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        電力機車前窗玻璃粘接問題分析及工藝改進

        2020-09-10 03:23:55潘學文劉承文文萍
        交通科技與管理 2020年14期
        關(guān)鍵詞:鼓包電力機車

        潘學文 劉承文 文萍

        摘 要:電力機車前窗玻璃安裝采用直接粘接法,這種方法裝配簡單、密封性好且有減震功能。但現(xiàn)場粘接工藝仍存在一些問題:膠表面起泡或鼓起,膠結(jié)接頭出現(xiàn)鼓起或窗框四角凹陷,玻璃與車體不同面,密封間隙不一致等。本文從這幾個問題出發(fā),結(jié)合粘接原理及現(xiàn)場實際分析原因,并提出工藝改進方案。

        關(guān)鍵詞:前窗玻璃打膠;電力機車;底涂、打磨;鼓包

        中圖分類號:U264 文獻標識碼:A

        0 引言

        電力機車前窗玻璃在機車運行中會受到各種挑戰(zhàn),如由惡劣天氣帶來的溫差影響、砂石沖擊、鹽霧腐蝕、運行沖擊,這些挑戰(zhàn)可能導致膠體開裂、老化,嚴重影響粘接強度甚至導致粘合失效。為了保證粘接壽命和粘接強度、密封性,必須嚴格在粘合劑選型、粘接步驟、工藝要求三方面上把關(guān)。

        如果粘接工藝存在缺陷、粘接接觸面打磨不到位,作業(yè)人員操作方法不當、作業(yè)環(huán)境不佳、工具不得力,導致現(xiàn)場打膠經(jīng)常出現(xiàn)表面鼓起、膠結(jié)縫隙不一致,老化開裂等現(xiàn)象,嚴重影響接頭的美觀性。本文介紹了粘接原理及電力機車前窗粘接工藝,指出影響粘接強度的關(guān)鍵性因素,同時,針對工藝、生產(chǎn)中存在的粘接面表面鼓起、粘接間隙不一致等問題提出解決方案,優(yōu)化現(xiàn)有工藝方法。

        1 粘接原理介紹

        影響粘接強度的因素很多,下面簡單對粘接機理、失效形式及改善措施進行介紹。

        1.1 粘接步驟

        “粘接”簡單可以理解為使用粘合劑將兩種粘接基材連接在一起。粘接劑固化后,在被粘接基材和膠體之間形成粘著力(粘附力),基材之間的膠層之間存在另一種力——內(nèi)聚力。這兩種力決定了粘接劑的粘接強度。粘著力是由不同材料之間的吸合力產(chǎn)成的,內(nèi)聚力則是由材料內(nèi)部分子的相互吸引產(chǎn)生的。

        1.2 粘接失效形式

        粘著斷裂、內(nèi)聚斷裂、混合型斷裂、基材斷裂(粘接強度依次遞增)。

        1.3 影響粘接強度的因素

        基材表面狀態(tài)、粘合劑特性、表面處理工藝(底涂等)。

        1.4 提高粘接性能途徑

        內(nèi)聚力是膠的固有特性,無法改變。因此,為了改善粘接的強度,只有從粘著力著手。改善粘著力的方法很多,最常用的是表面機械處理及噴刷底涂,這兩種方法也應(yīng)用于現(xiàn)場工藝中。底涂是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的粘接改善方法,在基材與粘合劑之間涂抹底涂,通過分子層作用形成膠結(jié)劑的最佳甚至化學連接,起到提高附著力、抗老化性以及保護基材表面的作用。

        底涂的選擇取決于粘接劑與基材的表面狀態(tài)。因為底涂性質(zhì)受環(huán)境因素影響嚴重,因此在使用底涂時要注意:(1)使用前檢查日期,不可用過期產(chǎn)品;(2)使用之前充分搖勻;(3)包裝打開后立即注明日期;(4)要控制好底涂的用量,盡可能少,不要超過必要的用量;(5)使用結(jié)束后立即封好包裝。

