城軌車輛側(cè)窗粘接工藝分析

羅義

【摘 要】城軌車輛的粘接是一個特殊的、復(fù)雜的過程。一般來說，特殊過程的產(chǎn)品實物質(zhì)量是由生產(chǎn)過程決定，而無法通過事后的產(chǎn)品檢驗保證，因此對特殊過程中的一些重要因素（如“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測”）和重要參數(shù)（如環(huán)境要素、工藝參數(shù)等）的控制非常重要[1]。文章針對城軌車輛側(cè)窗粘接工藝進(jìn)行研究，試驗證明該側(cè)窗粘接工藝的科學(xué)性與合理性，充分保證了側(cè)窗粘接的質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】城軌車輛；側(cè)窗；粘接工藝；工藝路線

【中圖分類號】U270 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）09-0051-03

隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，我國城市軌道交通車輛也進(jìn)入了迅速發(fā)展的階段，快捷、準(zhǔn)時、安全、高效的城市軌道交通在改善市民出行、緩解城市交通壓力中發(fā)揮著巨大的作用。側(cè)窗是車輛的重要組成部分，其密封性、表面質(zhì)量等對車內(nèi)乘客的安全性和舒適度有著重要的影響。本文以南寧地鐵2號線車輛側(cè)窗粘接工藝作為研究對象，確保制造過程中側(cè)窗粘接安裝的質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。

1 側(cè)窗的結(jié)構(gòu)與粘接工藝

1.1 側(cè)窗結(jié)構(gòu)

城軌車輛側(cè)窗采用鋁合金窗框結(jié)構(gòu)，雙層中空安全鋼化玻璃，用粘接劑將玻璃粘接到金屬框上，組成了單件側(cè)窗結(jié)構(gòu)。目前，城市軌道交通車輛的側(cè)窗普遍采用這種結(jié)構(gòu)。南寧2號線側(cè)窗總厚度為20 mm，從車外向車內(nèi)依次為5 mm厚的玻璃（海天藍(lán)）→11 mm厚的空氣→4 mm厚的玻璃（如圖1所示）。

1.2 粘接工藝

在軌道交通車輛的發(fā)展過程中，粘接工藝所占的比例越來越大，如客室側(cè)窗、貫通道、地板布、頭罩等。與傳統(tǒng)的焊接、鉚接等連接工藝相比，粘接工藝具有以下優(yōu)點[2-3]：①對材料的適應(yīng)性強(qiáng)，可用于金屬與非金屬等多種材料的連接；②粘接區(qū)域內(nèi)應(yīng)力分布均勻，減少了焊接、鉚接或機(jī)械緊固連接等引起的應(yīng)力集中及局部變形；③密封性好，耐疲勞強(qiáng)度高；④減輕車身重量，連接處美觀；⑤粘接劑的柔性補(bǔ)償了材料膨脹系數(shù)的差異。

1.3 膠粘劑的選擇與特點

在地鐵車輛裝備中，側(cè)窗粘接屬于前工序，側(cè)窗安裝后很短時間內(nèi)就要進(jìn)行下一道工序。所以必須選擇適用于安裝后很短時間就需要移動的部件上的膠粘劑。經(jīng)過對比篩選，我們選用了“波士”7008膠粘劑、“波士”7003密封膠及底圖Primer M。Primer M適用于許多其他非微孔型材質(zhì)，如金屬、有涂層的鋼材、高分子（玻璃鋼）材料等，其開封后有效期為30 d。

“波士”7008的特點：屬于環(huán)保型產(chǎn)品，不溶于溶劑，無味，抗紫外線、抗老化性能極佳，性能穩(wěn)定，導(dǎo)電率低，著色性能好，對多數(shù)基材都有很好的附著力，有很高的“零時間”初始強(qiáng)度。它是專為交通、運(yùn)輸工具生產(chǎn)及維修業(yè)開發(fā)的高科技產(chǎn)品，為客車業(yè)、軌道車輛業(yè)、造船業(yè)等提供了快速有效的粘接不同材料的方法。

