膠粘劑在軌道交通車輛上的應(yīng)用

魏培欣，宗 艷，常 虹，張 宇

（南京南車浦鎮(zhèn)城軌車輛有限公司，江蘇 南京 210031）

膠粘劑在軌道交通車輛上的應(yīng)用

魏培欣，宗 艷，常 虹，張 宇

（南京南車浦鎮(zhèn)城軌車輛有限公司，江蘇 南京 210031）

介紹了膠粘劑在軌道交通車輛上的粘接、密封、防松、防電化學(xué)腐蝕等方面的應(yīng)用，以及膠粘劑的選用原則、膠粘劑應(yīng)用過程中的局限性。

膠粘劑；軌道交通車輛；應(yīng)用

中國人口眾多、內(nèi)陸深廣，解決大規(guī)模人口流動問題，最安全、最快捷、最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保、最可靠的交通方式是軌道交通。作為國家的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略性投資，中國軌道交通在進(jìn)入新世紀(jì)后呈跨越式發(fā)展，已愈發(fā)體現(xiàn)出其對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動作用。膠粘劑依靠其獨(dú)特優(yōu)異的功能及作用，在軌道交通領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。膠粘劑可以實(shí)現(xiàn)同種和異種材料（包括金屬與非金屬）的連接，解決其他工藝方法（如焊、鉚等）難以實(shí)現(xiàn)的連接。施工通常在常溫下進(jìn)行，可有效消除零部件因受熱產(chǎn)生變形、應(yīng)力集中等工藝缺陷。

1 地鐵車輛膠粘劑的選用原則

在選擇軌道交通車輛膠粘劑時，需考慮以下問題：

①性能要求：在性能上滿足軌道交通車輛組成成分的技術(shù)要求，同時在檢修周期內(nèi)保證性能的絕對可靠性。

②工藝要求：必須充分滿足軌道交通車輛的制造工藝條件。例如粘接的材料、膠粘劑使用時環(huán)境的溫濕度、操作環(huán)境的溫濕度、表面處理的方式、膠粘劑固化時間和生產(chǎn)節(jié)拍的關(guān)系等，這些都要滿足車輛制造工藝的要求。

③環(huán)保要求：作為新型交通工具的組成部分，膠粘劑固化后不能揮發(fā)對人體有害的成分，在生產(chǎn)過程中，必須盡量減少對人體有害成分的產(chǎn)生。

2 膠粘劑在軌道交通車輛上的應(yīng)用概況

從整個軌道車輛的制造過程及各個工序的生產(chǎn)對膠粘劑功能要求，可以歸納為：①結(jié)構(gòu)粘接；②密封；③防松；④防電化學(xué)腐蝕；⑤其他功能性應(yīng)用如導(dǎo)電、抗咬合等等。

2.1 粘接

司機(jī)室前檔風(fēng)玻璃、側(cè)窗玻璃采用粘接工藝，粘接與傳統(tǒng)膠條或鉚接相比外觀美觀大方，可視性強(qiáng)。當(dāng)玻璃在受到外力的沖擊和振動影響時，膠粘劑為彈性體，能夠緩解這種壓力。所以對膠粘劑的拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度以及斷裂伸長率要求較高，由于受太陽照射的影響，對防紫外線能力、耐濕熱抗老化的能力有較高要求。玻璃粘接拉伸強(qiáng)度要求大于6 MPa，剪切強(qiáng)度要求大于0.3 MPa，斷裂伸長率要求大于350 %。目前常用的PU膠粘劑有SIKA265、漢斯曼5902、漢高8590、MS膠粘劑有ISR7008。

地板布的粘接。地板布材料一般采用橡膠或PVC材料，考慮到車輛的維修，板布與鋁蜂窩地板的粘接強(qiáng)度不能過高，否則車輛維修時不能輕易拆除，給維修工作帶來不便。剝離強(qiáng)度一般要求0.5～5 N/mm。通常采用雙組分聚氨酯或雙組分環(huán)氧膠粘劑，常用的膠粘劑為漢高UK88，R710，SIKA7100。針對豎直地板布的粘接，因豎直面難以施加壓力，一般采用觸變性較好、固化速度較快的雙組分硅烷膠粘劑，如ITW4100、回天7938膠粘劑。

