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胶粘剂在轨道交通车辆上的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-03-11  浏览次数:60
 中国人口众多、内陆深广,解决大规模人口流动问题,最安全、最快捷、最经济、最环保、最可靠的交通方式是轨道交通。作为国家的一项长远战略性投资,中国轨道交通在进入新世纪后呈跨越式发展,已愈发体现出其对国民经济发展的重要推动作用。胶粘剂依靠其独特优异的功能及作用,在轨道交通领域得到广泛的应用。胶粘剂可以实现同种和异种材料(包括金属与非金属)的连接,解决其他工艺方法(如焊、铆等)难以实现的连接。施工通常在常温下进行,可有效消除零部件因受热产生变形、应力集中等工艺缺陷。

1 地铁车辆胶粘剂的选用原则

在选择轨道交通车辆胶粘剂时,需考虑以下问题:

①性能要求:在性能上满足轨道交通车辆组成成分的技术要求,同时在检修周期内保证性能的绝对可靠性。

②工艺要求:必须充分满足轨道交通车辆的制造工艺条件。例如粘接的材料、胶粘剂使用时环境的温湿度、操作环境的温湿度、表面处理的方式、胶粘剂固化时间和生产节拍的关系等,这些都要满足车辆制造工艺的要求。

③环保要求:作为新型交通工具的组成部分,胶粘剂固化后不能挥发对人体有害的成分,在生产过程中,必须尽量减少对人体有害成分的产生。

2 胶粘剂在轨道交通车辆上的应用概况

从整个轨道车辆的制造过程及各个工序的生产对胶粘剂功能要求,可以归纳为:①结构粘接;②密封;③防松;④防电化学腐蚀;⑤其他功能性应用如导电、抗咬合等等。

2.1 粘接

司机室前档风玻璃、侧窗玻璃采用粘接工艺,粘接与传统胶条或铆接相比外观美观大方,可视性强。当玻璃在受到外力的冲击和振动影响时,胶粘剂为弹性体,能够缓解这种压力。所以对胶粘剂的拉伸强度、剪切强度以及断裂伸长率要求较高,由于受太阳照射的影响,对防紫外线能力、耐湿热抗老化的能力有较高要求。玻璃粘接拉伸强度要求大于6 MPa,剪切强度要求大于0.3 MPa,断裂伸长率要求大于350 %。目前常用的PU胶粘剂有SIKA265、汉斯曼5902、汉高8590、MS胶粘剂有ISR7008。

地板布的粘接。地板布材料一般采用橡胶或PVC材料,考虑到车辆的维修,板布与铝蜂窝地板的粘接强度不能过高,否则车辆维修时不能轻易拆除,给维修工作带来不便。剥离强度一般要求0.5~5 N/mm。通常采用双组分聚氨酯或双组分环氧胶粘剂,常用的胶粘剂为汉高UK88,R710,SIKA7100。针对竖直地板布的粘接,因竖直面难以施加压力,一般采用触变性较好、固化速度较快的双组分硅烷胶粘剂,如ITW4100、回天7938胶粘剂。

地板橡胶座与车体的粘接以及车内顶板、墙板加强筋的粘接。地板橡胶座是为增加乘客的舒适性而设置的弹性体,本身主体结构为三元乙丙橡胶,地板下平面硫化有3 mm厚的铝板,考虑到承受压应力的受力状况,该处胶粘剂一般采用高模量、高强度结构胶粘剂;车内顶板、墙板加强筋是为了加强顶板、墙板刚性设置的角型型材或板型型材,也是采用高模量、高强度结构胶粘剂。考虑生产节拍,一般选择固化速度较快的双组分丙烯酸酯胶粘剂,如ABNEN8088,LORD406,ITWMA830。

一些临时性的小部件固定,例如一般垫片的粘接或者定位块的粘接,要求固化速度比较快,易于操作。常常采用α-氰基丙烯酸酯(瞬干胶),如HS401、HS406、乐泰401、406。广告框的粘接一般采用压敏胶,如VHB4945。