“波士”7003的特點：屬于環(huán)保型產(chǎn)品，不含溶劑，無味，抗紫外線、抗老化性能極佳，性能穩(wěn)定，適應(yīng)溫度為-40～+120 ℃（180 ℃，30 min），著色性能好，適用于多種工業(yè)漆，對多數(shù)基材都有很好的附著力，儲存期長（12～18個月）。適用于結(jié)構(gòu)性的粘接。例如：公共汽車、火車、卡車及工業(yè)車輛組件，粘接密封客車、卡車的天窗等，粘接密封客車、卡車、火車的頂部、前、后、側(cè)圍等部分，焊縫處等部位的密封，容器、重型運(yùn)輸船只所需要的密封，金屬與高分子材料（GRP）的結(jié)構(gòu)性粘接等。技術(shù)參數(shù)：基本材料為改性聚氨酯，表干時間（20 ℃，50%溫度）約10 min，干結(jié)方式是濕氣固化，比重是1.36 g/mL，開放時間（20 ℃，50%相對濕度下）<15 min，肖氏A級硬度（DIN 53505）約55，體積變化（DIN 52451）<3%，初始強(qiáng)度約300 Pa，拉伸應(yīng)力（100%）約1.7 MPa，斷裂拉伸應(yīng)力（DIN 53504/ISO37）約2.6 MPa，斷裂伸長率（DIN 53504/

ISO 37）約250%，撕裂強(qiáng)度（DIN53515/ISO 34）約16 N/mm，剪切強(qiáng)度（DIN53283/ASTM D1002）約2.5 MPa，彈性模量（10%，DIN 53504/ISO 37）約3.3 MPa，異氰酸酯含量為0%，溶劑含量為0%，耐溫性為-40～+120 ℃（180 ℃，30 min），使用溫度為+5～+35 ℃。

以上膠粘劑的特性參數(shù)表明，我們所選的膠粘劑，有很好的適用溫度范圍，也可以保證我們側(cè)窗粘接的強(qiáng)度與密封要求等。

2 城軌車輛側(cè)窗粘接的工藝路線

城軌車輛側(cè)窗粘接的工藝路線直接影響車輛側(cè)窗粘接的質(zhì)量、車體外觀的美觀性和車輛運(yùn)行的安全性等，因此車輛側(cè)窗粘接作業(yè)必須制定科學(xué)的工藝路線。南寧地鐵2號線車輛側(cè)窗的粘接工藝路線如下。

（1）準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備所需的工具、工裝、圖紙、物料清單、工藝文件及物料等，并對人員資質(zhì)、環(huán)境要求、物料要求、工具工裝要求進(jìn)行確認(rèn)。膠粘劑存放、粘接過程及固化過程的環(huán)境溫濕度應(yīng)滿足相應(yīng)膠粘劑的規(guī)定。通常情況下，工作場所的濕度范圍為30%RH～70%RH，溫度范圍為15～30 ℃。如果超出環(huán)境范圍就不允許進(jìn)行粘接操作，并向粘接監(jiān)督通報，由粘接監(jiān)督制定下一步方案。膠粘材料根據(jù)技術(shù)文件要求使用相應(yīng)的膠粘劑及配套表面處理劑。膠粘劑材料及表面處理劑應(yīng)包裝完好無損，清晰標(biāo)識生產(chǎn)日期、有效期、產(chǎn)品批次，且在有效期內(nèi)，過期或失效的膠粘劑應(yīng)停止使用并通報粘接監(jiān)督。所有尺寸、表面狀態(tài)應(yīng)符合技術(shù)文件的要求，不符合時應(yīng)停止使用并向粘接監(jiān)督匯報。為保證粘接材料和粘接基材的同溫性，工件等應(yīng)至少提前8 h運(yùn)送至粘接現(xiàn)場。

