电力机车前窗玻璃粘接问题分析及工艺改进

潘学文 刘承文 文萍

摘 要：电力机车前窗玻璃安装采用直接粘接法，这种方法装配简单、密封性好且有减震功能。但现场粘接工艺仍存在一些问题：胶表面起泡或鼓起，胶结接头出现鼓起或窗框四角凹陷，玻璃与车体不同面，密封间隙不一致等。本文从这几个问题出发，结合粘接原理及现场实际分析原因，并提出工艺改进方案。

关键词：前窗玻璃打胶;电力机车;底涂、打磨;鼓包

中图分类号：U264 文献标识码：A

0 引言

电力机车前窗玻璃在机车运行中会受到各种挑战，如由恶劣天气带来的温差影响、砂石冲击、盐雾腐蚀、运行冲击，这些挑战可能导致胶体开裂、老化，严重影响粘接强度甚至导致粘合失效。为了保证粘接寿命和粘接强度、密封性，必须严格在粘合剂选型、粘接步骤、工艺要求三方面上把关。

如果粘接工艺存在缺陷、粘接接触面打磨不到位，作业人员操作方法不当、作业环境不佳、工具不得力，导致现场打胶经常出现表面鼓起、胶结缝隙不一致，老化开裂等现象，严重影响接头的美观性。本文介绍了粘接原理及电力机车前窗粘接工艺，指出影响粘接强度的关键性因素，同时，针对工艺、生产中存在的粘接面表面鼓起、粘接间隙不一致等问题提出解决方案，优化现有工艺方法。

1 粘接原理介绍

影响粘接强度的因素很多，下面简单对粘接机理、失效形式及改善措施进行介绍。

1.1 粘接步骤

“粘接”简单可以理解为使用粘合剂将两种粘接基材连接在一起。粘接剂固化后，在被粘接基材和胶体之间形成粘着力（粘附力），基材之间的胶层之间存在另一种力——内聚力。这两种力决定了粘接剂的粘接强度。粘着力是由不同材料之间的吸合力产成的，内聚力则是由材料内部分子的相互吸引产生的。

1.2 粘接失效形式

粘着断裂、内聚断裂、混合型断裂、基材断裂（粘接强度依次递增）。

1.3 影响粘接强度的因素

基材表面状态、粘合剂特性、表面处理工艺（底涂等）。

1.4 提高粘接性能途径

内聚力是胶的固有特性，无法改变。因此，为了改善粘接的强度，只有从粘着力着手。改善粘着力的方法很多，最常用的是表面机械处理及喷刷底涂，这两种方法也应用于现场工艺中。底涂是现在应用最广泛的粘接改善方法，在基材与粘合剂之间涂抹底涂，通过分子层作用形成胶结剂的最佳甚至化学连接，起到提高附着力、抗老化性以及保护基材表面的作用。

底涂的选择取决于粘接剂与基材的表面状态。因为底涂性质受环境因素影响严重，因此在使用底涂时要注意：（1）使用前检查日期，不可用过期产品;（2）使用之前充分摇匀;（3）包装打开后立即注明日期;（4）要控制好底涂的用量，尽可能少，不要超过必要的用量;（5）使用结束后立即封好包装。

底涂喷涂好后，要注意挥发时间，超过挥发时间后再涂粘接胶。

2 前窗玻璃粘接工艺

由于各车型电力机车前窗玻璃粘接工艺大体相似，现场粘接工艺步骤（主要流程见图1）如下：

（1）领料，确定物料未过期;（2）用砂子打磨窗框，使其露出底漆;（3）用酒精清潔窗框，用清洗剂清洗玻璃待粘接面，分别干燥2～4分钟后，使用胶带屏蔽玻璃、窗框外周可能被污染部分;（4）均匀喷刷底涂，干燥2～4分钟;（5）粘接剂放入胶枪，枪嘴割成V型，将粘合剂用胶枪沿一个方向连续、均匀地打在已经表面处理的窗框上，胶条打完后立将玻璃安装在窗框上。要求玻璃安装后与窗框间隙均匀，各处粘接厚度不少于10毫米;（6）胶枪嘴斜切，使胶嘴能伸入缝底，将粘合剂均匀地打在窗框接缝里，打出的胶条应高于胶接接头3毫米～5毫米。胶条打完后立即用橡胶刮刀刮平胶条，并将胶面修整得均匀光滑;（7）刮完后立即撕去屏蔽胶带，使用光亮剂对胶接表面进行处理。

3 现场工艺存在的问题

由于作业环境不佳、工艺存在缺陷、工具不得力等原因，现场打胶工艺存在主要问题如下：

（1）打胶表面经常出现鼓起，且鼓起只存在于玻璃与窗框下间隙，鼓起随着固化的时间加长而越加明显，严重影响产品的外观。

（2）玻璃与窗框边缘的间隙不一致，定位方式存在缺陷，导致上下间隙不同、左右间隙不同，玻璃不在正中，胶线宽度不均匀。如图2所示，明显可以看到左右两块前窗玻璃与窗框的间隙大小不同。

