CN1219913A - 通过粘接进行铁路机车车辆构件和组件连接的方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种通过粘接进行铁路机车车辆构件或部件连接的方法,在该方法中,采用一种赋予疲劳强度的、但要较长时间固化的粘接材料与采用一种快速赋予搬运强度的粘接材料相结合,避免粘接缝的复杂位形和高的设备费用,补偿制造公差并遵循最小粘接缝厚度。此外,将粘接材料润湿限制在所选择的连接面上,而无须除掉及排除边缘限定装置。这一问题是这样解决的:在第一连接面(2.1,3.1)上施加一可快速粘接且固有形状稳定的第一粘合层(4),在第二连接面(2.2,3.2)上涂敷一层较长时间固化的第二粘合层(5),构件在涂敷第二粘合层之前或之后进行连接,其中,第一粘合层(4)迅速提供搬运强度并维持一预定的连接间隔,而第二粘合层(5)填充预设的连接间隔并在其固化之后提供疲劳强度。用于第一粘合层(4)的胶粘体还用作留下的边缘限定装置。
Description
本发明涉及一种通过粘接进行铁路机车车辆构件和组件连接的方法。
在制造铁路机车车辆时，人们愈来愈多地尝试，将传递复杂应力的力锁合或形锁合的焊接连接、铆钉连接或螺纹连接以等效的粘接连接取而代之。众所周知，粘接的组件可利用单或双组分聚氨酯粘接材料达到铁路机车车辆比疲劳强度特性。使用这类粘接材料时的一个主要缺点是：它们需要一定的接缝厚度，以及，在它们达到允许搬运、运输和进一步加工被连接的组件的强度之前，需要确定的永久固化时间，结果必须在维持确定的连接压力情况下保持长久的固定时间。能实现很短的固定时间的粘接材料如丙烯酸酯粘接材料相比之下常常不耐老化，且不能保证同类的疲劳强度特性。
为了缩短工艺固定时间，在DE 35 25 830 A1中建议，薄壁车身零件通过粘接连接，其方式是，将一种较长时间永久固化且持久承重的主粘接材料(例如一种双组分粘接材料的带状条)粘在部件之一上，然后，将要连接的部件聚在一起，在压力作用下进行连接，接着，在与主粘接材料相邻的粘接缝区域内，将一种快速粘接材料(例如一种建立在氰基丙烯酸酯基础上的快速固化单组分粘接材料)在连接压力作用下涂敷在部件之间，这时，快速粘接材料只要在相对较短的时间后即可承担过去的粘接装置的功能。为了能够保持所需的粘接缝厚度，把要连接的结构部件在粘接缝区域内盘状地或槽状地变形。在第一实施例中，快速粘接材料通过构件之一上的开口注入构件之间。用于涂敷快速粘接材料和施加所需连接压力的装置是复杂的，在所述的应用场合，每个涂敷位置需要一个装置，或者需要一个部件的跟踪定位装置。在第二应用场合，快速粘接材料借助在连接过程中被破坏的玻璃安瓿或者薄膜袋涂敷到例如一部件的槽中。对于带制造偏差的构件应没有特别变形的粘接缝、具有确定的层厚度地相互连接的应用场合，这一方法不适用。这种组件只有通过附加的表面光整和表面涂敷才能获得一装饰表面。
为获得确定的粘接缝厚度，在EP 0 433 513 A1中所述的粘接方法规定，在边缘区域或者在粘接缝内设有定距限定部件或间隔件。
在DD 241 768 A1中，粘接缝的确定的点或区域设有材料凸起或材料封闭(stoffschluessig)的材料涂敷层。
如果必须相互连接具有制造偏差的部件，则上述最后提到的两种方法不行，而且，如此的中断粘接缝的夹杂物或者刚性地间隔开要连接的构件的中间物在一定的粘接面的情况下使利用各种粘接材料理论上所能达到的连接强度降低，或者迫使在有些情况下考虑设有比理论所需更大的连接面。
此外，在使用粘接材料时常常出现这样的问题，即，超出作为连接面所设的表面区域而溢出的粘接材料残余物只有花费可导致构件损坏的机械或化学方面的高代价才能加以去除。为此，常常采用例如胶粘带作为连接面的边缘限定装置，胶粘带可事后又从表面剥落。胶粘带的安置及事后的去除需要高费用；通常，它们必须作为特殊垃圾排除。
