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、最環(huán)保、最可靠的交通方式是軌道交通。作為國家的一項長遠戰(zhàn)略性投資,中國軌道交通在進入新世紀后呈跨越式發(fā)展,已愈發(fā)體現(xiàn)出其對國民經(jīng)濟發(fā)展的重要推動作用。膠粘劑依靠其獨特優(yōu)異的功能及作用,在軌道交通領域得到廣泛的應用。膠粘劑可以實現(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)難以實現(xiàn)的連接。施工通常在常溫下進行,可有效消除零部件因受熱產(chǎn)生變形、應力集中等工藝缺陷。

　　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結構粘接;②密封;③防松;④防電化學腐蝕,⑤ 其他功能性應用如導電、 抗咬合等等。

　　2.1 粘接

　　司機室前檔風玻璃、 側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。當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度、剪切強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。玻璃粘接拉伸強度要求大于6 MPa,剪切強度要求大于0.3MPa,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、墻板加強筋的粘接。地板橡膠座是為增加乘客的舒適性而設置的彈性體,本身主體結構為三元乙丙橡膠, 地板下平面硫化有3mm厚的鋁板, 考慮到承受壓應力的受力狀況,該處膠粘劑一般采用高模量、高強度結構膠粘劑;車內(nèi)頂板、墻板加強筋是為了加強頂板、墻板剛性設置的角型型材或板型型材,也是采用高模量、高強度結構膠粘劑。考慮生產(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

　　軌道交通車輛司機室前檔風玻璃、 側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、司機室連掛處的密封,根據(jù)實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。需要重復拆卸的地方采用中強度的螺紋鎖固劑, 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度螺紋鎖固劑,例如車下制動模塊的安裝、空壓機模塊的安裝等等,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、化學腐蝕和電化學腐蝕,其中電化學腐蝕是最主要也是最嚴重的一類腐蝕。電化學腐蝕是因為2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,加速電化學腐蝕的發(fā)生。解決電化學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 其他功能性應用

　　車輛制造過程中接地線裝置處涂有導電膠,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,還有不銹鋼修補劑和鋁合金修補劑等等。

　　3 粘接工藝

　　粘接質(zhì)量的好壞與膠粘劑的質(zhì)量有關,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行清潔,清除表面的油污等雜質(zhì);第2步為對粘接面進行打磨,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。一般都是進行破壞性試驗,周期性長、浪費試件、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, 在車輛進行維護保養(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。

　　結語

　　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)標準欠缺現(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用效果更好,范圍更廣。