地板橡膠座與車體的粘接以及車內(nèi)頂板、墻板加強(qiáng)筋的粘接。地板橡膠座是為增加乘客的舒適性而設(shè)置的彈性體，本身主體結(jié)構(gòu)為三元乙丙橡膠，地板下平面硫化有3 mm厚的鋁板，考慮到承受壓應(yīng)力的受力狀況，該處膠粘劑一般采用高模量、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠粘劑；車內(nèi)頂板、墻板加強(qiáng)筋是為了加強(qiáng)頂板、墻板剛性設(shè)置的角型型材或板型型材，也是采用高模量、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠粘劑?？紤]生產(chǎn)節(jié)拍，一般選擇固化速度較快的雙組分丙烯酸酯膠粘劑，如ABNEN8088，LORD406，ITW MA830。

一些臨時性的小部件固定，例如一般墊片的粘接或者定位塊的粘接，要求固化速度比較快，易于操作。常常采用α-氰基丙烯酸酯（瞬干膠），如HS401、HS406、樂泰401、406。廣告框的粘接一般采用壓敏膠，如VHB4945。

2.2 密封

軌道交通車輛司機(jī)室前檔風(fēng)玻璃、側(cè)窗玻璃與車體之間需要密封。考慮到氣候的影響，要求選擇的膠粘劑具有較好的耐紫外線、耐酸堿能力，常用的膠粘劑有SIKA265、漢斯曼5901、ISR7003、MS939等。車內(nèi)裝飾件的密封，例如門檻的密封、電器柜下部的密封、座椅下部的密封，基于車體內(nèi)部使用，要求環(huán)保性好，通常采用普通聚氨酯膠粘劑，如SIKA221；車體其他部位的密封，例如焊縫的密封、塞拉門門框、門腳的密封、司機(jī)室連掛處的密封，根據(jù)實(shí)際情況選用不同顏色的耐紫外線膠粘劑，例如SIKA521UV等；車體下部的密封，考慮到車下電氣部件較多，防火性能等級要求較高，采用防火等級較高的膠粘劑，如FR939。針對軌道交通車輛的管路連接部分有空氣管路、水管等部件，為了防止因沖擊或震動而導(dǎo)致松動和泄露等問題，增加管接頭的密封效果，一般采用厭氧膠粘劑進(jìn)行密封，如樂泰577，樂泰542。

2.3 防松

軌道車輛部件的連接除了焊接、粘接、鉚接，還有一種連接方式就是螺栓連接。螺栓螺母通過螺紋之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)部件的緊固。使螺紋松動的原因是由于加在螺栓上的外部徑向力矩，大于自鎖力矩。為了減少松脫，增加自鎖力矩，通常在螺母和螺栓之間涂上螺紋鎖固劑。在車輛的制造過程中，使用螺紋鎖固劑的地方很普遍。一般情況下M6及M6以上的螺紋連接都涂有螺紋鎖固劑。需要重復(fù)拆卸的地方采用中強(qiáng)度的螺紋鎖固劑，例如所有內(nèi)部裝配常用的螺紋鎖固劑H243。一般不拆卸的地方或要求較高的地方采用高強(qiáng)度螺紋鎖固劑，例如車下制動模塊的安裝、空壓機(jī)模塊的安裝等等，常用的螺紋鎖固劑有H271、樂泰271。

2.4 防電化學(xué)腐蝕

在車輛的制造過程中，最常用的工程材料是金屬。常見的金屬腐蝕有物理腐蝕、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，其中電化學(xué)腐蝕是最主要也是最嚴(yán)重的一類腐蝕。電化學(xué)腐蝕是因?yàn)?種不同材料在接觸時存在電位差，而潮濕的環(huán)境起到催化劑的作用，加速電化學(xué)腐蝕的發(fā)生。解決電化學(xué)腐蝕通常的方法就是用丁基類膠粘劑完全隔離2種不同的金屬，例如鋁合金車體與不銹鋼零部件之間、鋁合金車體與碳鋼零部件之間、不銹鋼車體與碳鋼零部件之間常用H4006隔離。

