劉 寧，姚騰達，劉暉霞

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

為了提高地鐵車輛保溫效果，通常會在鋁合金車體頂蓋、側墻、端墻內壁上敷設保溫棉，保溫棉使用粘貼在車體上的固定釘進行固定，固定釘一般為不銹鋼材質。先用泡棉雙面膠帶將固定釘粘接在車體內壁上，然后再在固定釘?shù)乃闹苁┐蚰z進行二次強化。

目前保溫棉固定釘粘接存在的主要問題：一是作業(yè)勞動強度大、生產效率低，每節(jié)地鐵車輛使用的固定釘數(shù)量都在1 000件以上，需要4人花費4 h才能完成一節(jié)車固定釘粘貼;二是二次強化固定用膠量大、成本高，經(jīng)核算每節(jié)車需要10～12組膠粘劑。

為了降低作業(yè)勞動強度和生產成本，提高生產效率，本文試圖通過對保溫棉固定釘粘接進行優(yōu)化試驗研究，找到一種既能增強保溫棉固定釘?shù)恼辰訌姸?，又可以減少或取消二次強化固定用膠的方案，為后續(xù)地鐵車輛設計提供參考。

1 試驗研究

頂部保溫棉固定釘承受的主要是拉伸力，側部保溫棉固定釘主要承受的是剪切力。因此，本文主要對固定釘粘接用雙面膠帶的拉伸剪切性能進行優(yōu)化。保溫棉固定釘粘接如圖1所示。

圖1 保溫棉固定釘粘接示意圖

1.1 試驗材料選型

通過對市場上雙面膠帶的調研和與供貨廠家進行技術交流，選取了3個品牌的雙面膠帶進行粘接性能試驗研究。

1.2 拉伸剪切試驗

試驗樣件按照車體表面噴涂底漆和不噴涂底漆2種情況進行制作，拉伸剪切試驗在常溫條件下進行，試驗結果見表1。為了更好地模擬實際應用情況，試樣粘接大小及面積按照實際情況制作。拉伸剪切試驗如圖2所示。

圖2 拉伸剪切試驗示意圖

表1 拉伸試驗結果

1.3 高低溫老化試驗

為了確保優(yōu)化后的保溫棉固定釘在高低溫交替環(huán)境下能夠粘接牢固、不脫落，需要對試樣在高低溫老化后進行拉伸剪切試驗。高低溫老化要求：①在30 min內將溫度從室溫升高到(70℃±2℃)。②暴露在溫度為(70℃±2℃)且相對濕度不低于90%的環(huán)境5 h±20 min。③在(60±20)min將溫度改為(-40℃±3℃)并維持5 h±20 min。 ④在(60±20) min將溫度升高到(70℃±2℃)。老化周期為28 d，循環(huán)結束時，在60 min內將④中的條件調整為(23℃±2℃)和(50%±5%)相對濕度，并保持此條件4 h。高低溫老化后進行拉伸剪切試驗，結果如表2所示。

表2 高低溫老化試驗結果

1.4 高溫、高濕老化試驗

為了充分驗證優(yōu)化后的保溫棉固定釘粘接能夠持久牢固，需要在高溫、高濕老化后進行剝離強度試驗(見圖3)，試驗結果如表3所示。

圖3 剝離試驗示意圖

表3 高溫高濕老化剝離試驗結果

續(xù)表3

1.5 高溫條件下拉伸試驗

由于地鐵車輛頂部會長時間受高溫影響(持續(xù)60℃高溫)，雙面膠帶在高溫條件下容易衰變，從而使粘接強度下降導致固定釘脫落。因此，有必要進行高溫條件下拉伸試驗(見圖4)。試驗條件：樣件在140℃高溫條件下持續(xù)1 h，然后再進行拉伸試驗，試驗結果如表4所示。

圖4 拉伸試驗樣件

表4 高溫條件下拉伸試驗結果

2 試驗結果分析

1)根據(jù)常溫條件下雙面膠帶拉伸剪切試驗結果，破壞載荷在737～1 482 N，原泡棉雙面膠帶破壞載荷僅為209.58 N，優(yōu)化后保溫棉固定釘用雙面膠帶的粘接性能較原來提高了3.5～7倍。

2)根據(jù)高低溫老化拉伸剪切試驗結果，所選用的3種品牌雙面膠帶的破壞載荷在771～1 450 N，與常溫條件下的拉伸剪切試驗結果基本無差別，即雙面膠帶高低溫老化后粘接性能基本無變化。

3)根據(jù)高溫高濕老化后剝離試驗結果，產品B和產品C的剝離強度均在200 N/cm以上，產品A剝離強度較產品B和產品C差別很大，建議不選用產品A。

4)根據(jù)高溫條件下拉伸試驗結果，產品B和產品C的粘接性能下降很大，在高溫條件下存在掉落風險，建議在固定釘四周施打膠進行二次強化以避免脫落風險。

3 結語

通過對選用的雙面膠帶進行常溫條件下拉伸試驗、高低溫老化試驗、高溫、高濕老化試驗，以及高溫條件下拉伸試驗研究，驗證了車體側墻和端墻可以直接使用雙面膠帶將保溫棉固定釘粘貼在車體上，不需要再在固定釘四周施打膠進行二次強化，降低了作業(yè)勞動強度和生產成本，提高了生產效率。

由于車體頂蓋使用條件存在一定的特殊性，建議頂蓋使用優(yōu)化后雙面膠帶粘貼后再在固定釘四周施打膠進行二次強化。優(yōu)化后的保溫棉固定釘粘接二次強化用膠量減少了4～5組。目前，優(yōu)化后的保溫棉固定釘粘接方案已在多個城市地鐵車輛上應用，使用效果良好，可以在動車組、有軌電車、磁懸浮等車輛上推廣應用。