城轨车辆侧窗粘接工艺分析

罗义

【摘 要】城轨车辆的粘接是一个特殊的、复杂的过程。一般来说，特殊过程的产品实物质量是由生产过程决定，而无法通过事后的产品检验保证，因此对特殊过程中的一些重要因素（如“人、机、料、法、环、测”）和重要参数（如环境要素、工艺参数等）的控制非常重要[1]。文章针对城轨车辆侧窗粘接工艺进行研究，试验证明该侧窗粘接工艺的科学性与合理性，充分保证了侧窗粘接的质量。

【关键词】城轨车辆；侧窗；粘接工艺；工艺路线

【中图分类号】U270 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）09-0051-03

随着城市现代化进程的加快，我国城市轨道交通车辆也进入了迅速发展的阶段，快捷、准时、安全、高效的城市轨道交通在改善市民出行、缓解城市交通压力中发挥着巨大的作用。侧窗是车辆的重要组成部分，其密封性、表面质量等对车内乘客的安全性和舒适度有着重要的影响。本文以南宁地铁2号线车辆侧窗粘接工艺作为研究对象，确保制造过程中侧窗粘接安装的质量具有重要的现实意义。

1 侧窗的结构与粘接工艺

1.1 侧窗结构

城轨车辆侧窗采用铝合金窗框结构，双层中空安全钢化玻璃，用粘接剂将玻璃粘接到金属框上，组成了单件侧窗结构。目前，城市轨道交通车辆的侧窗普遍采用这种结构。南宁2号线侧窗总厚度为20 mm，从车外向车内依次为5 mm厚的玻璃（海天蓝）→11 mm厚的空气→4 mm厚的玻璃（如图1所示）。

1.2 粘接工艺

在轨道交通车辆的发展过程中，粘接工艺所占的比例越来越大，如客室侧窗、贯通道、地板布、头罩等。与传统的焊接、铆接等连接工艺相比，粘接工艺具有以下优点[2-3]：①对材料的适应性强，可用于金属与非金属等多种材料的连接；②粘接区域内应力分布均匀，减少了焊接、铆接或机械紧固连接等引起的應力集中及局部变形；③密封性好，耐疲劳强度高；④减轻车身重量，连接处美观；⑤粘接剂的柔性补偿了材料膨胀系数的差异。

1.3 胶粘剂的选择与特点

在地铁车辆装备中，侧窗粘接属于前工序，侧窗安装后很短时间内就要进行下一道工序。所以必须选择适用于安装后很短时间就需要移动的部件上的胶粘剂。经过对比筛选，我们选用了“波士”7008胶粘剂、“波士”7003密封胶及底图Primer M。Primer M适用于许多其他非微孔型材质，如金属、有涂层的钢材、高分子（玻璃钢）材料等，其开封后有效期为30 d。

“波士”7008的特点：属于环保型产品，不溶于溶剂，无味，抗紫外线、抗老化性能极佳，性能稳定，导电率低，着色性能好，对多数基材都有很好的附着力，有很高的“零时间”初始强度。它是专为交通、运输工具生产及维修业开发的高科技产品，为客车业、轨道车辆业、造船业等提供了快速有效的粘接不同材料的方法。

“波士”7003的特点：属于环保型产品，不含溶剂，无味，抗紫外线、抗老化性能极佳，性能稳定，适应温度为-40～+120 ℃（180 ℃，30 min），着色性能好，适用于多种工业漆，对多数基材都有很好的附着力，储存期长（12～18个月）。适用于结构性的粘接。例如：公共汽车、火车、卡车及工业车辆组件，粘接密封客车、卡车的天窗等，粘接密封客车、卡车、火车的顶部、前、后、侧围等部分，焊缝处等部位的密封，容器、重型运输船只所需要的密封，金属与高分子材料（GRP）的结构性粘接等。技术参数：基本材料为改性聚氨酯，表干时间（20 ℃，50%温度）约10 min，干结方式是湿气固化，比重是1.36 g/mL，开放时间（20 ℃，50%相对湿度下）<15 min，肖氏A级硬度（DIN 53505）约55，体积变化（DIN 52451）<3%，初始强度约300 Pa，拉伸应力（100%）约1.7 MPa，断裂拉伸应力（DIN 53504/ISO37）约2.6 MPa，断裂伸长率（DIN 53504/

