聚氨酯胶粘剂在电力机车前窗玻璃粘接密封中的应用

司万强，焦金明，刘 明，杨旭宏，李显峰

（中车大同电力机车有限公司，山西 大同 037038）

聚氨酯胶粘剂在电力机车前窗玻璃粘接密封中的应用

司万强，焦金明，刘 明，杨旭宏，李显峰

（中车大同电力机车有限公司，山西 大同 037038）

简述了单组分聚氨酯胶粘剂在电力机车前窗玻璃粘接密封中应用的意义以及前窗玻璃连接形式，同时详细说明了前窗玻璃粘接密封的工艺方法和施胶过程中的技巧。

胶粘剂；粘接工艺；电力机车；前窗粘接；施工技艺

近年来，随着中国铁路装备技术的引进和铁路运输工业的迅速发展，铁路车辆对舒适度和轻量化要求越来越高，特别是新材料、新技术的出现和应用，使得大量的复合材料、轻金属材料替代了原来的重金属。在材料的连接方式上也越来越多地采用胶粘剂粘接技术，而不是传统的焊接、铆接和螺栓连接。

粘接技术与传统连接技术相比有如下优势：①可连接各种金属和非金属，防止发生电化学腐蚀；②整个粘接区域内应力分布均匀，避免了应力集中，耐疲劳强度提高；③隔音降噪、减震；④满足轻量化要求。

为此，在电力机车设计和制造过程中，胶粘剂粘接技术越来越广泛地应用于司机室、车体、顶盖和转向架等关键部件的粘接。涉及到的胶粘剂种类有聚氨酯、硅胶、改性硅烷、氰基丙烯酸酯、厌氧胶和环氧胶等多种胶粘剂的40多种型号。使用的功能从最初的密封到现在的结构受力粘接。胶粘剂粘接技术的使用满足了高强度、轻量化、阻燃性、抑振性和绝热性等性能，确保了电力机车高速、安全、舒适和可靠等优异的综合性能。

本研究主要介绍单组分聚氨酯胶粘剂在电力机车前窗粘接密封工艺中的应用。

1 电力机车前窗粘接密封的意义

由于单组分聚氨酯胶粘剂为柔弹性体，抵抗触变性，具有较高的剪切强度、使用温度范围为-40～100 ℃、可以切开胶条进行修补以及可附着油漆等优点，已被广泛应用到电力机车车辆窗户玻璃安装中。由于车窗玻璃是脆性材料，安装时不允许与钢结构框架直接接触，还要考虑玻璃与钢结构框架之间、钢结构框架与车体之间因温度变化、气动载荷而产生的变性，应采用一种弹性安装方式，而粘接方式正好符合车窗的这种安装要求。

电力机车前窗玻璃框与车体框架通过单组分聚氨酯弹性粘接，形成窗户组成单元，提高了气密性，减少了水蒸气的穿透性，缓和了电力机车交会和穿过隧道时对前窗的冲击和振动，降低了空气动力对车内噪声，保证了电力机车的安全性和舒适性。

2 电力机车前窗玻璃安装连接方式

电力机车前窗玻璃安装连接方式有2种，一种是直接粘接方式，即将前窗玻璃直接粘接在车体上，该粘接方式受力面积大，应力分布均匀，密封性好，不像焊接、螺接或铆接存在局部应力集中。该方式适合高速机车前窗玻璃粘接。

另一种是混合连接方式，即前窗以前主要采用螺接的安装方式，虽然该方式存在点连接应力集中很大、疲劳强度低、密封性差等缺陷，但此方式具有丰富的操作经验，有较大的质量可靠性，车窗更换作业周期短。因此将螺接方式和粘接方式相结合可以取长补短，形成一种理想连接形式。我公司生产的HXD2型系列电力机车前窗玻璃安装形式均采用混合连接的方式，实践证明该方式粘接质量可靠性强、生产效率高、段方更换周期短。该方式适合普速机车前窗玻璃粘接。

3 电力机车前窗粘接密封工艺

通常情况下，胶的施工温度为10～35℃，环境湿度为40%～70%，如粘接剂产品说明书有特殊要求的以产品说明为主。

表面处理是整个粘接体系的基础，直接影响到粘接剂的性能和使用寿命。一般表面处理采用物理和化学相结合的方式。物理方法采用的是钢丝刷、砂纸打磨基体表面锈蚀和附着物等方式；化学方法采用的是专用配套清洁剂手工擦拭基体表面，清除表面油污和灰尘等杂质的方式，并晾置10 min后进入表面清洁工序。

