动车组线槽粘接失效原因分析

孙超宇 雷佩

【摘 要】通过动车组线槽粘接失效问题，分析其失效原因，制定工艺措施，避免线槽粘接失效。

【中图分类号】U266.2 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0425-01

1.前言：

动车组生产中，为节省车内部件安装空间，将大部分线束敷设于木地板与铝地板之间的线槽内，而线槽采用粘接方式粘于铝地板上。

线槽粘接是动车组电气组装的重要工序，是特殊过程。主要步骤包括线槽定位、粘合剂混合及布置等。线槽粘接失效，如线槽粘接开胶、不牢固，使线束绑扎不牢固，容易震动导致线束破损，影响动车组电气功能，甚至会引起部件烧损，会影响行车安全，造成重大事故。

2.影响粘接的因素：

表面粗糙度：

当胶粘剂良好地浸润被粘材料表面时（接触角θ<90°），表面的粗糙化有利于提高胶粘剂液体对表面的浸润程度，增加胶粘剂与被粘材料的接触点密度，从而有利于提高粘接强度？反之，当胶粘剂对被粘材料浸润不良时（θ>90°），表面的粗糙化就不利于粘接强度的提高？

表面处理：

粘接前的表面处理是粘接成功的关键，其目的是能获得牢固耐久的粘接？由于被粘材料存在氧化层（如锈蚀）？镀铬层？磷化层？脱模剂等形成的“弱边界层”，被粘物的表面处理将影响粘接强度？

铝及铝合金的表面处理，希望铝表面生成氧化铝结晶，而自然氧化的铝表面是十分不规则的？相当疏松的氧化铝层，不利于粘接？所以，需要除去自然氧化铝层？

压力：

在粘接时，向粘接面施以压力，使胶粘剂更容易充满被粘体表面上的坑洞，甚至流入深孔和毛细管中，减少粘接缺陷？对于粘度较小的胶粘剂，加压时会过度地流淌，造成缺胶？因此，应待粘度较大时再施加压力，也促使被粘体表面上的气体逸出，减少粘接区的气孔？

对于较稠的或固体的胶粘剂，在粘接时施加压力是必不可少的手段？在这种情况下，常常需要适当地升高温度，以降低胶粘剂的稠度或使胶粘剂液化？

为了获得较高的粘接强度，对不同的胶粘剂应考虑施以不同的压力？一般对固体或高粘度的胶粘剂施高的压力，而对低粘度的胶粘剂施低的压力？

胶层厚度：

较厚的胶层易产生气泡？缺陷和早期断裂，因此应使胶层尽可能薄一些，以获得较高的粘接强度？

负荷应力：

在粘接面上作用的应力是复杂的，包括剪切应力？剥离应力和交变应力？

切应力：由于偏心的张力作用，在粘接端头出现应力集中，除剪切力外，还存在着与界面方向一致的拉伸力和与界面方向垂直的撕裂力？

剥离应力：被粘物为软质材料时，将发生剥离应力的作用？这时，在界面上有拉伸应力和剪切应力作用，力集中于胶粘剂与被粘物的粘接界面上，因此接头很容易破坏？由于剥离应力的破坏性很大，在设计时尽量避免采用会产生剥离应力的接头方式？

交变应力：在接头上胶粘剂因交变应力而逐渐疲劳，在远低于静应力值的条件下破坏？强韧的？弹性的胶粘剂（如某些橡胶态胶粘剂）耐疲性能良好？

内应力：

当胶粘剂固化时，因挥发？冷却和化学反应而体积发生收缩，引起收缩应力？当收缩力超过粘附力时，表观粘接强度就要显著降？此外，粘接端部或胶粘剂的空隙周围应力分布不均匀，也产生应力集中，增加了裂口出现的可能？有结晶性的胶粘剂在固化时，因结晶而使体积收缩较大，也造成接头的内应力？如在其中加入一定量能结晶或改变结晶大小的橡胶态物质，那么就可以减少内应力？

3.工艺试验：

为验证线槽粘接强度，选取线槽基材分别进行清洁和打磨两种处理方式，并与线槽粘接用胶V60胶的制成剪切试样，按照GB7124进行粘接强度验证。

通过以上实验数据，说明现使用的粘接胶与线槽材质配合使用满足设计要求。

4.工艺制定：

线槽表面粗糙度：为保证粘接强度，对线槽粘接面进行打磨处理。用120#砂纸手工打磨线槽画线标记处2-3遍，直至将其表面污物全部清除，增加表面粗糙度。

线槽表面去除氧化层：线槽粘接前使用异丙醇擦拭线槽粘接面，擦拭时为避免交叉污染，擦拭方向需朝一个方向进行。擦拭后，待异丙醇完全挥发后在进行线槽粘接工作。

线槽粘接压力：线槽粘接时，需在线槽上方放置压块。压块过重，会导致线槽粘接面的胶层过薄，影响粘接效果；压块过轻，会导致线槽粘接后线槽距地板高度过高，影响后续地板安装。我们制作了两种重量的压块，分别为5kg压块及15kg压块。经过多次试验验证，最终选用了15kg作为线槽粘接压块重量。

线槽粘接胶层厚度及应力：因线槽表面有铆钉，导致突起，粘接完成后加压块，使线槽两端局部受力，加盖后应力释放，端部开胶。为保证胶层厚度，在线槽涂胶部位增加2mm垫块，保证胶层厚度及胶填满粘接面。垫片放置在胶线的两端居中位置，距端部约10-20mm。

线槽粘接物料同温：为达到线槽粘接的良好粘接效果，避免线槽与粘接胶粘接前后的温度差过大，通常我们采取同温措施，即将线槽与粘接胶提前6小时运至现场，使线槽与粘接胶与周围温度等同，达到同温的效果。

5.结论：

通过以上工艺措施的改进，有效避免了线槽粘接失效问题，但考虑到线槽材质较软，粘接易变形的特点，后续工作会对线槽粘接用胶进行替换试验