胶粘剂在轨道交通行业应用

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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