chǎn)成本偏高[7]。玻璃鋼前/后圍蒙皮與鋼頂蒙皮之間的連接采用頂側(cè)對接+頂中搭接方式，如圖3(a)所示。因頂側(cè)弧形易造成蒙皮與骨架不貼合，裝配困難，為降低裝配難度，頂側(cè)采用對接方式。

1) 安裝方式。各鋼骨架分片合裝前，鋼頂蒙皮先與鋼頂骨架焊接固定。合裝后整車電泳，電泳后安裝玻璃鋼前/后圍蒙皮，安裝時先在玻璃鋼與鋼骨架接觸面打粘接膠，再打鉚釘固定。

2) 接縫處理方案。玻璃鋼前/后圍蒙皮與鋼頂中蒙皮搭接，同鋼前/后圍蒙皮與玻璃鋼頂中蒙皮搭接一樣，都是玻璃鋼蒙皮壓住鋼蒙皮鉚接固定，接縫處有明顯的臺階，接縫處理方案優(yōu)先選用裱糊+刮密封膠方案，如圖3(b)所示。

玻璃鋼前/后圍蒙皮與鋼頂側(cè)蒙皮對接，僅鉚釘高出蒙皮，采用常規(guī)膠厚覆蓋對接縫。頂側(cè)對接縫刮密封膠在玻璃鋼前/后圍蒙皮噴上底漆后進(jìn)行，具體刮膠做法：以接縫為中心刮涂一條密封膠，膠面兩側(cè)用紙膠帶遮蔽，紙膠帶內(nèi)側(cè)間距50～60 mm，一側(cè)蓋住接縫且超出接縫覆蓋鋼蒙皮不低于20 mm，另外一側(cè)覆蓋鉚釘且超出鉚釘邊緣至少20 mm(不滿足時擴(kuò)大膠寬)，膠面呈弧形，中心膠厚3～5 mm，兩側(cè)邊緣膠厚1～2 mm，如圖3(c)所示。考慮到頂側(cè)弧度區(qū)域的玻璃鋼蒙皮與骨架不貼合，采用裱糊+刮密封膠方案(如圖3(d)所示)更可靠，只是刮膠后膠體凸起，影響車身的可視面美觀。此處裱糊后刮膠方案類似于鋼前/后圍蒙皮與玻璃鋼頂中蒙皮接縫裱糊后刮膠方案。

(a) 玻璃鋼前/后圍蒙皮與鋼頂蒙皮

4 玻璃鋼前/后圍蒙皮與鋁頂蒙皮

此種搭配通常出現(xiàn)在鋁骨架+鋁蒙皮/玻璃鋼蒙皮客車上。對于鋁骨架，通常前/后圍蒙皮不會采用鋼蒙皮，多采用玻璃鋼蒙皮，因此玻璃鋼前/后圍蒙皮加鋁頂蒙皮在鋁車身骨架客車上普遍存在。另外鋁車身骨架客車的頂骨架也在逐步推廣應(yīng)用異型鋁材[8]，此類異型鋁材可替代頂蒙皮左右兩側(cè)彎弧部分，外表面噴漆后可直接外露，這樣可解決彎弧的鋁頂側(cè)蒙皮難以生產(chǎn)、頂側(cè)蒙皮與頂骨架不貼合的困難。頂側(cè)采用彎弧的鋁蒙皮時，玻璃鋼前/后圍蒙皮插入鋁頂蒙皮與頂骨架之間，玻璃鋼蒙皮、鋁蒙皮相互疊合，對制作精度要求高。前/后圍蒙皮安裝時，若是頂側(cè)蒙皮弧度與前/后圍蒙皮弧度不匹配，前/后圍蒙皮就無法插入頂蒙皮下方，造成裝配困難。而頂側(cè)采用異形鋁材，頂側(cè)不易裝配的問題就迎刃而解，頂側(cè)異形鋁材與玻璃鋼前/后圍蒙皮之間的連接方式如圖4(a)所示。

1) 安裝方式。各鋁骨架分片(一般車架采用鋼車架)合裝前，鋁頂蒙皮先與鋁頂骨架(采用異形鋁材)鉚接固定。合裝后，再安裝前/后圍玻璃鋼蒙皮，安裝時先在玻璃鋼蒙皮與骨架貼合面打粘接膠，然后將其插入鋁頂蒙皮與鋁頂骨架之間，頂側(cè)搭接在頂骨架異形鋁材上，再打鉚釘固定。若頂骨架未采用異形鋁材，則鋁頂蒙皮完整覆蓋住頂骨架，前/后圍玻璃鋼車頂中部、兩側(cè)都插入鋁頂蒙皮與鋁頂骨架之間。

