(中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412001)

0 引言

電力機(jī)車最大運(yùn)營速度一般為120～160 km/h，運(yùn)行環(huán)境溫度為-40 ℃～40 ℃，前窗玻璃要求承受的風(fēng)壓高達(dá)2 500 Pa。該電力機(jī)車前窗玻璃自重約35 kg/件，完全依靠膠粘劑與司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行連接。根據(jù)粘接接頭對(duì)鐵路車輛組件及部件的重要性劃分，機(jī)車前窗玻璃粘接為粘接體系最高等A1級(jí)，該粘接等級(jí)對(duì)粘接作業(yè)環(huán)境要求很嚴(yán)格，粘接質(zhì)量直接關(guān)系鐵路、車輛、人員及設(shè)備安全。

1 現(xiàn)場生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前機(jī)車粘接采用的是單組份濕固化聚氨酯膠粘劑，它具有不需要現(xiàn)場配膠、固化時(shí)間短和粘接強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。但其配套產(chǎn)品包括膠粘劑、清洗劑、玻璃底涂和玻璃底涂，對(duì)環(huán)境溫度、濕度、作業(yè)時(shí)間都有較高的要求，粘接溫度需控制在15 ℃～30 ℃，濕度范圍需控制在30%～70%Rh，最佳溫度為23 ℃，最佳濕度為50%Rh。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于春夏交替之季，尤其是南方地區(qū)氣溫高、空氣潮濕，對(duì)聚氨酯玻璃膠粘接工藝影響較大，需制定出相應(yīng)的解決方法，提高裝配質(zhì)量。

2 現(xiàn)場工藝問題

在株洲(南方城市)，某型號(hào)電力機(jī)車生產(chǎn)過程中，接連出現(xiàn)幾起前窗玻璃粘接固化后，膠條起泡現(xiàn)象，具體見圖1。通過現(xiàn)場對(duì)比發(fā)現(xiàn)，氣泡出現(xiàn)的位置集中在玻璃拐角處，同時(shí)還伴隨著前窗玻璃與窗框膠線邊緣毛刺、膠條間隙不均允、膠條塌陷等安裝質(zhì)量問題。這些現(xiàn)象的發(fā)生，不僅影響該型電力機(jī)車流線型車頭的外觀，還會(huì)影響前窗玻璃的位移能力、黏結(jié)強(qiáng)度及密封性能，最終造成粘接失效，成為粘接結(jié)構(gòu)裝配的安全隱患。

圖1 膠條內(nèi)部有氣泡

基于目前現(xiàn)場選用單組份濕固化聚氨酯膠粘劑的性能基理，適用于高強(qiáng)度、持久的彈性粘合聯(lián)接，適用于多種基材，已廣泛應(yīng)用于鐵路機(jī)車的粘接，適合進(jìn)行前窗玻璃粘接。通過查閱相關(guān)質(zhì)量記錄數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，注膠固化后起泡現(xiàn)象具有一定規(guī)律性，且與粘接現(xiàn)場環(huán)境有一定聯(lián)系。因此，本文主要基于生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際情況，進(jìn)行原因分析并提出可行性方案。

3 原因分析

目前生產(chǎn)現(xiàn)場無恒溫恒濕裝置，粘接過程中常出現(xiàn)環(huán)境溫濕度無法滿足粘接要求的情況。開放性廠房溫濕度環(huán)境不易控制，且隨外界環(huán)境變化而變化，溫濕度波動(dòng)較大。膠粘劑及配備的底涂對(duì)環(huán)境的溫度、濕度、固化時(shí)間都有較高的要求，若在非恒溫恒濕的生產(chǎn)環(huán)境下，膠粘劑將無法發(fā)揮其全部價(jià)值。加之，由于春夏交替之際，溫差和溫度變化加聚，且生產(chǎn)現(xiàn)場各處無法保證溫濕度統(tǒng)一，造成膠粘接固化速率不一，膠粘劑固化內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，是造成起泡的直接原因。

4 方案制定

4.1 工裝設(shè)計(jì)階段

根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)人員反饋，生產(chǎn)現(xiàn)場溫濕度不能滿足粘接作業(yè)要求，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)程，對(duì)作業(yè)后產(chǎn)品質(zhì)量也有很大影響。根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)情況，車間雖開啟中央空調(diào)通風(fēng)，但存在以下兩點(diǎn)問題：①需長時(shí)間通風(fēng)后環(huán)境濕度方可下降，影響作業(yè)進(jìn)程。②易受外界影響，如現(xiàn)場進(jìn)行清潔作業(yè)，局部環(huán)境濕度值會(huì)有明顯上升。針對(duì)上述兩個(gè)問題，通過設(shè)計(jì)粘接溫濕度控制工裝(如圖2所示)，形成粘接作業(yè)“小環(huán)境”，既保證粘接可操作性，又提高作業(yè)效率。