（2）工件清潔：將粘接件表面的污染物，尤其是待粘接表面及貼遮蔽膠帶的區(qū)域，用干凈無紡布蘸清潔劑進(jìn)行擦拭，最后一遍擦拭朝一個方向進(jìn)行。

（3）工件遮蔽：按順序朝一個方向貼遮蔽膠帶，膠帶邊緣要豎直、無缺口。

（4）吊運(yùn)：將遮蔽好的側(cè)窗放入側(cè)窗存放架中，使用天車將側(cè)窗存放架吊運(yùn)至物料平臺。天車操作人員應(yīng)具備天車操作資質(zhì)證。啟動天車吊運(yùn)時，應(yīng)確認(rèn)側(cè)窗存放架四周1 m內(nèi)無其他人。在吊運(yùn)過程中，側(cè)窗存放架不得高于地面1.5 m（途中遇到障礙物可適當(dāng)調(diào)整），防止掉落引起砸傷。

（5）車體窗框打磨：用120目砂紙對車體窗框邊緣向內(nèi)側(cè)待粘接區(qū)域進(jìn)行打磨，先橫向打磨，然后垂直打磨，再環(huán)向打磨。

（6）清潔、活化：用干凈、干燥的無紡布蘸清潔劑擦除打磨的粉塵；活化應(yīng)遵循“擦上擦去”程序，并且要朝一個方向擦拭，待粘接密封表面擦了活化劑后立即使用一塊干燥、干凈的無紡布擦一遍。

（7）底涂：用海綿刷朝一個方向均勻涂刷待粘接件表面，不允許露底，不可來回擦涂。

（8）注膠：按注膠技術(shù)要求進(jìn)行，側(cè)窗外側(cè)邊框注入“波士”7008，注膠形狀為三角形，底邊膠條寬度應(yīng)覆蓋整個邊框，膠條高度不小于20 mm。側(cè)窗內(nèi)側(cè)邊框注入“波士”7003，注膠形狀為扇形，底邊膠條寬度應(yīng)覆蓋整個邊框，膠條高度不小于16 mm。注膠完成后對膠條進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)邊框未覆蓋或膠條高度不符合要求的區(qū)域應(yīng)及時進(jìn)行補(bǔ)膠。

（9）安裝、調(diào)整：保證側(cè)窗和車體裝配表面過渡平緩，配合間隙均勻，符合工藝文件要求，調(diào)整時用工裝夾具進(jìn)行定位。

（10）刮膠成形：刮膠過程手要平穩(wěn)，保證膠縫均勻、美觀。

（11）收尾工作：揭撕膠帶、清潔、填寫粘接記錄表。

（12）固化：在濕度為30%RH～70%RH，溫度為15～30 ℃的條件下固化至少4 d。

（13）注意事項：按工藝要求粘貼警示標(biāo)識，24 h內(nèi)不可移動車輛及不可進(jìn)行較大振動的作業(yè)，24 h后撕除警示標(biāo)識。

（14）拆卸工裝、自檢：粘接完成24 h后進(jìn)行工裝拆卸，并放在總成車間指定區(qū)域。側(cè)窗外側(cè)膠縫進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)有氣泡、毛刺等缺陷應(yīng)及時修補(bǔ)。

3 關(guān)鍵技術(shù)要點分析

（1）活化。應(yīng)使用原裝瓶中的活化劑進(jìn)行活化?；罨瘧?yīng)遵循“擦上擦去”程序，并且要朝一個方向擦拭?！安辽稀笔鞘褂没罨瘎┎潦么辰颖砻?，“擦去”是使用干燥、干凈的無紡布擦掉活化劑，“擦上擦去”是待粘接密封表面擦了活化劑后立即使用一塊干燥、干凈的無紡布擦一遍。每次擦過后更換無紡布，最后一次擦拭應(yīng)朝同一個方向進(jìn)行，活化劑使用完應(yīng)立即將容器密封?；罨瘶?biāo)準(zhǔn)：使用干凈、干燥的無紡布擦拭待粘接表面，無紡布無污跡。活化劑在開封后應(yīng)用記號筆及時在瓶身上標(biāo)明開封日期和時間，活化劑開封后應(yīng)保證在有效期內(nèi)使用。表面活化處理后的待粘接區(qū)域應(yīng)避免受到指紋、灰塵等污染，如果受到污染應(yīng)及時使用活化劑清除。超過最長通風(fēng)時間時應(yīng)重新進(jìn)行活化處理。當(dāng)活化劑無法有效清除時，應(yīng)重新進(jìn)行打磨、清潔、活化、底涂處理。