在进行表面清洁时，用无纺布蘸取少量Sika Aktivator 205清洗剂清洁粘接面，沿一个方向手工擦拭表面至无油污、无灰尘，晾置至溶剂完全挥发，防止粘接面二次污染。然后进入刷底涂工序。

使用Sika primer 206G+P底涂前要彻底摇匀，听到溶剂瓶里的钢珠“咔哒咔哒”的响声，取适量底涂倒入容器瓶中，用毛刷蘸取底涂剂在基材表面薄薄涂刷一层，要均匀，无漏涂。晾置30 min至完全挥发后再进入涂胶工序。

涂Sikaflex-265R聚氨酯胶时应注意：①使用防护胶带对粘接密封零部件四周进行防护，防护胶带按顺序朝一个方向紧密贴实在粘接面边缘，胶带边缘要竖直、无缺口，表面平整、无气泡，防止涂胶时污染其他表面；②依据涂胶部位宽度切割胶嘴，将胶嘴伸入粘接密封部位底部，均匀连续注入粘接剂胶条，以防止裹进气泡或产生空腔；③使用合适的刮板修饰粘接剂表面，保证胶层表面平整、光滑和细腻；④粘接剂表面修饰完成后，立即撕去防护胶带，防止边缘因胶表干产生毛刺；⑤前窗打胶后至少48 h后才能移动车辆。

打完胶的前窗玻璃粘贴“密封胶未干，请勿触摸，请勿移车”等警示标签。

涂胶操作方法直接影响到胶层的质量和外观。以下是粘接施工工艺：

（1）胶嘴制作

图1 胶嘴切割Fig.1 Cutting of adhesive dispensing nozzle

（2）涂胶形状

a、胶体形状——三角形相对最佳，减少裹气。

b、胶层厚度——5～10 mm（车窗玻璃长度在1.5 m时，胶层厚度一般为5 mm；车窗玻璃长度在3.0 m时，胶层厚度一般为10 mm）。

（3）涂胶注意事项

a、填缝避免裹气，胶嘴要伸到缝隙的底部，速度不宜太快、要均匀。

b、胶未固化时应避免接触有机溶剂，如玻璃水、乙醇等，避免出现表面发粘现象。

c、季节、温湿度变化对固化速度的影响：夏季、高温高湿环境，表干快，注意刮平节奏；冬季、低温环境，固化速度减慢，增加固化时间。

4 结束语

公司通过引进阿尔斯通电力机车前窗玻璃粘接技术，对其进行消化吸收并加以改进，优化了施工工艺，严格控制施工质量，使得电力机车前窗玻璃粘接密封质量不断提高，延长了电力机车前窗玻璃的密封性能和使用寿命。经过实践运行的检验，得到了铁路客户的一致好评。该项技术的成功应用为进军国际市场，达到国际一流粘接水平增添了技术储备。

[1]张玉龙.粘接技术手册[M].北京:中国轻工业出版社,2001.

[2]曾湘江.高速电力机车前窗结构探讨[J].电力机车与城轨车辆,1998,21(3):1-4.

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[4]翟海潮.工程胶粘剂[M].北京:化学工业出版社,2005.

Application of polyurethanes adhesive in bonding and sealing of front window glass of electric locomotive

SI Wan-qiang, JIAO Jin-ming, LIU Ming, YANG Xu-hong, LI Xian-feng
(CRRC Datong Co., Ltd., Datong, Shanxi 037038, China)

This paper introduced the sealing technology of front window glass of the electric locomotive by using single component polyurethanes adhesive, the connection forms of front window glass, the bonding process method and the sizing technique in the process. At last a detailed adhesive bonding process description of the cab front window glass was illustrated.

adhesives; bonding techniques; electric locomotive; glass bonding; construction technology

TQ433.4+32

A

1001-5922（2017）12-0066-03

2016-09-27

司万强（1981-），男，高级工程师，从事电力机车涂装和粘接工艺工作。E-mail：28937831@qq.com。