（3）对于窗框的打磨程度不一致，粘接对基材表面有要求，而现场工艺虽要求对窗框待粘接区域进行打磨，但打磨程度未给出明确指示。

（4）玻璃边缘存在多余粘合剂，未有效屏蔽，未有效屏蔽粘接剂，导致粘接剂边缘不整齐，影响美观。（如图3所示）

4 现场工艺存在问题原因分析

4.1 打胶表面经常出现鼓起原因

（1）现场将多块密封调整块叠加后放在玻璃底部，然后施胶密封。这样，在粘合剂固化的同时，玻璃的重量及窗框的倾斜角导致调整块间相互滑动，玻璃随之向下滑移，使得还未固化的粘合剂受到挤压，是产生鼓起的原因之一。

（2）工艺分两次打胶，可能导致空气存在于靠近玻璃的夹层中，固化过程中，空气逐渐移向粘接剂表层。

（3）作业人员涂抹胶量不够，刮胶力度不够，无法有效排尽空气、压实胶层，会导致固化后表面出现鼓起、框角出现塌陷。

（4）刮刀结构、材质不合理。现场作业人员使用自制的刮刀，刮刀端部无刀锋，且刮刀整体材质偏硬，无法保证刮刀产生足够的变形量将粘接压入缝隙内。

4.2 玻璃与窗框边缘的间隙不一致原因

（1）密封调整块未固定于窗框上，调整块相对窗框有滑移，几块密封调整块间又相对滑移，由于滑移程度不同，导致玻璃与窗框间的间隙不一致。

（2）垫块的使用与设计要求不符。

4.3 打磨不到位原因

对于前窗玻璃胶结基材表面的打磨程度在工艺上未进行明确规定，现场工艺要求作业人员将窗框粗略打磨、露出米红色环氧底漆即可打底漆，进行胶结。

4.4 粘接剂边缘不整齐原因

现场采用纸胶带进行粘接污染屏蔽，方法不合理。这种胶带遇潮则粘接性能急剧下降，边缘经常卷曲，无法有效屏蔽粘合剂，导致去除屏蔽胶带后，玻璃边缘不齐整或有多余粘合剂，影响美观。

5 解决方案

（1）根据现场生产实际，按照DIN6701粘接体系要求，对粘接打磨工艺作出相应改进。打磨方案为：使用水磨砂布打磨窗框表面，要求去杂色漆雾，露出底漆，打磨后基材表面看不到明显的划痕。打磨按以下步骤[1]：

（a）先横向打磨，直到表面都有均匀的轻度划痕为止。（b）然后在垂直方向打磨，直到步骤（a）产生的所有划痕被磨去。（c）再环向打磨，直到步骤（b）产生的所有划痕都被磨去，表面均匀一致为止。（d）清除碎屑，使用干净的无绒棉布蘸溶剂擦洗，晾干。

（2）设计新结构的密封调整块（结构见图4），玻璃得到水平及垂直定位，可以保证粘接厚度为10毫米，也可保证玻璃与窗框左右距离一致。清洁完窗框后且干燥后，新垫块按照要求粘接在窗框的相应位置， 可防止垫块滑移，保证粘接剂在固化过程中玻璃不移动。

（3）调整块牢牢固定在窗框上后，用胶枪在窗框四周打上7120胶。

注意：

1）一定要将最初打出的胶头扔掉，防止胶头內藏有空气;2）区别于以往工艺分两次涂胶，采用一次打胶法，要求胶量较大，用量能够满足粘接和密封;要求作业人员打胶时，在窗框四个拐角加大打胶量;3）打胶一次完成，不留胶头;4）底涂的用量尽量少，不要反复涂刷。同时，注意底涂使用时先摇匀，使底涂充分反应。

（4）从材质硬度、结构尺寸等方面改进现有刮刀（如图5和6，刮刀有刀锋，橡胶材质且硬度适中。要求作业人员刮胶按压力度加大，这样保证压实胶层。

（5）取消纸胶带的定额，规定塑料胶带为唯一屏蔽胶带，保证去除屏蔽层后，密封边缘整齐无毛刺。整个粘接过程完成后，要求作业人员贴上警示标语“胶未干、勿动！” ，1小时内不允许以任何方式接触接头表面，8小时内不允许动车。

6 结束语

本文主要介绍了电力机车前窗玻璃打胶出现的主要问题，并根据现场生产状况，结合粘接原理分析问题产生原因，提出改善方案。通过对现场粘接工艺进行分析与改进，提高了粘接质量，未再次出现起泡，鼓包等问题，并使粘接外观更美观。

参考文献：

[1]GB/T21526-2008粘接前金属表面处理[S].

[2]勾波，杨志勇，元世斌.高速动车组车窗玻璃粘接工艺研究[J].粘接，2012（08）：66-68.