地铁车辆水性阻尼涂料涂装工艺

0 引言
地铁车辆车内的振动与噪声直接会影响到乘坐的舒适性,阻尼减振降噪技术是控制振动和减小噪音的有效方法之一。早期在车辆上使用的阻尼涂料主要由沥青、树脂和特定的填料组成。由于这类涂料含有大量的VOC(挥发性有机化合物),对环境污染较重,且严重损害施工人员的身体健康,现已逐步被淘汰,取而代之的是水性阻尼涂料。水性阻尼涂料不含有机溶剂,不仅可以降低涂料的使用成本,而且对环境友好,具有节省资源、能源等优点。因此,水性阻尼涂料在地铁车辆的防腐、噪声控制上已得到越来越广泛的应用。本文将从多个方面详细介绍地铁车辆水性阻尼涂料的涂装工艺,并且对车辆生产过程中常见的质量问题(如涂膜表面粗糙、膜厚不均等)进行分析,提出预防和改进措施,从而保证阻尼涂料的涂装质量,达到理想的减振降噪效果。

1 涂装部位
水性阻尼涂料与其他吸声材料相同,是一种主动降噪材料,其原理是将振动机械能转化为热能耗散掉,即从声(振)源上有效地控制振动和噪声,因此,水性阻尼涂料主要用于产生振动和噪声的部位。在地铁车辆上,需涂装阻尼涂料的部位包括车内空调平顶处排水管外露表面及端部表面(图1)、底架下部枕外全部及枕内1.5 m 范围内(图2)、拖车司机室车顶内表面等振动明显的部位。需要注意的是,车下各吊卡件、铸钢件、空气弹簧安装座、牵引销安装座、车钩安装面,司机室车顶所有安装座表面,车内空调平顶上所焊铁卡的表面,由于要安装各类设备件不能涂装,需要做好防护。


2 喷涂设备
水性阻尼涂料主要由引发剂、乳化剂、增稠剂、软水剂、溶纤剂、催干剂、防霉剂、阻燃剂及特种阻尼防腐填料等组成。由于其具有黏度高,流动性很差,固体颗粒粗等特点,为了防止出现压力不足,雾化不良,喷嘴堵塞等问题,这就要求在进行喷涂作业时要选择压力比值较大的高压无气喷涂设备。我公司根据实际生产情况,选用的喷涂设备为压力比60∶1 的压盘泵,配套的喷枪选用喷嘴孔径为φ6 mm的混气喷枪,一泵双枪,在实际使用时效果良好,喷涂效率亦较高。

3 水性阻尼涂料的涂装工艺
3.1 水性阻尼涂料的涂装工艺流程
地铁车辆水性阻尼涂料的涂装工艺流程如下:前处理→防护→喷涂阻尼涂料→质量确认→拆除防护→干燥。整个阻尼涂层分两次进行喷涂,每道湿膜厚2~3 mm。实验表明,在车体产生振动部位喷涂2~3 mm 厚的阻尼涂层,不但可以提高车体部件的耐石击性和耐冲刷性,提高其耐腐蚀能力,而且能够有效地降低振动、减少噪音、提高乘坐的舒适性。由于水性阻尼涂料干燥速率缓慢,两道喷涂间隔时间比溶剂型涂料要长得多。
3.2 施工工艺要点
(1) 环境条件:环境温度15~35℃,相对湿度小于75%。当环境中相对湿度大于75% 时,应停止施工,否则会对涂装质量造成影响。
(2) 做好喷涂前的防护工作,将车内、车下不需要喷涂的安装梁、安装眼孔、安装面等用胶带进行防护,对不需要喷涂的其它部位用塑料薄膜防护到位。
(3) 喷涂阻尼浆前,须确认聚氨酯底漆已经充分干燥,并且擦洗需要喷涂部位表面,要求喷涂表面无残胶、油渍、灰尘。
(4) 第1 道阻尼涂料。先用搅拌机充分搅拌阻尼涂料,使之混合均匀,然后打开压盘泵空气阀,试枪时从小到大逐渐增加空气压力,直至调到合适的压力。按照图纸要求喷涂的部位进行喷涂作业,先喷车下,再喷车内。具体施工参数如下:
项 目 参 数
空气压力/MPa 0.2~0.4
喷枪孔径/mm φ6
喷涂距离/mm 300~400
喷涂厚度(湿膜)/mm 2~3
成膜厚度(干膜)/mm 1~1.5
(5) 施工时,注意用湿膜测厚仪随时检测,保证湿膜厚度2~3 mm,端部、边角等部位不能涂得过厚或者露底。对漏涂、流挂、表面粗糙等缺陷部位,用毛刷轻刷抹平。
(6) 干燥。要求干燥期间保持环境通风,在15~35℃下自然干燥16 h 以上。
(7) 第2 道阻尼涂料。第2 道涂装与第1 道涂装操作相同,干燥条件也相同。在涂层未表干前,不能置于室外;未实干前,不能进入下道工序。