2.5 其他功能性應(yīng)用

車輛制造過程中接地線裝置處涂有導(dǎo)電膠，在車輛轉(zhuǎn)向架空氣彈簧與車體接觸部位涂有抗咬合膠粘劑樂泰767，還有不銹鋼修補(bǔ)劑和鋁合金修補(bǔ)劑等等。

3 粘接工藝

粘接質(zhì)量的好壞與膠粘劑的質(zhì)量有關(guān)，也與粘接工藝緊密相連。通常的施工工藝為：清潔→打磨→清潔→涂膠→固持。粘接之前對粘接面進(jìn)行清潔，清除表面的油污等雜質(zhì)；第2步為對粘接面進(jìn)行打磨，清除表面的氧化層或污染層，打磨手法按照45°角交叉打磨；第3步為清潔，清除打磨產(chǎn)生的灰塵及碎屑；第4步為涂膠，按照不同膠粘劑類型、采用不同的方法在粘接面上涂膠，如側(cè)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狀的方法等等；第5步固持，把被粘接物貼合在一起，然后采用工裝設(shè)備使之保持貼合時的狀態(tài)，持續(xù)固化到一定時間，最后拆除工裝設(shè)備。

4 膠粘劑的局限性

1）粘接質(zhì)量容易受各種因素的影響。最典型的是環(huán)境因素，例如溫、濕度，隨著溫度的升高，膠粘劑的表干時間縮短，可操作時間也會相應(yīng)縮短，如果可操作時間控制不好，就會產(chǎn)生粘接質(zhì)量隱患，粘接的零部件就會脫落。

2）無損檢測還不成熟，粘接的可靠性較差。一般都是進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，周期性長、浪費(fèi)試件、時間、資金。

3）被粘接零部件需要表面處理，粘接工藝要求嚴(yán)格，如果被粘接表面清潔不到位，被粘接的零部件就會脫落。

4）粘接體系還不完善，膠粘劑力學(xué)性能和耐老化性能的研究與金屬材料相比還不成熟。

5）零部件粘接后大部分情況下無法拆開，在車輛進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)或大修時比較困難。

所以粘接方式在很多方面還不能完全替代傳統(tǒng)的連接方式。

5 結(jié)語

隨著軌道交通工業(yè)的發(fā)展，對膠粘劑的性能要求也越來越高，除了強(qiáng)度之外，耐老化性、環(huán)保性、操作工藝等等都會逐步提出新的要求。針對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)欠缺現(xiàn)狀，需要規(guī)范性能測試方法，建立完善的質(zhì)量保證體系，以保證膠粘劑在軌道交通車輛上的應(yīng)用效果更好，范圍更廣。

[1]張萬濤.鐵道車輛車窗膠粘劑應(yīng)用技術(shù)研究[J].粘接,2008,29(5):51-53.

[2]陶小樂.有機(jī)硅密封膠在建筑應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r[A]//2012第四屆建筑膠粘劑發(fā)展論壇文集[C],2012.

Application of adhesives on rail transit vehicles

WEI Pei-xin, ZONG Yan, CHANG Hong, ZHANG Yu
(Nanjing CSR Puzhen Rail Transpoort Co.,Ltd., Nanjing, Jiangsu 210031, China)

This paper introduced the practical application of the rail vehicle adhesives. Mainly, the applications for adhesive bonding, sealing, locking, and other aspects of anti-electrochemical corrosion were described. The adhesive selection principle for the rail transport and the advantages and disadvantages of adhesive application were presented.

adhesives; rail trasit vehicles; application

TQ437

A

1001-5922（2016）01-0079-03

2015-08-03

魏培欣（1973-），男，高級工程師，從事車輛技術(shù)工藝工作并負(fù)責(zé)公司膠粘劑的工藝。E-mail：pxwei73@126.com。