ISO 37）约250%，撕裂强度（DIN53515/ISO 34）约16 N/mm，剪切强度（DIN53283/ASTM D1002）约2.5 MPa，弹性模量（10%，DIN 53504/ISO 37）约3.3 MPa，异氰酸酯含量为0%，溶剂含量为0%，耐温性为-40～+120 ℃（180 ℃，30 min），使用温度为+5～+35 ℃。

以上胶粘剂的特性参数表明，我们所选的胶粘剂，有很好的适用温度范围，也可以保证我们侧窗粘接的强度与密封要求等。

2 城轨车辆侧窗粘接的工艺路线

城轨车辆侧窗粘接的工艺路线直接影响车辆侧窗粘接的质量、车体外观的美观性和车辆运行的安全性等，因此车辆侧窗粘接作业必须制定科学的工艺路线。南宁地铁2号线车辆侧窗的粘接工艺路线如下。

（1）准备工作：准备所需的工具、工装、图纸、物料清单、工艺文件及物料等，并对人员资质、环境要求、物料要求、工具工装要求进行确认。胶粘剂存放、粘接过程及固化过程的环境温湿度应满足相应胶粘剂的规定。通常情况下，工作场所的湿度范围为30%RH～70%RH，温度范围为15～30 ℃。如果超出环境范围就不允许进行粘接操作，并向粘接监督通报，由粘接监督制定下一步方案。胶粘材料根据技术文件要求使用相应的胶粘剂及配套表面处理剂。胶粘剂材料及表面处理剂应包装完好无损，清晰标识生产日期、有效期、产品批次，且在有效期内，过期或失效的胶粘剂应停止使用并通报粘接监督。所有尺寸、表面状态应符合技术文件的要求，不符合时应停止使用并向粘接监督汇报。为保证粘接材料和粘接基材的同温性，工件等应至少提前8 h运送至粘接现场。

（2）工件清洁：将粘接件表面的污染物，尤其是待粘接表面及贴遮蔽胶带的区域，用干净无纺布蘸清洁剂进行擦拭，最后一遍擦拭朝一个方向进行。

（3）工件遮蔽：按顺序朝一个方向贴遮蔽胶带，胶带边缘要竖直、无缺口。

（4）吊运：将遮蔽好的侧窗放入侧窗存放架中，使用天车将侧窗存放架吊运至物料平台。天车操作人员应具备天车操作资质证。启动天车吊运时，应确认侧窗存放架四周1 m内无其他人。在吊运过程中，侧窗存放架不得高于地面1.5 m（途中遇到障碍物可适当调整），防止掉落引起砸伤。

（5）车体窗框打磨：用120目砂纸对车体窗框边缘向内侧待粘接区域进行打磨，先横向打磨，然后垂直打磨，再环向打磨。

（6）清洁、活化：用干净、干燥的无纺布蘸清洁剂擦除打磨的粉尘；活化应遵循“擦上擦去”程序，并且要朝一个方向擦拭，待粘接密封表面擦了活化剂后立即使用一块干燥、干净的无纺布擦一遍。

（7）底涂：用海绵刷朝一个方向均匀涂刷待粘接件表面，不允许露底，不可来回擦涂。

（8）注胶：按注胶技术要求进行，侧窗外侧边框注入“波士”7008，注胶形状为三角形，底边胶条宽度应覆盖整个边框，胶条高度不小于20 mm。侧窗内侧边框注入“波士”7003，注胶形状为扇形，底边胶条宽度应覆盖整个边框，胶条高度不小于16 mm。注胶完成后对胶条进行检查，发现边框未覆盖或胶条高度不符合要求的区域应及时进行补胶。