本发明的目的是，提供一种用于通过粘接连接铁路机车车辆组件的新的方法，其中，一种提供疲劳强度、需要较长固化时间的粘接材料的使用与一种迅速提供搬运强度的粘接材料的使用相结合，在该方法中，避免粘接缝的复杂形状设计以及较高的装置费用，补偿要连接的构件之间的制造偏差，并保持构件之间的确定的最小粘接缝厚度，而没有在粘接缝内出现强度降低的故障。此外，本发明旨在如下问题，即：能够把粘接材料在构件表面上的润湿限制在所选择的连接面范围内，同时，避免事后去除覆盖的边缘限定装置且避免将其作为特殊垃圾排除。
这些目的按本发明是通过权利要求1和2以及3中所述的方法特征实现的。本发明的有利的发展见权利要求4至10，对权利要求4至10的保护应结合权利要求1至3。
与迄今的现有技术有关，利用本发明取得了如下有利的效果：
-与过去的粘接方法相比，找到了一种利用较长时间固化的单或双组分聚氨酯粘接材料通过粘接制造铁路机车车辆的组件的方法，其中，至进一步搬运的工艺等待时间明显缩短，并且，为此所需的工艺上的场地需要以及必要时的设备需要大大降低：通过可快速粘接的第一粘合层，要连接的构件在连接时持久地相互固定于所希望的位置，而且，这样一种第一连接强度实现，可以对组件立刻进行进一步的搬运并为其他组件腾出所用的连接装置和制造场地。按本发明所用的在连接时保持一确定的连接层厚度的第一粘接材料的性质，允许第一粘接材料同时起间隔保持装置的作用。与借助焊接制造这类组件不同，通过将第一粘接材料以确定的层厚度只在所选择的第一连接面上粘接，可以不困难地通过第二粘合层厚度的变化来补偿要连接构件之间较大的制造偏差，并避免组件形状与规定形状不相符。同时，第二粘接材料的为最佳强度所需的最小层厚度局部降低的危险，或者由于构件的接近不够充分造成不完全充填粘接缝的危险，明显减少。如果在连接之前测量连接对的形状偏差并相应于测量结果选择第一粘接材料的位置和/或层厚度，则这种危险能完全排除。
-通过这一方法并使用实施例中给出的粘接材料，可以高效地制造铁路机车车辆中的粘接连接，其中，高的断裂伸长率和刚性与大的损伤容限和铁路机车车辆比疲劳强度相结合；以及，所得的粘接连接等效于迄今传递复杂应力的力锁合或形锁合的连接，如例如对铁路机车车辆车体的差接结构方式的侧墙部分、端墙部分和车顶部分所需的连接，但是，这些连接至今只是借助焊接、铆接或螺纹连接经济地制造。
-与借助焊接的连接相比，通过按本发明的粘接方法在一些应用情况下可以缩短连接时间。
-借助这一粘接方法，可将不同材料制的构件连接成用于铁路机车车辆车体的组件，这时，通过恰当地选择具有不同物理特性(例如热膨胀，弹性)的粘接材料，可以补偿连接的构件。
-与过去的这类组件的焊接相比，在按上述方法进行粘接时不会出现由于焊接应力而导致形状偏差，取消了需要高支出的热矫正工作。
-与通常的焊接连接、铆钉连接或螺纹连接相比，借助粘接的连接在背离连接面的构件或组件表面上一般不会导致可见的改变。
-与焊接的组件相比，在如此制造的粘接连接中，可以相当可靠地实施事后的防腐措施。
-在铁路机车车辆中采用这种粘接方法，实现了由以下构件制造组件的可能，这些构件作为预制材料已经获得了一种特殊的表面结构(例如，通过镀锌的腐蚀防护，装饰性的塑膜涂敷或者用于继续加工工序的特殊的保护，例如覆盖外墙板的加工好的表面的保护膜)。下面的组件同样可制造，在这些组件中，例如隔声和隔热的措施已经在预加工中完全地(以及非完全地，如在利用焊接连接时，在空隙之间，以及热负荷区域可能的昂贵的精整)实现了。由此，上述方法能使功能上较高级的组件的制造与节省花费和成本的较高的预加工程度结合起来。
-与通常的焊接连接、铆钉连接或螺纹连接相比，采用此粘接方法大大提高了车体造型的设计自由度。
