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胶黏剂在轨道交通中的应用

2019-01-24 14:27:51??????点击:

近年来,随着轨道客车行业的发展,对列车的安全舒适性、整车气密性要求越来越高,车窗安装由粘接结构取代了机械连接结构。

 


粘接结构可以起到减震、吸收形变、降低噪音等作用。通常车窗粘接有2种方式,一种是玻璃与车窗型材框架预先进行粘接,然后车窗框架型材再与车体结构进行粘接;另一种是窗带结构,玻璃直接与车体结构进行粘接。目前应用最多胶种是聚氨酯胶和改性硅烷胶。本文从粘接结构设计、试验及施工工艺等方面对轨道车辆车窗粘接密封用胶进行浅析


1 粘接结构设计


粘接结构设计是采用有限元分析软件进行,通过粘接接头在机械、介质复合作用下的性能指标来计算粘接接头的最大负荷。采用弹簧单元模拟粘接,首先在车窗几何模型上把粘接的位置切割下来,并划分网格,然后用弹簧单元连接车窗和车体上对应的节点来模拟粘接,由此计算出弹簧的内力,用弹簧的内力除以粘接面积,即是粘接应力。可以采用ANSYS软件进行粘接强度分析。


2 粘接验证试验


根据计算所得胶粘剂的强度要求,确定胶种进行试验,通常需要进行胶粘剂性能试验和基材粘接性测试。

2.1 性能试验


性能试验包括剪切强度、拉伸强度、硬度、收缩率、耐紫外等性能指标。


2.2 基材粘接性测试


该试验用于判定胶粘剂在不同粘接基材上的耐久性。

试验过程:基材尺寸为A4纸大小,首先将基材表面经打磨、清洁、活化、刷涂底胶等工序处理,然后用手动或气动胶枪在基材表面涂打带状粘接材料,长度至少为50 mm。每块基材至少涂打5个胶条,用刮板将胶条刮成5 mm厚度后进行固化和加速老化,每个试验条件完成后用壁纸刀对胶条斜向进行破坏,割胶时用尖嘴钳子夹紧(剥落角度130°~160°)。粘接面为面漆和/或底漆时,割破漆面以便检验。在进行破坏的过程中,除粘接表面外,胶条带应被横向切割5~10 mm。在胶条经受进一步的负载时,每次切割应持续大约3 s。试验长度至少应是50 mm。试验结果表明,>95%胶粘剂内聚破坏为合格。

 

2.3 疲劳试验


根据运行要求,动车组车窗需要进行整窗实物疲劳振动试验。按照现车结构和工艺将车窗粘在带有窗口的小块侧墙上,固化完全后进行疲劳试验。试验振动频次及检验标准参照UIC564执行,主要试验包括振动、极端压力变化、高低温淋雨等。


3 粘接工艺


3.1 环境及开工前准备

—粘接、打磨等需要有单独区域,并需做好区域标识。

—温度范围:15~35 ℃。

—相对空气湿度:20%~70%。

—粉尘:空气中尘埃负荷必需小(清洁、活化后的粘接面在通风结束后没有可见的尘埃)。

—粘接区域要远离焊接、喷砂、喷漆等可产生烟气、粉尘、悬浮物等的作业。

—通风要求:确保工作区的通风(不允许有穿堂风)。

—工作过程中照明要充足,要有足够的阳光照射。

—粘接工作前需要按照清洁、活化、涂底胶等的产品安全说明书要求做好个人安全防护。手套等防护用品不得含硅、滑石粉、绒毛等东西。

—粘接废弃物要按照相关规定进行处理。

—检查压缩空气是否有水、油等污物。

 

—胶粘剂以及配套清洁剂需要在开工前运至工作现场,5 ℃以下的季节需要提前24 h,5 ℃以上的季节需要提前12 h,并按要求存放。

—准备表面处理、清洁、涂胶安装等用工装、工具以及辅助材料。

—准备警报提示、封锁带、标签等固化期间警告标示。

—检查胶粘剂以及配套清洁剂是否匹配,并确保在保质期范围内,清洁剂打开时需要在瓶体标注开瓶日期,并按照产品技术说明的要求标注最大使用期限。使用后的清洁剂需要盖紧瓶盖密封。

3.2 粘接面清洁


表面处理:粘接金属基材表面需要无氧化层和锈蚀层,如有需要用砂纸或工业百洁布等进行打磨清理。

用不掉毛的擦布或擦纸蘸取胶粘剂配套清洁剂擦拭粘接表面,擦拭时擦纸脏污需要翻面或更换,擦拭至擦纸表面没有黑色油污为止,干燥10 min后进行下一步操作,清洁后表面不得二次污染。

3.3 粘接面活化


用不掉毛的擦布或擦纸蘸取少量活化剂擦拭清洁过的粘接面时,沿一个方向擦拭,且只擦拭一遍,然后用干净的擦纸或擦布将过量的活化剂擦掉。挥发10 min后可进行下一步操作。擦拭后2 h内没有进行下一步操作,需要重新清洁、活化。

 

3.4 刷底胶


粘接面按要求清洁、活化后,进行底胶刷涂。底涂剂开瓶前需要上下摇晃,听见瓶内钢球碰撞的声音,再摇晃1 min后可以倒出使用,用毛刷沿一个方向在粘接面刷一薄层底胶,要求刷涂均匀,无漏涂。刷涂后需要挥发30 min以上再进行涂胶。最大干燥时间6 h(具体时间依据产品技术要求),超过时间需要重新活化。



3.5 涂胶


粘接时胶嘴需要选用或根据涂胶宽度切割成合适的三角型胶嘴,用风动胶枪或胶泵在涂过底胶的粘接面进行涂胶,涂打前需要将先打出的100 mm左右胶条废弃不用,胶条涂打要均匀、连续、无气泡。涂完胶按照图纸要求进行粘接、定位和工装加固。粘接后需要至少固化48 h才可撤下工装进行下一工序。72 h后可以平稳移动车辆和密封缝隙。


4 结语


车窗粘接在轨道客车装配中属关键特殊工序,过程决定结果。只有粘接计算、试验、施工每个过程都做到精细严谨,才能保证客车运行安全。

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