轨道客车车顶复合材料板粘接工艺质量提升研究

王成 周保菊 张津源

摘要：本文介绍了轨道客车车顶复合材料板粘接工艺的方法，通过研究车顶复合材料板粘接过程中影响粘接工艺的要素，提高了粘接施工工艺。

关键词：轨道客车；复合材料板；粘接；工艺；质量提升

1前言

随着城市轨道客车的作为环保型交通工具的广泛应用，胶粘剂和胶接技术在车辆制造技术的快速发展。采用复合材料制造轨道客车的车顶板，充分发挥复合材料自身优异的防火性和自重轻的特点，通过减低车辆整体重量，有效降低车辆运营时的耗能。根据车体钢结构和复合材料的特性，采用粘接作为车顶复合材料板和钢结构的连接方式。采用正确的粘接工艺，提升粘接施工质量，在保证车辆设计结构性能、使用安全和寿命方面具有重要意义。

2 粘接的基本原理

粘接技术是化学连接技术。胶粘剂涂覆在被粘接物的表面后，经胶粘剂的扩散、流变、渗透、叠合后，胶粘剂和被粘物表面相互吸引，产生机械嵌合力、范德华力或形成氢键、共价键、离子键、配位键等，经过一定时间的固化后，完成被粘物的固定。【1】【2】【3】

3 粘接工艺流程

3.1施工准备

3.1.1粘接胶准备

通过实验选取满足设计结构要求的粘接胶。

试验条件：温度23℃，湿度50%，固化7天；温度20℃水浴浸泡7天；在温度80℃环境放置1天；在温度70℃，95%环境中放置7天，室温下放置2小时，温度23℃，湿度50%。

标准依据：DVS1618。

试验设备：可程式环境箱，型号ETH-225-45-CP-SD。

3.1.2粘接场地准备

粘接场地温湿度恒定，温度：23±2℃，湿度：50±5%。

控制方法：中央空调控温和除湿；加湿设备控温。

场地具有独立封闭的打磨区域。

场地具备除尘通风设备（除尘滤芯可过滤PM10以上的粉尘颗粒物）。

场地应具备无游离硅原子物质。

3.1.3原材和基材准备

车顶复合材料板应在粘接面贴附不转移隔离纸。

车体不锈钢表面应完成除锈处理。

原材胶粘剂、车顶复合材料板和车体不锈钢表面应提前24小时进入粘接场地，粘接前应保证胶粘剂及两个基材表面应同温度，温度差在1℃以内。

3.2粘接表面处理

3.2.1处理车体不锈钢基材表面

用干净的擦拭纸（无游离的硅原子），沾异丙醇溶剂沿一个方向擦拭基材表面，每次擦拭应更换擦拭纸，清洁需要保证擦除表面的油脂和灰尘等杂质。对车体表面残留的锈迹和焊黑使用百洁布或180#砂纸打磨处理干净。打磨后使用擦拭纸沾异丙醇溶剂、胶粘剂配套活化剂分别擦拭基材表面。

3.2.2处理车顶复合材料板基材表面

用干净的擦拭纸（无游离的硅原子），沾胶粘剂配套清洁剂和底涂剂分别沿一个方向擦拭基材表面，每次擦拭应更换擦拭纸。

3.3施胶

3.3.1制作限位块

根据设计结构要求，车顶复合材料板和车体钢结构之间的胶层厚度4-6mm。选用粘接胶作为限位块的材料。在不锈钢样板上施胶，制作胶条近似长方形，胶条参数宽度10mm，高度10mm，长度100mm，固化7天，用壁纸刀和钢板尺制作规格分别为10mm×10mm×4mm、10mm×10mm×1mm和10mm×10mm×2mm的限位块。

3.3.2固定限位块

在车体钢结构的车顶横梁骨架表面，使用粘接胶每隔400mm粘接10mm×10mm×4mm限位块，使用4米尺竿进行限位块的调平，调平时用10mm×10mm×1mm或10mm×10mm×2mm的限位块进行不平处的补差，粘接胶与车体复合顶板粘接胶相同，粘接胶的厚度控制在0.2mm以下，保证限位块固定即可，固化24小时后可进行车顶复合板的粘接。

3.3.4施膠

施胶位置车体钢结构车顶骨架表面，施胶宽度10mm，施胶高度12mm，施胶形状等腰三角形（通过裁减胶嘴控制出胶形状），施胶速度600mm/min。

3.4安装和固定

3.4.1吊运车体复合顶板

采用特制吊运工装，将车体复合顶板吊起，预放置车顶钢骨架上方。

3.4.2安装车顶复合材料板

将车顶复合材料板板沿90°垂直方向向下放置在车顶钢骨架上，使其慢慢与车体钢结构骨架表面上的胶粘剂接触，确保尺寸正确后，用橡胶锤沿施胶区域有顺序的敲击车顶复合材料板表面。

3.4.3安装时间

安装车顶复合材料板的时间从施胶开始计时，需要在13分钟以内完成安装。

3.4.4固定车顶复合材料板

用15kg压块在车顶复合材料板表面按照图纸施胶的胶线位置进行配重施压，施压时间在48小时以上。

3.5固化

3.5.1固化环境

固化温度和湿度与前面工序相同，车辆48小时以后才能移动。

3.5.2固化时间

车顶复合材料板粘接完成后，需要在粘接场地固化7天，在粘接胶完全固化后，可以驶离粘接场地。

3.5.2固化后处理

车顶复合材料板固化48小时后可以移除固定用保护胶带、工装和卡具等。

4 粘接操作时间的确定

4.1 测试方法

使用气动胶枪在样板上打出约4cm，宽约1.5cm的胶样。用平直刮板将胶样上表面刮平，然后马上气动计时器开始计时。3分钟后，用干净的的手接触胶样上表面，判断是否有粘稠感。若无，则录时间，若有，则等待1分钟，再次判断是否有粘稠感，一直重复至无粘稠感为止，记录时间。

4.2 测试操作时间：

在粘接场地，温度：23±2℃，湿度：50±5%，进行粘接操作时间的测试，测试三组。

经测试，确定13min作为粘接操作时间。

5 结论

通过对轨道客车顶复合材料板粘接工艺方法的研究，掌握了复合材料作为车体顶板的组装方法，提升粘接质量，保证产品安全，为在城市轨道交通运输工具上通过粘接方式大量引入轻质的复合材料提供了有效的方式和方法。

参考文献

[1]王猛钟，黄应昌.胶粘剂应用手册【M】.北京：化工工业出版社，2003

[2]张向宇.胶黏剂分析与测试技术【M】.北京：化学工业出版社，2004

[3]顾继友.胶接理论与胶接基础【M】.北京：科学出版社，2003

（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）