-与通常的焊接连接、铆钉连接或螺纹连接相比，由于利用按本发明的方法连接的构件可以形成结构上不同的造型，所以，在相同功能和强度情况下可以节省构件和组件的材料。
-上述类型的粘接连接根据所用的粘接材料减弱了固体声音的产生，尤其是减弱了固体声音的传播。
本发明的一个实施例为铁路机车车辆车体的以差接结构(Differentialbauweise)实施的侧墙部分的连接，该实施例下面借助于附图图示并说明。附图中：
图1在设有型材段的侧墙面板部分的连接区域内的侧墙部分的局部视图；
图2在连接之前设有施加的粘接材料的按图1所示侧墙面板部分的局部视图；
图3通过按图1的侧墙部分的粘接缝的横截面；以及
图4通过在设有抗翘曲加劲件的侧墙面板部分的连接区域内的侧墙部分的截面。
在实施例中，根据权利要求1的侧墙部分的连接如下进行：将一个预制的侧墙面板部分2-如若必要，借助一个特殊的装置-置入连接位置并按所希望的使用形式固定。侧墙面板部分2的用于粘接的第一和第二连接面2.1和2.2以及附属的形状相配的型材段3的连接面3.1和3.2按粘接材料制造商的使用说明进行预处理，上述型材段3在本例中由具有槽状横截面的型材和加强用连接板通过焊接连接而成。如图2所示，往侧墙面板部分2的所标示出的第一连接面2.1上，在短时接触压力作用下与侧墙面板部分2各平面地粘上一个双侧可接触加压粘接的胶粘体4，胶粘体4由厚度例如为2mm高粘着力的闭孔丙烯酸酯胶粘带制成，这时，胶粘体4的背离连接面2.1的胶粘面仍然保持被制造商预设的保护膜覆盖。接着，同样如图2所示，往侧墙面板部分2的所标示的第二连接面2.2上，借助一个通常的配料、混合和涂敷装置将一种不易流开、但可流动冷固化、呈永久固化状态韧性的双组分聚氨酯粘接材料以无论如何按所希望的方式保证接触面3.2的润湿以及粘接缝的填充的量和层厚度作为第二粘合层5涂敷。在粘接材料涂敷以及胶粘体4上保留的保护膜除去之后，立即使型材段3以所希望的空间布置靠近侧墙面板部分2。在第一连接面2.1/3.1区域短时施加接触压力的情况下，侧墙面板部分2与型材段3接合(图1)，这时，由于胶粘体4的固有形状稳定性，在第一连接面2.1/3.1的区域维持保留有一确定的连接间隔。通过接触加压粘接的胶粘体4，侧墙部分2在第一连接面2.1/3.1的区域内以一由胶粘体4的确定的连接层厚度所预定的连接间隔与型材段3连接(图3)。在这种情况下，在合适地选择第一连接面2.1/3.1的数量和大小时实现这样的一种第一连接强度，亦即，使得在此连接过程之后，必要时侧墙部分的提取、运动和可能的进一步加工能够在侧墙面板部分2和型材段3没有形状改变以及相互间没有相对位置改变的情况下进行。在位于第二连接面2.2/3.2的区域内的第二粘合层永久固化之后，组件达到最终的稳定性和疲劳强度。
取代这一方法，可以合乎目的地采用下述方法：只有在构件2和3业已借助第一粘合层4连接之后，才制造第二粘合层5，其方法是，将有关的可流动粘接材料喷射入或者吸入上述保留的连接间隔中(权利要求2)。
按本发明的方法的另一应用情形是，抗翘曲加劲件6与侧墙面板部分2的连接(图4)，这时，对第二粘合层5来说，不用在上述应用情形中所述的不易流开、冷固化、呈永久固化状态韧性的双组分聚氨酯粘接材料，而采用一种不易流开、冷固化、呈永久固化状态粘弹性的单组分聚氨酯粘接材料。
在这种情况下，胶粘体4可以不是通常的带保护膜的胶粘带，而将其作为第二粘合层5的边界限制装置来使用，胶粘体4能在连接之后保留住，并且无须费力地去除以及作为特殊垃圾排除(权利要求3)。