        底涂噴涂好后,要注意揮發(fā)時間,超過揮發(fā)時間后再涂粘接膠。

        2 前窗玻璃粘接工藝

        由于各車型電力機車前窗玻璃粘接工藝大體相似,現(xiàn)場粘接工藝步驟(主要流程見圖1)如下:

        (1)領(lǐng)料,確定物料未過期;(2)用砂子打磨窗框,使其露出底漆;(3)用酒精清潔窗框,用清洗劑清洗玻璃待粘接面,分別干燥2~4分鐘后,使用膠帶屏蔽玻璃、窗框外周可能被污染部分;(4)均勻噴刷底涂,干燥2~4分鐘;(5)粘接劑放入膠槍,槍嘴割成V型,將粘合劑用膠槍沿一個方向連續(xù)、均勻地打在已經(jīng)表面處理的窗框上,膠條打完后立將玻璃安裝在窗框上。要求玻璃安裝后與窗框間隙均勻,各處粘接厚度不少于10毫米;(6)膠槍嘴斜切,使膠嘴能伸入縫底,將粘合劑均勻地打在窗框接縫里,打出的膠條應(yīng)高于膠接接頭3毫米~5毫米。膠條打完后立即用橡膠刮刀刮平膠條,并將膠面修整得均勻光滑;(7)刮完后立即撕去屏蔽膠帶,使用光亮劑對膠接表面進行處理。

        3 現(xiàn)場工藝存在的問題

        由于作業(yè)環(huán)境不佳、工藝存在缺陷、工具不得力等原因,現(xiàn)場打膠工藝存在主要問題如下:

        (1)打膠表面經(jīng)常出現(xiàn)鼓起,且鼓起只存在于玻璃與窗框下間隙,鼓起隨著固化的時間加長而越加明顯,嚴重影響產(chǎn)品的外觀。

        (2)玻璃與窗框邊緣的間隙不一致,定位方式存在缺陷,導致上下間隙不同、左右間隙不同,玻璃不在正中,膠線寬度不均勻。如圖2所示,明顯可以看到左右兩塊前窗玻璃與窗框的間隙大小不同。

        (3)對于窗框的打磨程度不一致,粘接對基材表面有要求,而現(xiàn)場工藝雖要求對窗框待粘接區(qū)域進行打磨,但打磨程度未給出明確指示。

        (4)玻璃邊緣存在多余粘合劑,未有效屏蔽,未有效屏蔽粘接劑,導致粘接劑邊緣不整齊,影響美觀。(如圖3所示)

        4 現(xiàn)場工藝存在問題原因分析

        4.1 打膠表面經(jīng)常出現(xiàn)鼓起原因

        (1)現(xiàn)場將多塊密封調(diào)整塊疊加后放在玻璃底部,然后施膠密封。這樣,在粘合劑固化的同時,玻璃的重量及窗框的傾斜角導致調(diào)整塊間相互滑動,玻璃隨之向下滑移,使得還未固化的粘合劑受到擠壓,是產(chǎn)生鼓起的原因之一。

        (2)工藝分兩次打膠,可能導致空氣存在于靠近玻璃的夾層中,固化過程中,空氣逐漸移向粘接劑表層。

        (3)作業(yè)人員涂抹膠量不夠,刮膠力度不夠,無法有效排盡空氣、壓實膠層,會導致固化后表面出現(xiàn)鼓起、框角出現(xiàn)塌陷。

        (4)刮刀結(jié)構(gòu)、材質(zhì)不合理?,F(xiàn)場作業(yè)人員使用自制的刮刀,刮刀端部無刀鋒,且刮刀整體材質(zhì)偏硬,無法保證刮刀產(chǎn)生足夠的變形量將粘接壓入縫隙內(nèi)。

        4.2 玻璃與窗框邊緣的間隙不一致原因

        (1)密封調(diào)整塊未固定于窗框上,調(diào)整塊相對窗框有滑移,幾塊密封調(diào)整塊間又相對滑移,由于滑移程度不同,導致玻璃與窗框間的間隙不一致。