2) 接縫處理方式。鋁頂蒙皮壓住前/后圍蒙皮安裝，頂蒙皮邊緣高出前/后圍蒙皮，有明顯臺階，此類結(jié)構(gòu)只采用刮密封膠覆蓋臺階會非常困難，且刮膠后膠體易開裂。另外頂側(cè)采用刮密封膠覆蓋接縫，膠體凸起，也會影響車身可視面的美觀。因此無論頂側(cè)是否采用異形鋁材，對于前/后圍玻璃鋼與鋁頂蒙皮的接縫處理，都建議采用裱糊+刮密封膠方案，如圖4(b)所示。而為保證車身可視面美觀，頂側(cè)僅采用裱糊+不刮膠方案，如圖4(c)所示。其中頂中裱糊后刮密封膠做法是：以鋁頂蒙皮表面裱糊層邊緣、鋁頂蒙皮與玻璃鋼蒙皮搭接邊緣為中心各刮涂一條密封膠，膠面兩側(cè)用紙膠帶遮蔽，紙膠帶內(nèi)側(cè)間距50～60 mm，膠面呈弧形，中心膠厚3～5 mm，兩側(cè)邊緣膠厚1～2 mm。

(a) 玻璃鋼前/后圍蒙皮與鋁頂蒙皮、異形鋁材

5 玻璃鋼前/后圍蒙皮與玻璃鋼頂蒙皮

此種搭配通常出現(xiàn)在鋁骨架+玻璃鋼蒙皮的客車上，這種情況較少，玻璃鋼前/后圍蒙皮與玻璃鋼頂蒙皮之間的連接方式如圖5(a)所示。頂中和頂側(cè)的連接方式相同。

1) 安裝方式。各鋁骨架分片合裝前，玻璃鋼頂蒙皮先與鋁頂骨架鉚接。合裝后，再安裝前/后圍玻璃鋼蒙皮，安裝時先在玻璃鋼蒙皮與骨架貼合面打粘接膠，并打鉚釘固定。

2) 接縫處理方式。玻璃鋼頂蒙皮與玻璃鋼前/后圍蒙皮接縫采用裱糊方案，如圖5(b)所示。接縫兩側(cè)玻璃鋼蒙皮采用鉚釘固定，裱糊覆蓋接縫和鉚釘，需要涂糊3～6層，裱糊后玻璃鋼頂蒙皮與玻璃鋼前/后圍蒙皮外觀上連成一體，裱糊層結(jié)構(gòu)可靠，可不對玻璃鋼頂蒙皮與玻璃鋼前/后圍蒙皮接縫再額外刮密封膠。

(a) 玻璃鋼前/后圍蒙皮與玻璃鋼頂蒙皮

6 其他類型

隨著車身輕量化設(shè)計，近年來也有部分新材料作為客車外蒙皮使用，如雙環(huán)戊二烯樹脂(DCPD)[9-10]。

1) 安裝方式。安裝方式同玻璃鋼前/后圍蒙皮一樣，即本文第3部分玻璃鋼前/后圍蒙皮與鋼頂蒙皮、第4部分玻璃鋼前/后圍蒙皮與鋁頂蒙皮情形，其中的玻璃鋼前/后圍蒙皮由雙環(huán)戊二烯樹脂(DCPD)蒙皮替代。

2) 接縫處理方式。接縫處理只能采取刮密封膠覆蓋接縫和鉚釘，因為接縫處理時裱糊所用的樹脂、客車常規(guī)原子灰內(nèi)的樹脂會與雙環(huán)戊二烯樹脂(DCPD)蒙皮發(fā)生反應(yīng)，故而在蒙皮表面無法穩(wěn)固粘附，如圖6所示。因此其接縫處理無法采取裱糊方案，只能采用刮密封膠。

圖6 DCPD蒙皮表面裱糊層整片剝落狀態(tài)

此類結(jié)構(gòu)接縫刮密封膠具體做法是：以接縫為中心刮涂一條密封膠，膠面兩側(cè)用紙膠帶遮蔽，紙膠帶內(nèi)側(cè)間距60～100 mm，一側(cè)蓋住接縫且覆蓋蒙皮邊緣不低于20 mm，另外一側(cè)覆蓋鉚釘且超出鉚釘邊緣至少20 mm(不滿足時擴(kuò)大膠寬)，膠面呈弧形，中心膠厚3～5 mm，兩側(cè)邊緣膠厚1～2 mm，其中鉚釘頭、臺階、接縫一定要提前預(yù)刮涂密封膠，防止膠面出現(xiàn)空鼓、起泡等缺陷。

7 結(jié)束語

隨著越來越多新材料用作客車外蒙皮，再加上前/后圍蒙皮頂部可能出現(xiàn)特殊造型，前/后圍蒙皮與頂蒙皮之間的接縫處理方案需要有針對性地分析、策劃。但無論客車外蒙皮材料如何變化，基本要求還是要保證外蒙皮之間連接可靠，接縫處理材料與外蒙皮粘接牢固、穩(wěn)定性好，制造出安全可靠的客車。