化学在车辆工程上的应用范文

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随着我国社会主义现代化建设的不断深入，国民生活发生了翻天覆地的变化。近年来，我国人均汽车拥有量急剧增长，汽车的私有化加速方便了人们的出行交通方式，但同时也带来了更为严重的环境问题。节能减排是现代汽车工业发展过程中不可绕开的一个部分，而从车辆本身而言，实现节能减排的方式有许多种，轻量化发展也是其中之一。本文主要基于汽车轻量化和节能减排的角度，介绍了镁合金在车辆结构构件上的应用情况。

一、汽车轻量化与节能减排

汽车车辆的节能减排是目前社会发展中一个重要的社会和环境课题。节能减排主要从“节能”和“减排”两个方便进行，所谓“节能”的关键就是对可再生绿色能源的利用，但新能源汽车技术仍处于研发之中，在普及过程中还有许多关键性的技术需要实现，还有许多难以克服的障碍需要扫清。从“减排”方面的实施，则是对清洁能源的利用以及降低汽车本身的排污。不管从哪一个层面来实现汽车车辆的“节能减排”，受替代能源储存和使用技术水平的限制，为了延长行驶里程、提高车辆动态相应能力，新能源汽车开发正面临着更大的减重压力。

目前，世界范围内对于实现汽车车辆的节能减排的途径主要包含两个方面。其一就是改变汽车内部的驱动能源，尽可能的提升汽车燃油能量的利用率，达到节能的目的，为了达成这一目的，许多发达国家，例如德国、日本都致力于研究节能的汽车驱动方式的研究，并且也取得了一系列的研究成果，例如混合驱动等车型的研发，但受到到动力高效传输技术、能源存储的技术限制，许多研发结果并不能够得到普及性的应用。例如电动汽车，其续航时间是有限的，只能够适用于短途的行驶里程代步，不能够起到内燃式燃料的行驶续航替代工作，在普及应用上存在较大的局限性。其二则是基于保障服役性能的车辆轻量化，如：采用高比性能材料替代传统地比性能材料，在确保车辆动态驾控性能和碰撞安全的前提下，降低车辆重量，降低车辆的制造、使用和回收的能耗和排放。相关研究统计证明，车辆重量与其燃油量存在正相关的数量关系，车辆重量的降低对于降低车辆油耗有着重要的作用。

目前，许多西方发达国家已经着力于对汽车轻量化的批量生产工作上，许多高端汽车品牌都拥有自身轻量化的核心技术，统计研究发现，汽车的轻量化不仅有助于降低车辆的排污量，还能够显著的提高车辆的驾乘动力学性能，更有利于汽车在行驶过程中的灵动性增强，有效提升汽车的稳定性和安全性。

随着汽车技术发展思路更新和节能环保理念深入人心，汽车轻量化已成为全球汽车发展的必由之路。目前公认具有市场竞争优势的汽车轻量化材料主要有：高强度钢、铝合金、镁合金和有机基纤维复合材料等。国产车在轻量化方面投入也越来越大，推动着轻量化技术的不断进步。如长安汽车在镁合金研发的基础上，在2006～2009年期间，除在新车型开发中进行镁合金零部件同步集成开发外，还对镁合金在汽车前端上的应用就行了系统深入的可行性研究。

二、基于汽车轻量化的镁合金应用

汽车轻量化的理念受到汽车制造商的青睐的根本目的在于，能够有效的提升汽车品牌的市场竞争力，能够为汽车制造带来更多的经济效益，并取得用户与企业的双赢局面。因此，许多汽车制造商都将汽车轻量化的目光集中在车辆构件减重的性价比上：一是替代材料的价格，二是替代材料所带来的减重对车辆的性能的改变。

实际上，对于车辆轻量化设计的考量，对于原材料的性能考量只占一部分，更多的是考量材料的可加工性、材料的广泛拥有、易于获取、价格经济合理等综合成本，最最终才能科学地评价一种轻量化材料可能带来的轻量化效果和技术经济特征。目前，汽车制造行业的核心技术优势在于集成技术，材料的工艺程序以及可否进行集成性设计及制造，成为了材料选择的关键所在，也是其核心竞争所在。

