劉庚林， 曹祖軍， 廖九源， 周 良， 羅小龍

(1.中車時(shí)代電動(dòng)汽車股份有限公司， 湖南 株洲 412007； 2.長沙中車智馭新能源科技有限公司， 長沙 410000)

隨著客車使用年限的增長，市場反饋側(cè)窗下膠縫處的蒙皮表面腐蝕問題嚴(yán)重，已成為客車使用中的典型問題。側(cè)窗下膠縫處蒙皮腐蝕，輕則油漆剝落、流銹水，影響外觀；重則因蒙皮銹穿、玻璃松動(dòng)而影響行車安全。側(cè)窗下膠縫處腐蝕的原因涉及面廣，需綜合考慮材料、結(jié)構(gòu)、施工和運(yùn)營等影響因素，才能制定合理的解決措施。

1 原因分析

售后反饋一批客車側(cè)窗下部有流銹水現(xiàn)象。對(duì)該批客車進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過3～5年運(yùn)營，車輛的側(cè)窗玻璃內(nèi)側(cè)出現(xiàn)銹跡現(xiàn)象及側(cè)窗下緣蒙皮表面銹蝕并有銹水流出，但都未出現(xiàn)玻璃松動(dòng)現(xiàn)象。此外，沿海地區(qū)相同運(yùn)營時(shí)間的車輛側(cè)窗下部填縫膠處出現(xiàn)銹蝕的情況更嚴(yán)重。

該批客車側(cè)窗采用在骨架型材及蒙皮上打玻璃粘接膠，然后將玻璃粘接于其上，并采用橡膠墊塊和固定塊調(diào)整玻璃狀態(tài)及固定，待粘接膠滿足強(qiáng)度要求后對(duì)玻璃與蒙皮及玻璃與玻璃間的縫隙進(jìn)行填縫作業(yè)。玻璃粘接和填縫后截面示意圖如圖1所示。

圖1 玻璃粘接和填縫后截面示意圖

通過拆解問題側(cè)窗的玻璃觀察并分析，引起側(cè)窗下部填縫膠處腐蝕的原因具體如下：

1) 工藝設(shè)計(jì)不到位。客車側(cè)窗下膠縫處的蒙皮(鍍鋅板)采用電泳漆+中涂漆+面漆的防腐工藝，側(cè)窗玻璃填縫采用清潔+底涂+填縫膠的膠粘工藝。為了便于安裝玻璃和保證外表美觀，玻璃與蒙皮及玻璃與玻璃間的縫隙寬度不能過小或過大，最佳為(6±1)mm。過小的縫隙尺寸不便于后續(xù)固定鉆孔及填縫操作，而縫隙過大會(huì)導(dǎo)致不美觀且填縫膠用量大。但工藝設(shè)計(jì)中并未要求玻璃安裝時(shí)應(yīng)采取避免防腐層損傷及控制填縫膠打到位的措施。

2) 現(xiàn)場施工不規(guī)范。一是側(cè)蒙皮上緣止口為“Z”型結(jié)構(gòu)，在涂裝打磨(膩?zhàn)哟蚰?、中涂漆打?過程中止口邊緣易出現(xiàn)被打磨露鐵的情況，導(dǎo)致最終止口處的防腐層薄(只有一層面漆)，防腐性下降。二是現(xiàn)場拆除側(cè)窗玻璃發(fā)現(xiàn)玻璃棱邊及內(nèi)側(cè)的填縫膠脫粘。原工藝由于無玻璃棱邊及內(nèi)側(cè)的涂刷工具，只能在玻璃外表面進(jìn)行底涂劑刷涂，導(dǎo)致玻璃棱邊及內(nèi)側(cè)的底涂刷涂不到位(底涂劑可提高填縫膠的粘接強(qiáng)度)，引起填縫膠過早脫粘，一旦填縫膠與玻璃脫粘，雨水就會(huì)沿著脫粘部位進(jìn)入并積聚在填縫膠、骨架、玻璃和粘接膠之間形成的空腔內(nèi)，從而易造成窗框骨架銹蝕和側(cè)窗玻璃下沿流銹水，如圖2(a)所示。

(a) 膠縫空腔

(c) 腰梁積水

3) 物料質(zhì)量不合格。①填縫膠在運(yùn)營過程中老化使得粘接強(qiáng)度不足是造成填縫膠與玻璃脫粘的主要原因。側(cè)窗下部填縫膠及立面填縫膠都存在脫粘現(xiàn)象，如圖2(b)所示。雨水、洗車水等易從填縫膠與玻璃脫粘部位進(jìn)入玻璃內(nèi)側(cè)空腔，并積聚在下部填縫膠處，造成該處骨架外側(cè)和蒙皮發(fā)生腐蝕。②推拉玻璃窗下滑槽滲水。大側(cè)窗玻璃上的小推拉窗下滑槽與其安裝處的大玻璃接縫處密封不良及流水孔堵塞，導(dǎo)致水沿大玻璃內(nèi)側(cè)流入腰梁上方，使腰梁表面漆膜長期受雨水浸泡，造成腐蝕，如圖2(c)所示。此外玻璃內(nèi)側(cè)的冷凝水也易積聚在腰梁上方，造成腐蝕。