圖2 粘接溫濕度控制工裝

4.2 工裝驗(yàn)證階段

當(dāng)天生產(chǎn)環(huán)境溫濕度為21 ℃、75%Rh，不能滿足現(xiàn)場粘接要求，需對(duì)粘接環(huán)境溫濕度進(jìn)行控制。針對(duì)上述問題，提出兩種方案對(duì)生產(chǎn)環(huán)境溫濕度進(jìn)行控制，并通過區(qū)域劃分，驗(yàn)證上述兩種方案對(duì)粘接環(huán)境變化的有效性及實(shí)時(shí)性。①由于當(dāng)天車間僅濕度不滿足現(xiàn)場粘接要求，建議車間將中央空調(diào)的通風(fēng)系統(tǒng)打開(如圖3所示)，通過通風(fēng)循環(huán)降低環(huán)境濕度。②組織車間使用粘接溫濕度控制工裝(如圖4所示)，配合除濕機(jī)、移動(dòng)式燈箱(照明)使用，通過除濕機(jī)的除濕功能降低工裝內(nèi)粘接環(huán)境的濕度。

圖3 空調(diào)除濕 圖4 工裝使用

4.3 驗(yàn)證規(guī)律分析

通過統(tǒng)計(jì)當(dāng)天08：00～22：00南、北區(qū)域溫濕度變化情況，得到當(dāng)天該時(shí)段粘接溫濕度控制工裝內(nèi)環(huán)境環(huán)境變化曲線，以便掌握后續(xù)作業(yè)環(huán)境變化規(guī)律，指導(dǎo)后續(xù)該工裝使用要求。

統(tǒng)計(jì)當(dāng)天該時(shí)間段作業(yè)北區(qū)域溫濕度變化情況，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，通過中央空調(diào)通風(fēng)可降低粘接環(huán)境濕度值，但存在以下問題及波動(dòng)情況：①需長時(shí)間(2 h以上)開啟后濕度才有明顯下降變化。②對(duì)外界環(huán)境敏感(中午時(shí)段濕度下降明顯)。③受其它作業(yè)單元影響(若有地面清潔作業(yè)，濕度值驟升)(如圖5所示)。

圖5 空調(diào)除濕濕度變化曲線

統(tǒng)計(jì)當(dāng)天該時(shí)段粘接溫濕度控制工裝內(nèi)溫濕度變化情況，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，通過工裝配合除濕機(jī)使用，可以控制該環(huán)境內(nèi)溫濕度值(見圖6)，減少操作員工現(xiàn)場等待時(shí)間，同時(shí)也大幅提升電力機(jī)車粘接質(zhì)量。該方案可以將工裝內(nèi)溫濕度控制在規(guī)定波動(dòng)范圍內(nèi)，但也存在以下幾點(diǎn)需改進(jìn)的項(xiàng)點(diǎn)：①作業(yè)空間光線不足，對(duì)粘接過程有一定影響。②需要控制作業(yè)人員人數(shù)，人員人數(shù)對(duì)作業(yè)環(huán)境有一定影響。③除濕器的功率需要加大，如此即可以保證溫濕度波動(dòng)，又可以降低作業(yè)人員人數(shù)對(duì)環(huán)境影響。

圖6 工裝內(nèi)濕度變化曲線

針對(duì)溫度控制，目前可通過加熱器及移動(dòng)式空調(diào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。若溫度低于操作溫度時(shí)，通過使用加熱器進(jìn)行熱源補(bǔ)充；若溫度高于操作溫度，通過移動(dòng)式空調(diào)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。

5 結(jié)語

針對(duì)目前無恒溫恒濕設(shè)備的生產(chǎn)現(xiàn)場，粘接環(huán)境控制一直是一個(gè)“老大難”的問題，不僅影響生產(chǎn)進(jìn)程，更會(huì)影響后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量的管控。針對(duì)該問題的處理方式需根據(jù)實(shí)際情況而定，一般處理方式為通過啟動(dòng)中央空調(diào)通風(fēng)降低環(huán)境濕度，若出現(xiàn)無法通過上述方式改進(jìn)，需使用粘接溫濕度工裝輔助作業(yè)，以便提高粘接可操作性。