合金材料在汽车轻量化的发展中取得了较大的关注。例如镁合金、碳钎维符合材料等、铝合金等材料均被尝试性的应用至汽车结构构件的减重改造中。但相关研究表明，以上几种材料对于汽车轻量化所产生的结构性能改变中，从原材料到可供装配的零部件，不同材料因成形加工特性的差异，工艺成本差异明显；且构件的本体材料性能因工艺不同也与标准试样性能存在显著差异。例如在重量的比较上，CFRP（碳纤维复合材料）比铝合金轻，但其抗拉强度、弹性模量存在一定的波动性，如果碳纤维复合材料中纤维处于平行状态，其弹性模量、抗拉强度均要强于铝合金、镁合金，而如果纤维处于垂直状态，各方面性能将会出现显著下降。而镁合金与铝合金相比，它拥有与碳纤维复合材料质地轻的优势，同时又具有与铝合金类似的稳定性质，但在各方面属性上不及铝合金的性能。

三、镁合金在车辆结构构件上的应用情况

1.镁合金的主要特征

镁合金的主要特点包含以下几个方面：

质量轻：镁在20℃时的密度只有1.739/cm3，比铝、锌、铁的密度分别低36%、73%和78%，镁基合金是目前所有应用的工程材料中质量最轻，也是比强度最高的金属材料。作为轻质合金，镁基合金广泛地应用在一些对重量特别敏感的手提工具、体育器材、交通工具中。

抗震：与当前用途最广的轻金属铝合金相比，镁合金不但轻，而且抵抗振动和降低噪音能力也非常的高。以镁合金AZ91D为例，在35MPa应力水平下AZ91D的衰减系数为25%，而铝合金A380只有1%；在100MPa应力水平下AZ9ID的衰减系数上升为53%，而铝合金A380只达到4%。镁合金是一种非常理想的减振材料。

抗干扰：镁合金还具有很高的屏蔽电磁干扰的性能。此外。镁合金还是非常易于回收的材料。镁合金的熔化潜热比铝合金还要低，熔炼消耗的能量低。显然，镁合金的这些特性非常适合于3C（计算机、通讯器材和消费类电子）产品的需要。镁合金与现代化紧密相连，被冠以“时代金属”和“2l世纪金属”的称号。

良好的耐蚀性：按照ASTM B117盐雾试验标准，腐蚀速率≤0.25mg/emZ/Day；

熔点低：有良好的压铸成型性能，铸件及加工尺寸精度高，可铸造薄壁件以及比铝、铁更复杂的零件；

良好的阻尼性：100%可回收再利用；对环境无污染，被誉为“21世纪的绿色金属结构材料”。

2.镁合金在车辆结构构件的应用情况

目前的镁合金制造工艺技术，能够有效的实现利用镁合金制造集成性能较高的车辆结构构件，一方面，镁合金具有良好的铸造性，加工条件较为简答，加工工艺简单，且加工有效性较高，不易产生废品，另一方面，镁合金较高的阻尼系数，能够增添汽车结构的抗震性，十分符合汽车工业制造对于材料的多项功能的追求目标。目前，镁合金在车辆结构构件的制造中广泛应用，例如在车辆的传动系统中，在合器外壳、齿轮箱外壳、离变速箱外壳等零件的铸造方面就大量的使用了镁合金。在车体结构中，车门内衬、仪表板、车灯外壳、引擎盖、车身骨架、底盘系统转向架等也大量使用了镁合金压铸产品。许多国外发达国家对于镁合金的应用程度要远远高于国内汽车制造业，例如许多汽车高端品牌兰博基尼、保时捷等都采用了镁合金减重设计，其车辆的相关性能都得到了很好的提升。但由于国内基于汽车安全性的考量，对于镁合金材料的应用情况较少，仍旧多用铝合金的形式来对汽车重量进行控制。

3.镁合金在车辆构件应用中存在的问题

镁合金的广泛应用为汽车减重、节能减排带来了新的机遇，但同时也还存在一些问题有待解决。首先，是镁合金材料的回收问题，目前对于镁元素的回收技术相对局限，且回收成本极高，大大的超出了一般性合金的回收价格。其次则是镁元素的易氧化、较活泼的化学性质，为镁合金的集成化、模块化在汽车零部件使用上带来了调整，其对制造工艺的要求较高，大大增强了生产工艺的难度。最后一点，则是对于镁合金的相关性能测试的数据存在一定的欠缺，由于对镁合金材料的研究不深，在信息时代，对于镁合金相关的基础数据资料的整合存在较大的欠缺，无法更有效的提升对镁合金性能的利用程度。

4.镁合金在车辆构件应用的发展趋势

镁合金与铝合金相比，其合金强度存在一定的弱势，因此，为了进一步的提升镁合金在汽车领域的应用，其未来的发展趋势应该可以分为高强度镁合金、耐热镁合金、耐蚀镁合金、阻燃镁合金。

