動(dòng)車組線槽粘接失效原因分析

孫超宇 雷佩

【摘 要】通過動(dòng)車組線槽粘接失效問題，分析其失效原因，制定工藝措施，避免線槽粘接失效。

【中圖分類號(hào)】U266.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）03-0425-01

1.前言：

動(dòng)車組生產(chǎn)中，為節(jié)省車內(nèi)部件安裝空間，將大部分線束敷設(shè)于木地板與鋁地板之間的線槽內(nèi)，而線槽采用粘接方式粘于鋁地板上。

線槽粘接是動(dòng)車組電氣組裝的重要工序，是特殊過程。主要步驟包括線槽定位、粘合劑混合及布置等。線槽粘接失效，如線槽粘接開膠、不牢固，使線束綁扎不牢固，容易震動(dòng)導(dǎo)致線束破損，影響動(dòng)車組電氣功能，甚至?xí)鸩考龘p，會(huì)影響行車安全，造成重大事故。

2.影響粘接的因素：

表面粗糙度：

當(dāng)膠粘劑良好地浸潤被粘材料表面時(shí)（接觸角θ<90°），表面的粗糙化有利于提高膠粘劑液體對(duì)表面的浸潤程度，增加膠粘劑與被粘材料的接觸點(diǎn)密度，從而有利于提高粘接強(qiáng)度？反之，當(dāng)膠粘劑對(duì)被粘材料浸潤不良時(shí)（θ>90°），表面的粗糙化就不利于粘接強(qiáng)度的提高？

表面處理：

粘接前的表面處理是粘接成功的關(guān)鍵，其目的是能獲得牢固耐久的粘接？由于被粘材料存在氧化層（如銹蝕）？鍍鉻層？磷化層？脫模劑等形成的“弱邊界層”，被粘物的表面處理將影響粘接強(qiáng)度？

鋁及鋁合金的表面處理，希望鋁表面生成氧化鋁結(jié)晶，而自然氧化的鋁表面是十分不規(guī)則的？相當(dāng)疏松的氧化鋁層，不利于粘接？所以，需要除去自然氧化鋁層？

壓力：

在粘接時(shí)，向粘接面施以壓力，使膠粘劑更容易充滿被粘體表面上的坑洞，甚至流入深孔和毛細(xì)管中，減少粘接缺陷？對(duì)于粘度較小的膠粘劑，加壓時(shí)會(huì)過度地流淌，造成缺膠？因此，應(yīng)待粘度較大時(shí)再施加壓力，也促使被粘體表面上的氣體逸出，減少粘接區(qū)的氣孔？

對(duì)于較稠的或固體的膠粘劑，在粘接時(shí)施加壓力是必不可少的手段？在這種情況下，常常需要適當(dāng)?shù)厣邷囟?，以降低膠粘劑的稠度或使膠粘劑液化？

為了獲得較高的粘接強(qiáng)度，對(duì)不同的膠粘劑應(yīng)考慮施以不同的壓力？一般對(duì)固體或高粘度的膠粘劑施高的壓力，而對(duì)低粘度的膠粘劑施低的壓力？

膠層厚度：

較厚的膠層易產(chǎn)生氣泡？缺陷和早期斷裂，因此應(yīng)使膠層盡可能薄一些，以獲得較高的粘接強(qiáng)度？

負(fù)荷應(yīng)力：

在粘接面上作用的應(yīng)力是復(fù)雜的，包括剪切應(yīng)力？剝離應(yīng)力和交變應(yīng)力？

切應(yīng)力：由于偏心的張力作用，在粘接端頭出現(xiàn)應(yīng)力集中，除剪切力外，還存在著與界面方向一致的拉伸力和與界面方向垂直的撕裂力？

剝離應(yīng)力：被粘物為軟質(zhì)材料時(shí)，將發(fā)生剝離應(yīng)力的作用？這時(shí)，在界面上有拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力作用，力集中于膠粘劑與被粘物的粘接界面上，因此接頭很容易破壞？由于剝離應(yīng)力的破壞性很大，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免采用會(huì)產(chǎn)生剝離應(yīng)力的接頭方式？