业已发现，按上述方法之一的粘接连接比按其他方法的粘接连接具有更高的损伤容限，特别是在第一(可快速粘着的)粘合层与第二(提供疲劳强度的)粘合层相比在其完全永久固化之后具有相同的或者更高的弹性时：在接合连接中，一次或多次出现的局部过载虽然局部地损坏第二粘合层区域的粘接连接，但是，由于在按本发明制造的粘接连接内变化的应力水平和应力曲线，损坏集中在第一粘接位置之一内或者两个相邻的第一粘接位置内，不再传播。这种特性通过选择第一和第二粘接材料的弹性比可最优化。如果将连接位置通过把第一和第二连接面布置成多次相互交替地相邻的方式进行有目的的分割，则可制造这样一种粘接连接：其中，一次或多次出现的局部过应力至多导致粘接连接的局部损伤，而不会导致粘接连接的完全损伤，其原因在于，从具有第二粘接材料的局部区域开始的裂纹在具有第一粘接材料的一个或多个相邻的局部区域中终止。
在使用这一方法时，与利用焊接的连接方法相比，例如型材段3的所允许的制造偏差大大增大，而且，可以在第二连接面区域内相对侧墙面板部分2对上述制造偏差进行补偿，而没有在侧墙部分1的外墙中显现出这种形状偏差。
为了也在第一连接面区域中实现较大的连接间隔或者补偿不同的连接间隔，用于第一粘合层的胶粘体可以多层地由上述胶粘带构成。
取代上述两面可接触加压粘接的丙烯酸酯胶粘体，还可以采用另一种第一粘接材料，例如在一固有形状稳定的填充物芯的两侧各设置一层可快速粘接的粘合层。
在补偿构件之间的形状和尺寸差异时，合乎目的的是，对在第二连接面区域内的明显不同的粘接缝厚度和宽度，使用一种具有不同粘度和/或在永久固化状态具有不同强度特性的粘接材料。
按本发明的方法在一定的应用场合可以不用在上述实施例中用于第二粘合层的聚氨酯粘接材料，而利用其他反应型粘接材料，特别是环氧树脂粘接材料。
上述方法不仅可应用于制造铁路机车车辆车体的差接结构组件。它例如也可用于将组件固定在一承载部分上，如用于由一些大尺寸的部分制造整个车体，这些大尺寸的部分通过按上述方法的粘接连接在平面搭接的或者平面相互对接的区域内连接。
用于其他技术领域是可以的。
所使用的附图标记表
1 侧墙部分
2 侧墙面板部分
2.1 侧墙面板部分的第一连接面
2.2 侧墙面板部分的第二连接面
3 型材段
3.1 型材段的第一连接面
3.2 型材段的第二连接面
4 第一粘合层
5 第二粘合层
6 抗翘曲加劲件
Claims (10)
1．一种通过粘接进行铁路机车车辆组件连接的方法，其中，一预成形的第一构件通过面状地、分开地使用具有不同反应特性的粘接材料与一形状相适配的第二构件连接成实现搬运强度，其特征在于：
-将上述第一构件(侧墙面板部分2)以通常的方式置入一连接位置并按使用形式固定；
-在第一构件(侧墙面板部分2)和/或第二构件(型材段3)的所选择的、平面地界定的第一连接面(2.1和/或3.1)上，施加一第一粘合层(4)，该粘合层具有可快速粘接、在连接时能保持确定的连接层厚度的特性；
-在第一构件(侧墙面板部分2)和/或第二构件(型材段3)的所选择的第二连接面(2.2和/或3.2)上，以确定的量施加一第二粘合层(5)，该粘合层具有较长时间固化且在连接时不易流开、但可流动并可润湿的特性；
-将上述两个要连接的构件(侧墙面板部分2，型材段3)按所希望的空间布置相互定位，彼此靠近，并在所选择的第一连接面(2.1/3.1)区域内施加的连接压力作用下互相连接，这时，第一粘合层(4)将第一构件(侧墙面板部分2)与第二构件(型材段3)在第一连接面(2.1/3.1)区域内以一由第一粘合层(4)的确定的连接层厚度所预定的连接间隔连接成具有这样一种第一连接强度，亦即，使得在此连接过程之后，预连接的组件(侧墙部分1)的提取和运动能够在构件没有形状改变以及相互间没有位置改变地进行，以及，将上述第二粘合层(5)填满在第二连接面(2.2/3.2)区域留在第一和第二构件(侧墙面板部分2，型材段3)之间的连接间隔，其量以及可流动性和可润湿性使得，所施加的第一粘合层(4)可在第一连接面(3.1或2.1)区域内接触其他构件(型材段3或侧墙面板部分2)；