（9）安装、调整：保证侧窗和车体装配表面过渡平缓，配合间隙均匀，符合工艺文件要求，调整时用工装夹具进行定位。

（10）刮胶成形：刮胶过程手要平稳，保证胶缝均匀、美观。

（11）收尾工作：揭撕胶带、清洁、填写粘接记录表。

（12）固化：在湿度为30%RH～70%RH，温度为15～30 ℃的条件下固化至少4 d。

（13）注意事项：按工艺要求粘贴警示标识，24 h内不可移动车辆及不可进行较大振动的作业，24 h后撕除警示标识。

（14）拆卸工装、自检：粘接完成24 h后进行工装拆卸，并放在总成车间指定区域。侧窗外侧胶缝进行检查，如发现有气泡、毛刺等缺陷应及时修补。

3 关键技术要点分析

（1）活化。应使用原装瓶中的活化剂进行活化。活化应遵循“擦上擦去”程序，并且要朝一个方向擦拭。“擦上”是使用活化剂擦拭待粘接表面，“擦去”是使用干燥、干净的无纺布擦掉活化剂，“擦上擦去”是待粘接密封表面擦了活化剂后立即使用一块干燥、干净的无纺布擦一遍。每次擦过后更换无纺布，最后一次擦拭应朝同一个方向进行，活化剂使用完应立即将容器密封。活化标准：使用干净、干燥的无纺布擦拭待粘接表面，无纺布无污迹。活化剂在开封后应用记号笔及时在瓶身上标明开封日期和时间，活化剂开封后应保证在有效期内使用。表面活化处理后的待粘接区域应避免受到指纹、灰尘等污染，如果受到污染应及时使用活化剂清除。超过最长通风时间时应重新进行活化处理。当活化剂无法有效清除时，应重新进行打磨、清洁、活化、底涂处理。

（2）注胶。将侧窗抬至侧窗注胶专用旋转平台，在侧窗上面中间区域吸附一个真空吸盘。1位工人慢慢匀速旋转侧窗注胶专用旋转平台，分别向外层注粘接胶，向内层注密封胶。胶枪的胶嘴应该根据接缝形状尺寸切割，使注出的胶粘剂尽量成三角形，避免气泡和空穴的产生并确保安装后内侧胶粘剂完全溢出。每次注胶前要先注一段（大约100 mm长）的胶粘剂，并弃用。

（3）安装。注胶完成后，由4位工人配合，其中1位工人站在车外，1位工人将1块木垫块放置在车体窗框下边缘的C型槽上方，居中放置，另外2位工人将侧窗从车体内部抬到窗框位置，侧窗下边缘放置在木垫块上，利用可调节侧窗粘接工装初步固定。将可调节侧窗粘接工装卡在车体窗框槽内，将工装固定在车体上，侧窗安装专用工装固定位置在整个侧窗的1/4～1/3处，工装对称安装。侧窗工装前后调整销前端的Teflon垫块着力点应固定在侧窗的鋁合金框上，严禁将Teflon垫块固定在侧窗的橡胶框或玻璃上。

（4）调整。车厢外的操作人员根据接缝的尺寸及平面高低差情况负责向车厢里的操作人员发出指令，车厢里的操作人员接到指令后立即进行相应操作，使用吸盘对左右进行调节，使用侧窗安装专用工装上支撑螺栓对上下进行调整，以使接缝尺寸均匀一致，调整时注意操作要慢要稳，当车外操作人员发出停止指令后应立即停下。使用侧窗工装的前后调整销对窗户连续缓慢加压，直到侧窗四角与车体侧墙外表面平齐。调整完成后将木垫块取下，前后调整销的位置不允许再动，严禁将窗户往后拉，否则容易造成粘接缺陷甚至导致粘接失败。

（5）刮抹成形。先将溢出的胶粘剂刮掉，然后沿着整个接缝长度用胶刮子加压刮抹一遍，注意要一气呵成，中间不可停顿，刮胶过程中手不可抖动，身体要站稳。然后观察表面情况，如果外表不符合要求，应再对接缝表面重新刮一遍，操作要求同上。侧窗内部应及时将溢出的胶粘剂刮掉，整个粘接过程从注胶到刮抹完成应在胶粘剂规定的操作作业时间内完成。

4 结论

将上述工艺技术应用到侧窗粘接实验，设计可靠的工装，选用合适的工具，结果表明，该粘接工艺保证了作业人员的安全，降低了工作强度，提高了侧窗安装的工作效率，确保了侧窗粘接的安装质量。

参 考 文 献

[1]金剑锋，周一兰.轨道客车粘接质量控制原则分析[J].电力机车与城轨车辆，2016（6）：59-63.

[2]张玉龙.粘接技术手册[M].北京：中国轻工业出版社，2001.

[3]沈裕文，孟庆利.胶粘技术在城轨车辆内装中的应用[J].技术与市场，2014（5）：31-32.

[责任编辑：陈泽琦]