2.2 密封

轨道交通车辆司机室前档风玻璃、侧窗玻璃与车体之间需要密封。考虑到气候的影响,要求选择的胶粘剂具有较好的耐紫外线、耐酸碱能力,常用的胶粘剂有SIKA265、汉斯曼5901、ISR7003、MS939等。车内装饰件的密封,例如门槛的密封、电器柜下部的密封、座椅下部的密封,基于车体内部使用,要求环保性好,通常采用普通聚氨酯胶粘剂,如SIKA221;车体其他部位的密封,例如焊缝的密封、塞拉门门框、门脚的密封、司机室连挂处的密封,根据实际情况选用不同颜色的耐紫外线胶粘剂,例如SIKA521UV等;车体下部的密封,考虑到车下电气部件较多,防火性能等级要求较高,采用防火等级较高的胶粘剂,如FR939。针对轨道交通车辆的管路连接部分有空气管路、水管等部件,为了防止因冲击或震动而导致松动和泄露等问题,增加管接头的密封效果,一般采用厌氧胶粘剂进行密封,如乐泰577,乐泰542。

2.3 防松

轨道车辆部件的连接除了焊接、粘接、铆接,还有一种连接方式就是螺栓连接。螺栓螺母通过螺纹之间的摩擦力实现部件的紧固。使螺纹松动的原因是由于加在螺栓上的外部径向力矩,大于自锁力矩。为了减少松脱,增加自锁力矩,通常在螺母和螺栓之间涂上螺纹锁固剂。在车辆的制造过程中,使用螺纹锁固剂的地方很普遍。一般情况下M6及M6以上的螺纹连接都涂有螺纹锁固剂。需要重复拆卸的地方采用中强度的螺纹锁固剂,例如所有内部装配常用的螺纹锁固剂H243。一般不拆卸的地方或要求较高的地方采用高强度螺纹锁固剂,例如车下制动模块的安装、空压机模块的安装等等,常用的螺纹锁固剂有H271、乐泰271。

2.4 防电化学腐蚀

在车辆的制造过程中,最常用的工程材料是金属。常见的金属腐蚀有物理腐蚀、化学腐蚀和电化学腐蚀,其中电化学腐蚀是最主要也是最严重的一类腐蚀。电化学腐蚀是因为2种不同材料在接触时存在电位差,而**的环境起到催化剂的作用,加速电化学腐蚀的发生。解决电化学腐蚀通常的方法就是用丁基类胶粘剂完全隔离2种不同的金属,例如铝合金车体与不锈钢零部件之间、铝合金车体与碳钢零部件之间、不锈钢车体与碳钢零部件之间常用H4006隔离。

2.5 其他功能性应用

车辆制造过程中接地线装置处涂有导电胶,在车辆转向架空气弹簧与车体接触部位涂有抗咬合胶粘剂乐泰767,还有不锈钢修补剂和铝合金修补剂等等。

3 粘接工艺

粘接质量的好坏与胶粘剂的质量有关,也与粘接工艺紧密相连。通常的施工工艺为:清洁→打磨→清洁→涂胶→固持。粘接之前对粘接面进行清洁,清除表面的油污等杂质;第2步为对粘接面进行打磨,清除表面的氧化层或污染层,打磨手法按照45°角交叉打磨;第3步为清洁,清除打磨产生的灰尘及碎屑;第4步为涂胶,按照不同胶粘剂类型、采用不同的方法在粘接面上涂胶,如侧窗玻璃的粘接采用涂三角的方法,地板布粘接采用A2刮板刮涂的方法,地板座的粘接采用之字形状的方法等等;第5步固持,把被粘接物贴合在一起,然后采用工装设备使之保持贴合时的状态,持续固化到一定时间,最后拆除工装设备。

4 胶粘剂的局限性

1)粘接质量容易受各种因素的影响。最典型的是环境因素,例如温、湿度,随着温度的升高,胶粘剂的表干时间缩短,可操作时间也会相应缩短,如果可操作时间控制不好,就会产生粘接质量隐患,粘接的零部件就会脱落。

2)无损检测还不成熟,粘接的可靠性较差。一般都是进行破坏性试验,周期性长、浪费试件、时间、资金。

3)被粘接零部件需要表面处理,粘接工艺要求严格,如果被粘接表面清洁不到位,被粘接的零部件就会脱落。

4)粘接体系还不完善,胶粘剂力学性能和耐老化性能的研究与金属材料相比还不成熟。

5)零部件粘接后大部分情况下无法拆开,在车辆进行维护保养或大修时比较困难。

所以粘接方式在很多方面还不能完全替代传统的连接方式。

5 结语

随着轨道交通工业的发展,对胶粘剂的性能要求也越来越高,除了强度之外,耐老化性、环保性、操作工艺等等都会逐步提出新的要求。针对行业标准欠缺现状,需要规范性能测试方法,建立完善的质量保证体系,以保证胶粘剂在轨道交通车辆上的应用效果更好,范围更广

 

 
 
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