4) 運(yùn)營過程漆膜損傷。粘貼和去除廣告膜時(shí)，割傷、劃傷側(cè)蒙皮上緣的漆膜，導(dǎo)致側(cè)蒙皮上沿腐蝕并向內(nèi)部蔓延，而廣告貼膜未貼緊、翹邊等也易引起側(cè)蒙皮上緣處積水，加速腐蝕過程，如圖2(d)所示。

2 解決措施

針對(duì)以上問題，本文從改善現(xiàn)有條件及采取新措施兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。其中采取新措施方面主要進(jìn)行新材料、新工藝的開發(fā)及驗(yàn)證研究，規(guī)避人為因素的影響。

2.1 改善現(xiàn)有條件

1) 工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)。①為保障側(cè)圍蒙皮上邊緣防腐性能，此處每道打磨由機(jī)械打磨工藝優(yōu)化為手工打磨，并避免因打磨露底材造成防腐層過薄。②側(cè)窗玻璃的安裝固定點(diǎn)應(yīng)先在焊裝車間鉆孔，避免后續(xù)總裝打孔破壞電泳層及鐵屑難清理問題。③側(cè)窗玻璃粘接在車身上后，在粘接膠未固化前增加對(duì)玻璃內(nèi)側(cè)腰梁上補(bǔ)、刮粘接膠(成傾角)工序，這樣即便存在推拉窗滲水、車內(nèi)冷凝水等情況，也可避免積存在腰梁上方。④開發(fā)針對(duì)玻璃棱邊及內(nèi)側(cè)底涂刷涂工具，確保與填縫膠接觸的玻璃棱邊及內(nèi)側(cè)底涂能夠刷涂到位。⑤玻璃粘接膠由打在側(cè)窗骨架型材上優(yōu)化為打在玻璃粘接面，這樣有利于控制膠縫內(nèi)空隙大小，便于后續(xù)填縫填實(shí)作業(yè)。

2) 施工過程控制。①玻璃固定塊與蒙皮接觸一側(cè)應(yīng)采用橡膠材質(zhì)，避免安裝或拆除時(shí)損傷側(cè)蒙皮上緣的漆膜。②填縫前必須將縫隙內(nèi)的灰塵、油污、雜物清除干凈(清除過程不能損傷油漆面)，確保填縫面潔凈。若車輛室外存放因雨水或冷凝水造成填縫區(qū)潮濕時(shí)，需進(jìn)行干燥處理。③在環(huán)境溫度低于5 ℃時(shí)，為保障施工性能，填縫膠需在50 ℃的保溫箱中進(jìn)行保溫(1～3 h)處理后再施工，以增強(qiáng)填縫膠的填充效果。④控制填縫膠的打膠角度(與膠槍前進(jìn)方向呈60°)及速度(≤0.15 m/s)，膠槍沿一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)將縫隙中的空氣排出，盡可能將縫隙填實(shí)。⑤將玻璃粘接及填縫過程列為關(guān)鍵檢驗(yàn)項(xiàng)目，做到不接受缺陷，不制造缺陷，不傳遞缺陷。

要保證每道膠縫都達(dá)到完全填實(shí)狀態(tài)幾乎不可能，但是通過施工過程控制措施的實(shí)施，在填不實(shí)的部位可以使填縫膠與玻璃粘接牢固且有效粘接寬度≥8 mm(玻璃厚度5 mm+玻璃內(nèi)側(cè)≥3 mm)，即使填縫膠與粘接膠和玻璃間存在空腔，雨水也難以從玻璃外側(cè)進(jìn)到空腔內(nèi)，從而保障了側(cè)窗下部填縫膠內(nèi)側(cè)的蒙皮和骨架不發(fā)生積水腐蝕。填縫膠填充縫隙的效果如圖3所示。

圖3 填縫膠填充效果示意圖

3) 物料質(zhì)量控制。①提升填縫膠材料質(zhì)量。填縫膠與玻璃和骨架牢固粘接，是防止腐蝕的關(guān)鍵因素。為提高填縫膠的粘接效果，施工過程注意與配套的底涂配合使用。在填縫膠選型時(shí)應(yīng)注意主要參數(shù)要求：填縫膠的剪切強(qiáng)度≥1.5 MPa，拉伸強(qiáng)度≥2 MPa；與基材(油漆、玻璃、玻璃鋼等)剝離粘接性測試滿足90%以上內(nèi)聚破壞；在耐濕熱測試(300 h)、耐候交變性(10個(gè)循環(huán))和耐氙燈老化(2 000 h)試驗(yàn)后，剝離粘接性測試達(dá)到70%以上內(nèi)聚破壞。其他指標(biāo)符合國家或行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。②控制推拉窗質(zhì)量。在玻璃來料時(shí)重點(diǎn)加強(qiáng)推拉窗密封性能檢測，并且在整車淋雨測試時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注推拉窗密封效果及出水口的排水效果。