-紧接着，将上述组件(侧墙部分1)保持在其连接位置，或者将其置入一静止位置，或者移入其他工艺过程中，在此实现通过第二粘合层(5)的永久固化而产生的连接强度。
2．一种通过粘接进行铁路机车车辆组件连接的方法，其中，一预成形的第一构件通过面状地、分开地使用具有不同反应特性的粘接材料与一形状相适配的第二构件连接成实现搬运强度，其特征在于：
-将上述第一构件(侧墙面板部分2)以通常的方式置入一连接位置并按使用形式固定；
-在第一构件(侧墙面板部分2)和/或第二构件(型材段3)的所选择的、平面地界定的第一连接面(2.1和/或3.1)上，施加一第一粘合层(4)，该粘合层具有可快速粘接、在连接时能保持确定的连接层厚度的特性；
-将上述两个要连接的构件(侧墙面板部分2，型材段3)按所希望的空间布置相互定位，彼此靠近，并在所选择的第一连接面(2.1/3.1)区域内施加的连接压力作用下互相连接，这时，第一粘合层(4)将第一构件(侧墙面板部分2)与第二构件(型材段3)在第一连接面(2.1/3.1)区域内以一由第一粘合层(4)的确定的连接层厚度所预定的连接间隔连接成具有这样一种第一连接强度，亦即，使得预连接的组件(侧墙部分1)的提取和运动能够在构件没有形状改变以及相互间没有位置改变地进行；
-在所选择的第二连接面(2.2/3.2)区域内，在留在第一和第二构件(侧墙面板部分2，型材段3)之间的连接间隔内按确定的量以及所需的可流动性和可润湿性置入第二粘合层(5)；以及
一紧接着，将上述组件(侧墙部分1)保持在其连接位置，或者将其置入一静止位置，或者移入其他工艺过程中，在此实现通过第二粘合层(5)的永久固化而产生的连接强度。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：将上述预定的第一连接面(2.1/3.1)选择为，使上述第二连接面(2.2/3.2)的至少一部分由第一粘合层(5)的部分界定，并且通过第二粘合层(5)的粘接材料避免其他构件表面所不希望的润湿。
4．如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于：上述第一粘合层(4)采用一种可接触加压粘接的粘接材料。
5．如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于：上述第一粘合层(4)采用固有形状稳定的胶粘体。
6．如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于：上述第二粘合层(5)采用一种反应型粘接材料。
7．如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于：上述第一粘合层(4)采用这样一种粘接材料，它与用于第二粘合层(5)的粘接材料相比在第二粘合层最终永久固化之后具有相同或更大的弹性。
8．如权利要求7所述的方法，其特征在于：在接合连接中，第一和第二连接面布置成多次相互交替地相邻，使该接合连接获得一种高的抗损坏可靠性。
9．如权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于：通过上述粘合层(4,5)之一或两者厚度的改变，来均衡要连接的构件(侧墙面板部分2，型材段3)之间的形状和尺寸差异。
10．如权利要求1-9之一所述的方法，其特征在于：在第二连接面(2.2/3.2)区域内，在平面上毗邻地施加至少两种粘接材料作为第二粘合层(5)，这些粘接材料具有不同的粘度和/或在永久固化状态具有不同的特性。
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