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1、胶粘剂在轨道交通车辆上的运用研究,高分子材料论文内容摘要：介绍了胶粘剂在轨道交通车辆上的粘接、密封、防松、防电化学腐蚀等方面的应用,以及胶粘剂的选用原则、胶粘剂应用经过中的局限性。 本文关键词语：胶粘剂,轨道交通车辆,应用 中国人口诸多、 内陆深广, 解决大规模人口流动问题,最安全、最快速、最经济、最环保、最可靠的交通方式是轨道交通。作为国家的一项长远战略性投资,中国轨道交通在进入新世纪后呈跨越式发展,已愈发具体表现出出其对国民经济发展的重要推动作用。胶粘剂依靠其独特优异的功能及作用,在轨道交通领域得到广泛的应用。胶粘剂能够实现同种和异种材料(包括金属与非金属)的连接,解决其他工艺方式方法(如
2、焊、铆等)难以实现的连接。施工通常在常温下进行,可有效消除零部件因受热产生变形、应力集中等工艺缺陷。 1 地铁车辆胶粘剂的选用原则 在选择轨道交通车辆胶粘剂时, 需考虑下面问题: 性能要求: 在性能上知足轨道交通车辆组成成分的技术要求,同时在检修周期内保证性能的绝对可靠性。 工艺要求: 必须充分知足轨道交通车辆的制造工艺条件。例如粘接的材料、胶粘剂使用时环境的温湿度、 操作环境的温湿度、外表处理的方式、胶粘剂固化时间和生产节拍的关系等,这些都要知足车辆制造工艺的要求。 环保要求: 作为新型交通工具的组成部分,胶粘剂固化后不能挥发对人体有害的成分,在生产经过中,必须尽量减少对人体有害成分的产生。
3、 2 胶粘剂在轨道交通车辆上的应用大概情况 从整个轨道车辆的制造经过及各个工序的生产对胶粘剂功能要求,能够归纳为:构造粘接;密封;防松;防电化学腐蚀, 其他功能性应用如导电、 抗咬合等等。 2.1 粘接 司机室前档风玻璃、 侧窗玻璃采用粘接工艺,粘接与传统胶条或铆接相比外观美观大方,可视性强。当玻璃在遭到外力的冲击和振动影响时,胶粘剂为弹性体,能够缓解这种压力。所以对胶粘剂的拉伸强度、剪切强度以及断裂伸长率要求较高,由于受太阳照射的影响,对防紫外线能力、耐湿热抗老化的能力有较高要求。玻璃粘接拉伸强度要求大于6 MPa,剪切强度要求大于0.3MPa,断裂伸长率要求大于350 %。 当前常用的PU
4、胶粘剂有SIKA265、 汉斯曼5902、 汉高8590、MS胶粘剂有ISR7008。 地板布的粘接。 地板布材料一般采用橡胶或PVC材料,考虑到车辆的维修,板布与铝蜂窝地板的粘接强度不能过高,否则车辆维修时不能轻易拆除,给维修工作带来不便。剥离强度一般要求0.55 N/mm。通常采用双组分聚氨酯或双组分环氧胶粘剂,常用的胶粘剂为汉高UK88,R710,SIKA7100。针对竖直地板布的粘接,因竖直面难以施加压力,一般采用触变性较好、固化速度较快的双组分硅烷胶粘剂, 如ITW4100、 回天7938胶粘剂。 地板橡胶座与车体的粘接以及车内顶板、墙板加强筋的粘接。地板橡胶座是为增加乘客的舒适性而
5、设置的弹性体,本身主体构造为三元乙丙橡胶, 地板下平面硫化有3mm厚的铝板, 考虑到承受压应力的受力状况,该处胶粘剂一般采用高模量、高强度构造胶粘剂;车内顶板、墙板加强筋是为了加强顶板、墙板刚性设置的角型型材或板型型材,也是采用高模量、高强度构造胶粘剂。考虑生产节拍,一般选择固化速度较快的双组分丙烯酸酯胶粘剂,如ABNEN8088,LORD406,ITW MA830。 一些临时性的小部件固定, 例如一般垫片的粘接或者定位块的粘接,要求固化速度比拟快,易于操作。经常采用 -氰基丙烯酸酯(瞬干胶),如HS401、HS406、乐泰401、406。 广告框的粘接一般采用压敏胶, 如VHB4945。 2