        (2)墊塊的使用與設(shè)計要求不符。

        4.3 打磨不到位原因

        對于前窗玻璃膠結(jié)基材表面的打磨程度在工藝上未進行明確規(guī)定,現(xiàn)場工藝要求作業(yè)人員將窗框粗略打磨、露出米紅色環(huán)氧底漆即可打底漆,進行膠結(jié)。

        4.4 粘接劑邊緣不整齊原因

        現(xiàn)場采用紙膠帶進行粘接污染屏蔽,方法不合理。這種膠帶遇潮則粘接性能急劇下降,邊緣經(jīng)常卷曲,無法有效屏蔽粘合劑,導致去除屏蔽膠帶后,玻璃邊緣不齊整或有多余粘合劑,影響美觀。

        5 解決方案

        (1)根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實際,按照DIN6701粘接體系要求,對粘接打磨工藝作出相應(yīng)改進。打磨方案為:使用水磨砂布打磨窗框表面,要求去雜色漆霧,露出底漆,打磨后基材表面看不到明顯的劃痕。打磨按以下步驟[1]:

        (a)先橫向打磨,直到表面都有均勻的輕度劃痕為止。(b)然后在垂直方向打磨,直到步驟(a)產(chǎn)生的所有劃痕被磨去。(c)再環(huán)向打磨,直到步驟(b)產(chǎn)生的所有劃痕都被磨去,表面均勻一致為止。(d)清除碎屑,使用干凈的無絨棉布蘸溶劑擦洗,晾干。

        (2)設(shè)計新結(jié)構(gòu)的密封調(diào)整塊(結(jié)構(gòu)見圖4),玻璃得到水平及垂直定位,可以保證粘接厚度為10毫米,也可保證玻璃與窗框左右距離一致。清潔完窗框后且干燥后,新墊塊按照要求粘接在窗框的相應(yīng)位置, 可防止墊塊滑移,保證粘接劑在固化過程中玻璃不移動。

        (3)調(diào)整塊牢牢固定在窗框上后,用膠槍在窗框四周打上7120膠。

        注意:

        1)一定要將最初打出的膠頭扔掉,防止膠頭內(nèi)藏有空氣;2)區(qū)別于以往工藝分兩次涂膠,采用一次打膠法,要求膠量較大,用量能夠滿足粘接和密封;要求作業(yè)人員打膠時,在窗框四個拐角加大打膠量;3)打膠一次完成,不留膠頭;4)底涂的用量盡量少,不要反復涂刷。同時,注意底涂使用時先搖勻,使底涂充分反應(yīng)。

        (4)從材質(zhì)硬度、結(jié)構(gòu)尺寸等方面改進現(xiàn)有刮刀(如圖5和6,刮刀有刀鋒,橡膠材質(zhì)且硬度適中。要求作業(yè)人員刮膠按壓力度加大,這樣保證壓實膠層。

        (5)取消紙膠帶的定額,規(guī)定塑料膠帶為唯一屏蔽膠帶,保證去除屏蔽層后,密封邊緣整齊無毛刺。整個粘接過程完成后,要求作業(yè)人員貼上警示標語“膠未干、勿動!” ,1小時內(nèi)不允許以任何方式接觸接頭表面,8小時內(nèi)不允許動車。

        6 結(jié)束語

        本文主要介紹了電力機車前窗玻璃打膠出現(xiàn)的主要問題,并根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)狀況,結(jié)合粘接原理分析問題產(chǎn)生原因,提出改善方案。通過對現(xiàn)場粘接工藝進行分析與改進,提高了粘接質(zhì)量,未再次出現(xiàn)起泡,鼓包等問題,并使粘接外觀更美觀。

        參考文獻:

        [1]GB/T21526-2008粘接前金屬表面處理[S].

        [2]勾波,楊志勇,元世斌.高速動車組車窗玻璃粘接工藝研究[J].粘接,2012(08):66-68.

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