交變應(yīng)力：在接頭上膠粘劑因交變應(yīng)力而逐漸疲勞，在遠(yuǎn)低于靜應(yīng)力值的條件下破壞？強(qiáng)韌的？彈性的膠粘劑（如某些橡膠態(tài)膠粘劑）耐疲性能良好？

內(nèi)應(yīng)力：

當(dāng)膠粘劑固化時(shí)，因揮發(fā)？冷卻和化學(xué)反應(yīng)而體積發(fā)生收縮，引起收縮應(yīng)力？當(dāng)收縮力超過粘附力時(shí)，表觀粘接強(qiáng)度就要顯著降？此外，粘接端部或膠粘劑的空隙周圍應(yīng)力分布不均勻，也產(chǎn)生應(yīng)力集中，增加了裂口出現(xiàn)的可能？有結(jié)晶性的膠粘劑在固化時(shí)，因結(jié)晶而使體積收縮較大，也造成接頭的內(nèi)應(yīng)力？如在其中加入一定量能結(jié)晶或改變結(jié)晶大小的橡膠態(tài)物質(zhì)，那么就可以減少內(nèi)應(yīng)力？

3.工藝試驗(yàn)：

為驗(yàn)證線槽粘接強(qiáng)度，選取線槽基材分別進(jìn)行清潔和打磨兩種處理方式，并與線槽粘接用膠V60膠的制成剪切試樣，按照GB7124進(jìn)行粘接強(qiáng)度驗(yàn)證。

通過以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說明現(xiàn)使用的粘接膠與線槽材質(zhì)配合使用滿足設(shè)計(jì)要求。

4.工藝制定：

線槽表面粗糙度：為保證粘接強(qiáng)度，對(duì)線槽粘接面進(jìn)行打磨處理。用120#砂紙手工打磨線槽畫線標(biāo)記處2-3遍，直至將其表面污物全部清除，增加表面粗糙度。

線槽表面去除氧化層：線槽粘接前使用異丙醇擦拭線槽粘接面，擦拭時(shí)為避免交叉污染，擦拭方向需朝一個(gè)方向進(jìn)行。擦拭后，待異丙醇完全揮發(fā)后在進(jìn)行線槽粘接工作。

線槽粘接壓力：線槽粘接時(shí)，需在線槽上方放置壓塊。壓塊過重，會(huì)導(dǎo)致線槽粘接面的膠層過薄，影響粘接效果；壓塊過輕，會(huì)導(dǎo)致線槽粘接后線槽距地板高度過高，影響后續(xù)地板安裝。我們制作了兩種重量的壓塊，分別為5kg壓塊及15kg壓塊。經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證，最終選用了15kg作為線槽粘接壓塊重量。

線槽粘接膠層厚度及應(yīng)力：因線槽表面有鉚釘，導(dǎo)致突起，粘接完成后加壓塊，使線槽兩端局部受力，加蓋后應(yīng)力釋放，端部開膠。為保證膠層厚度，在線槽涂膠部位增加2mm墊塊，保證膠層厚度及膠填滿粘接面。墊片放置在膠線的兩端居中位置，距端部約10-20mm。

線槽粘接物料同溫：為達(dá)到線槽粘接的良好粘接效果，避免線槽與粘接膠粘接前后的溫度差過大，通常我們采取同溫措施，即將線槽與粘接膠提前6小時(shí)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，使線槽與粘接膠與周圍溫度等同，達(dá)到同溫的效果。

5.結(jié)論：

通過以上工藝措施的改進(jìn)，有效避免了線槽粘接失效問題，但考慮到線槽材質(zhì)較軟，粘接易變形的特點(diǎn)，后續(xù)工作會(huì)對(duì)線槽粘接用膠進(jìn)行替換試驗(yàn)