（2）注膠。將側(cè)窗抬至側(cè)窗注膠專用旋轉(zhuǎn)平臺，在側(cè)窗上面中間區(qū)域吸附一個真空吸盤。1位工人慢慢勻速旋轉(zhuǎn)側(cè)窗注膠專用旋轉(zhuǎn)平臺，分別向外層注粘接膠，向內(nèi)層注密封膠。膠槍的膠嘴應(yīng)該根據(jù)接縫形狀尺寸切割，使注出的膠粘劑盡量成三角形，避免氣泡和空穴的產(chǎn)生并確保安裝后內(nèi)側(cè)膠粘劑完全溢出。每次注膠前要先注一段（大約100 mm長）的膠粘劑，并棄用。

（3）安裝。注膠完成后，由4位工人配合，其中1位工人站在車外，1位工人將1塊木墊塊放置在車體窗框下邊緣的C型槽上方，居中放置，另外2位工人將側(cè)窗從車體內(nèi)部抬到窗框位置，側(cè)窗下邊緣放置在木墊塊上，利用可調(diào)節(jié)側(cè)窗粘接工裝初步固定。將可調(diào)節(jié)側(cè)窗粘接工裝卡在車體窗框槽內(nèi)，將工裝固定在車體上，側(cè)窗安裝專用工裝固定位置在整個側(cè)窗的1/4～1/3處，工裝對稱安裝。側(cè)窗工裝前后調(diào)整銷前端的Teflon墊塊著力點應(yīng)固定在側(cè)窗的鋁合金框上，嚴(yán)禁將Teflon墊塊固定在側(cè)窗的橡膠框或玻璃上。

（4）調(diào)整。車廂外的操作人員根據(jù)接縫的尺寸及平面高低差情況負(fù)責(zé)向車廂里的操作人員發(fā)出指令，車廂里的操作人員接到指令后立即進(jìn)行相應(yīng)操作，使用吸盤對左右進(jìn)行調(diào)節(jié)，使用側(cè)窗安裝專用工裝上支撐螺栓對上下進(jìn)行調(diào)整，以使接縫尺寸均勻一致，調(diào)整時注意操作要慢要穩(wěn)，當(dāng)車外操作人員發(fā)出停止指令后應(yīng)立即停下。使用側(cè)窗工裝的前后調(diào)整銷對窗戶連續(xù)緩慢加壓，直到側(cè)窗四角與車體側(cè)墻外表面平齊。調(diào)整完成后將木墊塊取下，前后調(diào)整銷的位置不允許再動，嚴(yán)禁將窗戶往后拉，否則容易造成粘接缺陷甚至導(dǎo)致粘接失敗。

（5）刮抹成形。先將溢出的膠粘劑刮掉，然后沿著整個接縫長度用膠刮子加壓刮抹一遍，注意要一氣呵成，中間不可停頓，刮膠過程中手不可抖動，身體要站穩(wěn)。然后觀察表面情況，如果外表不符合要求，應(yīng)再對接縫表面重新刮一遍，操作要求同上。側(cè)窗內(nèi)部應(yīng)及時將溢出的膠粘劑刮掉，整個粘接過程從注膠到刮抹完成應(yīng)在膠粘劑規(guī)定的操作作業(yè)時間內(nèi)完成。

4 結(jié)論

將上述工藝技術(shù)應(yīng)用到側(cè)窗粘接實驗，設(shè)計可靠的工裝，選用合適的工具，結(jié)果表明，該粘接工藝保證了作業(yè)人員的安全，降低了工作強(qiáng)度，提高了側(cè)窗安裝的工作效率，確保了側(cè)窗粘接的安裝質(zhì)量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]金劍鋒，周一蘭.軌道客車粘接質(zhì)量控制原則分析[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2016（6）：59-63.

[2]張玉龍.粘接技術(shù)手冊[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2001.

[3]沈裕文，孟慶利.膠粘技術(shù)在城軌車輛內(nèi)裝中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場，2014（5）：31-32.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]