6、.2 密封 轨道交通车辆司机室前档风玻璃、 侧窗玻璃与车体之间需要密封。考虑到气候的影响, 要求选择的胶粘剂具有较好的耐紫外线、耐酸碱能力,常用的胶粘剂有SIKA265、汉斯曼5901、ISR7003、MS939等。 车内装饰件的密封,例如门槛的密封、电器柜下部的密封、 座椅下部的密封, 基于车体内部使用,要求环保性好,通常采用普通聚氨酯胶粘剂,如SIKA221;车体其他部位的密封,例如焊缝的密封、塞拉门门框、门脚的密封、司机室连挂处的密封,根据实际情况选用不同颜色的耐紫外线胶粘剂, 例如SIKA521UV等,车体下部的密封, 考虑到车下电气部件较多,防火性能等级要求较高,采用防火等级较高的胶
7、粘剂,如FR939。针对轨道交通车辆的管路连接部分有空气管路、水管等部件,为了防止因冲击或震动而导致松动和泄露等问题, 增加管接头的密封效果,一般采用厌氧胶粘剂进行密封,如乐泰577,乐泰542。 2.3 防松 轨道车辆部件的连接除了焊接、 粘接、铆接,还有一种连接方式就是螺栓连接。螺栓螺母通过螺纹之间的摩擦力实现部件的紧固。使螺纹松动的原因是由于加在螺栓上的外部径向力矩,大于自锁力矩。为了减少松脱,增加自锁力矩,通常在螺母和螺栓之间涂上螺纹锁固剂。在车辆的制造经过中,使用螺纹锁固剂的地方很普遍。 一般情况下M6及M6以上的螺纹连接都涂有螺纹锁固剂。需要重复拆卸的地方采用中强度的螺纹锁固剂,
8、例如所有内部装配常用的螺纹锁固剂H243。一般不拆卸的地方或要求较高的地方采用高强度螺纹锁固剂,例如车下制动模块的安装、空压机模块的安装等等,常用的螺纹锁固剂有H271、乐泰271。 2.4 防电化学腐蚀 在车辆的制造经过中, 最常用的工程材料是金属。常见的金属腐蚀有物理腐蚀、化学腐蚀和电化学腐蚀,华而不实电化学腐蚀是最主要也是最严重的一类腐蚀。电化学腐蚀是由于2种不同材料在接触时存在电位差,而潮湿的环境起到催化剂的作用,加速电化学腐蚀的发生。解决电化学腐蚀通常的方式方法就是用丁基类胶粘剂完全隔离2种不同的金属,例如铝合金车体与不锈钢零部件之间、铝合金车体与碳钢零部件之间、不锈钢车体与碳钢零部
9、件之间常用H4006隔离。 2.5 其他功能性应用 车辆制造经过中接地线装置处涂有导电胶,在车辆转向架空气弹簧与车体接触部位涂有抗咬合胶粘剂乐泰767,还有不锈钢修补剂和铝合金修补剂等等。 3 粘接工艺 粘接质量的好坏与胶粘剂的质量有关,也与粘接工艺严密相连。 通常的施工工艺为:清洁 打磨 清洁 涂胶 固持。粘接之前对粘接面进行清洁,去除外表的油污等杂质;第2步为对粘接面进行打磨,去除外表的氧化层或污染层, 打磨手法根据45 角穿插打磨;第3步为清洁,去除打磨产生的灰尘及碎屑,第4步为涂胶, 根据不同胶粘剂类型、采用不同的方式方法在粘接面上涂胶,如侧窗玻璃的粘接采用涂三角的方式方法,地板布粘接
10、采用A2刮板刮涂的方式方法, 地板座的粘接采用之字形状的方式方法等等;第5步固持,把被粘接物贴合在一起,然后采用工装设备使之保持贴合时的状态,持续固化到一定时间,最后拆除工装设备。 4 胶粘剂的局限性 1)粘接质量容易受各种因素的影响。最典型的是环境因素,例如温、湿度,随着温度的升高,胶粘剂的表干时间缩短,可操作时间也会相应缩短,假如可操作时间控制不好,就会产生粘接质量隐患,粘接的零部件就会脱落。 2)无损检测还不成熟,粘接的可靠性较差。一般都是进行毁坏性试验,周期性长、浪费试件、时间、资金。 3)被粘接零部件需要外表处理,粘接工艺要求严格,假如被粘接外表清洁不到位,被粘接的零部件就会脱落。
11、4)粘接体系还不完善,胶粘剂力学性能和耐老化性能的研究与金属材料相比还不成熟。 5)零部件粘接后大部分情况下无法拆开, 在车辆进行维护保养或大修时比拟困难。 所以粘接方式在很多方面还不能完全替代传统的连接方式。 结束语 随着轨道交通工业的发展,对胶粘剂的性能要求也越来越高,除了强度之外,耐老化性、环保性、操作工艺等等都会逐步提出新的要求。针对行业标准欠缺现在状况,需要规范性能测试方式方法,建立完善的质量保证体系,以保证胶粘剂在轨道交通车辆上的应用效果更好,范围更广。 以下为参考文献 1万涛.铁道车辆车窗胶粘剂应用技术研究J.粘接,2008,29(5):51-53. 2陶小乐.有机硅密封胶在建筑应用领域的发展状况A/2020第四届建筑胶粘剂发展论坛文集C,2020.