4 水性阻尼涂料施工过程的注意事项
4.1 贮存与施工环境
水性阻尼涂料应贮存在通风干燥、无阳光直射的环境中,并且保持贮存温度在5~35℃之间。冬季注意加强库房的保温措施,温度过低会影响阻尼涂料的性能。实验表明,在0℃左右低温存放超过2 d,涂层的柔韧性、耐冲击性、耐盐水性以及损耗因子等重要指标均已不合格。施工温度要求在15~35℃,相对湿度小于75%,施工环境通风良好。在此条件下可保证水分能够以较快的速度蒸发出去,温度过高或过低都会影响涂层性能,如出现气泡、流挂、长时间不干等质量缺陷。
4.2 喷涂前处理
为达到最佳的阻尼效果,阻尼涂层厚度与底材厚度比通常为2∶1 或3∶1。由于涂层较厚,为了避免阻尼涂层在车辆长期运行中出现剥离、脱落现象,施工前需将底材表面油污、灰尘、残胶等清除干净。如底材上有锈斑、焊缝残留焊渣等,需要用砂纸将其打磨干净。
4.3 喷涂前的准备
水性阻尼涂料为水乳化浆状体,黏度较大,易产生结块,使用时倒入55 加仑标准桶内用大功率搅拌机进行充分搅拌。如水性阻尼涂料贮存期过长,黏度增大,可加入适量蒸馏水进行稀释,但蒸馏水切不可过量,以免喷涂时出现流挂。
4.4 车体防护
依据生产现场经验,防护用料应选用黏性稍大的布基胶带、稍厚的塑料膜,以免喷涂过程中脱落或被射穿。施工完毕应及时将防护拆除,避免胶带黏贴时间过长留下残胶,以及涂层干燥固化后防护难以清除。
4.5 涂装及缺陷找补
通常在碳钢表面涂装水性阻尼涂料时应预先喷涂1~2 道防锈底漆,而铝基材表面可直接施工。为达到良好的涂装效果,阻尼涂层分两次喷涂完成,控制每层湿膜厚度在2~3 mm,总的干膜厚度控制
在2~3 mm。喷涂时,为了更容易地控制涂层的平整度,通常会采用螺旋式平移的喷涂手法,移动速度要尽量均匀一致,枪速保持在0.5 m/s 左右。局部出现流挂等质量缺陷时,可等喷涂结束后,用毛刷或扁铲蘸取蒸馏水后刮涂至平整。

5 常见缺陷及预防措施
5.1 表面粗糙、薄厚不均
由于涂料黏度大,为使其雾化均匀,需要较高的压力,通常设备所配的高压料管较粗硬,喷涂作业时不易控制枪距和枪速是造成涂层表面粗糙、薄厚不均的主要原因之一。另外,涂料搅拌不均匀,喷涂时会出现雾化不良现象;空气压力调节过大会加剧涂料喷射到车体表面时的飞溅现象,均会造成涂层表面粗糙、薄厚不均。解决措施是:根据实际情况,选用材质偏软的高压料管,并在喷枪下安装活接头,便于喷枪的灵活转动;涂料使用前充分搅拌;适当调低喷涂压力,从而达到涂层外观平整。
5.2 裂痕、裂缝
涂层局部出现开裂现象是因为此处喷涂过厚,在固化过程中,因涂层内部固化缓慢而产生应力,应力过大会破坏涂层的内聚力,使得此处的涂层容易开裂。解决措施是每道喷涂结束后,检测涂层湿膜厚度,将局部过厚处的涂料刮涂均匀。二次重涂时要待前1 道涂层完全干燥后才能进行。

6 结语
水性阻尼涂料作为一类环保功能材料,与传统阻尼涂料相比具有诸多优势,已在地铁车辆上得到了广泛的应用。但也正因其以水作为溶剂,不同于溶剂型涂料,会有一些特殊因素需要加以控制。首先是贮存和使用时的环境条件要求严格,因环境温湿度的影响,往往在夏季施工时的质量控制要易于冬季施工,这就要求冬季气温较低时要加强涂装车间的供暖与保温。其次是涂层达到实干时间较长,如何在节约能源的前提下,加快干燥速度,缩短工期,还需在今后加强这方面的工艺研究。

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