4) 運(yùn)營維護(hù)。廣告公司貼膜應(yīng)避免原因分析中的第4)點(diǎn)問題。

2.2 新措施方案

2.1節(jié)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)條件進(jìn)行改善和控制，填縫膠密封效果和防腐性能得到提升。但填縫區(qū)的潔凈程度和填縫膠填實(shí)效果受人為因素影響較大，故還需要進(jìn)行新材料、新工藝的開發(fā)及驗(yàn)證研究，規(guī)避人為因素的影響。

1) 方案一：明縫工藝，解決積水問題。取消側(cè)窗玻璃下部打填縫膠的工藝，使雨水可以從下端流出，解決了膠縫空腔積水腐蝕問題；對(duì)縫隙內(nèi)噴涂啞光黑漆，不影響整體的外觀效果，如圖4(a)所示。值得注意的是，為了保證粘接膠的打膠寬度及從明縫看不到內(nèi)側(cè)的粘接膠，需調(diào)整“P”型管窄端的高度。

2) 方案二：在總裝線上填縫，解決車輛雨天露天存放、雨水積存、填縫前未干燥到位問題。聯(lián)合粘接膠廠家開發(fā)快干膠，縮短填縫等待時(shí)間，在玻璃安裝2 h左右后便可拆除玻璃固定塊和墊塊進(jìn)行填縫作業(yè)。因快干膠成本高，將快干膠與普通粘接膠分段結(jié)合使用(玻璃的四個(gè)角及中部使用快干膠，其他部位使用普通粘接膠)，提高效率，在實(shí)現(xiàn)快速固定的條件下不過多增加成本，快干膠施工示意圖如圖4(b)所示。從而解決線下露天存放后(為使粘接劑達(dá)到固化強(qiáng)度)再填縫帶來的一系列問題。

(a) 明縫工藝

3) 方案三：工位調(diào)整，延長玻璃安裝到填縫的間隔時(shí)間。在新廠線規(guī)劃時(shí)，將玻璃安裝工位放在底盤下線后的第一個(gè)工位，填縫工位放在總裝下線工位，使得粘接膠從玻璃安裝到填縫有足夠的固化時(shí)間。若布局規(guī)劃時(shí)總體的生產(chǎn)節(jié)奏快，仍不能滿足粘接膠固化強(qiáng)度，需預(yù)留緩存工位，達(dá)到線上填縫的目的。

4) 方案四：粘接密封一步到位，解決填縫填不實(shí)問題。采用粘接填縫一體膠，增加打膠寬度(原填縫區(qū)需打上膠)，粘接和填縫一步到位。注意玻璃外表面預(yù)留的膠縫間隙應(yīng)先做好遮蔽處理，并做好玻璃固定工裝，待玻璃安放到骨架上用工裝進(jìn)行固定，然后再進(jìn)行縫隙刮膠、美縫作業(yè)。膠達(dá)到固定強(qiáng)度后再拆除固定工裝。

5) 方案五：開發(fā)固態(tài)膠粘劑工藝，解決傳統(tǒng)粘接膠固化強(qiáng)度建立慢、留殘膠等問題。將成型的固態(tài)膠條直接粘接在側(cè)窗骨架型材及蒙皮上或玻璃表面，再將玻璃與窗框?qū)?zhǔn)位置進(jìn)行貼合，然后均勻按壓粘接部位，即可將玻璃粘接于車身上。因膠條為預(yù)成型，對(duì)骨架和玻璃的弧度、尺寸精度要求高，若精度不高容易造成面差和縫隙不均勻，并且對(duì)員工技能要求也高(玻璃與骨架貼合后，間隙調(diào)整困難，因此需一次定位固定成功)，因此工藝實(shí)施難度大。此外，固態(tài)膠條選型時(shí)需注意膠條的耐老化、抗疲勞和抗振動(dòng)等性能。

目前，以上方案一、方案二和方案三已小批量實(shí)施，處于市場驗(yàn)證階段。同時(shí)，在方案四和方案五的工藝驗(yàn)證過程發(fā)現(xiàn)存在施工難度大、工裝不足等問題，需持續(xù)進(jìn)行工藝優(yōu)化。

3 結(jié)束語

側(cè)窗下部車身蒙皮腐蝕主要是由填縫膠脫粘且雨水沿膠縫進(jìn)入并積聚在側(cè)窗腰梁上造成的。通過多方面措施控制和改善該銹蝕問題，其防腐性能得到明顯提升。同時(shí)本文開發(fā)了新工藝、新材料，降低人為操作不可控因素影響，進(jìn)一步提升了側(cè)窗密封性和防腐性。