提升镁合金的强度，一般可以从改变合金元素（加入稀土元素、铝元素等）、改变铸造成型工艺（半固态成型技术）、改变合金纯度等方式。提升镁合金的耐热强度，一般采用天剑钙，稀土等元素，提升镁合金的耐腐蚀、阻燃性，则可以采用表现处理技术、无溶剂气体保护法等方式。

参考文献

[1]杨忠振，陆化普.日本的私营铁道发展历程及其对中国城市铁道建设的启示[J].交通运输工程学报，2011年03期

[2]宣财鑫；铁道车辆维修系统[J].国外机车车辆工艺，2012年03期

[3]高井莫夫，张耀宏.摩擦搅拌焊接在铁道车辆上的应用[J].国外机车车辆工艺，2012年04期

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引言

随着私家车车的普及，人们更多选择汽车出行，而在夏天和冬天，密闭车厢里长时间使用空调易导致一氧化碳中毒，特别是在午饭后，驾驶员很容易出现疲劳的状态，很多驾驶员会开着空调睡觉，汽车在停止状态下开空调，车厢内的空气难以流动，发动机运转排出的一氧化碳会逐渐通过车厢缝隙和空调进入车内并聚集，加之车内人员呼吸耗氧而排出二氧化碳，时间一长，车内氧气减少，车内人员会不知不觉中毒而失去知觉[1]。据世界卫生组织（WHO）统计，每年因为车内一氧化碳中毒致死人员达9700多人。据不完全统计，每天因为车内的危害气体污染，而引发的各类病变达个460多起，全年因为其污染而至死达6000多起。本系统可以实时掌控空气质量，提前控制预防，杜绝CO中毒。所以有必要研发一套系统来避免此类悲剧的发生。

1.核心系统组成

本系统由89c52单片机、气体检测装置、GSM模块、蜂鸣器和车窗电机组成。宏晶STC公司的STC89C52芯片有32个（I/O）口，控制功能强、扩展灵活可应用于控制各种元器件，为嵌入式控制应用系统提供灵活、有效的解决方案，有着很好的应用性和经济性。气体传感器由红外二氧化碳探测器和一氧化碳检测模块组成，二氧化碳阈值设置为2000ppm，一氧化碳阈值设置为1000ppm。GSM模块可以在车内气体超标时第一时间通知车主，让车主作出反应，解救车内人员，防止悲剧的发生。蜂鸣器发出声音进行预警，在实际产品中可以连接汽车音响设备。

2.原理

车载电瓶为系统提供电源。传感器时时采集车内或待测空间内的气体中的二氧化碳、一氧化碳等气体的百分含量。传感器模块将采集得的数据传入至微处理器中，当气体超过预设阈值后，系统内蜂鸣器报警，并将何种气体超标通过显示屏显示。在达到特定条件以后将信号传至通信模块。由通信模块发送短信提醒车主，让车主主动采取一定的措施，防止悲剧的发生。后期我们设想加入开窗功能，当车主回复“开窗”后，反馈信息将由微处理器处理后指示连接汽车车窗电控系统的电机做出相应反应，适度打开天窗或车窗为车辆换气。

3.设计改进

3.1有关加入GPS模块设想利用本系统模块化设计的特点，加入GPS模块，在车辆发生危险时，将车辆内GPS模块采集到的坐标信息通过GSM模块发送到指定手机上，使得救援力量能更快找到目标车辆，解救车内人员。在我国北斗GPS卫星调试完成，面向市场后，我们将选用北斗GPS，利用其本身自带的短信发送功能发送短信，相当于将GSM模块与GPS模块相互整合，使得本系统体积更小，更加高效完成主动预警。3.2有关加入主动开窗功能设想由于在车内气体浓度超过阈值，而车主又不在车内的情况下，GSM模块将主动向车主发送预警短信，但是车主存在距离车辆距离过远，无法第一时间采取有效措施的情况。所以，设想在本系统中加入主动开窗的功能，与车内中控系统相连，在车主收到预警短信后，由车主回复开窗，反馈信息将由微处理器处理后使连接汽车车窗电控系统的电机做出相应反应，适度打开天窗或车窗为车辆换气。

4.优势与难点

4.1产品优势①拥有独创的车内气体检测系统，市场上还没有类似产品。②产品使用便捷，容易被消费者接受。③通过警告模块，可以使驾驶员能够在发生有害气体过量的情况下，提前做出措施，预防悲剧的发生。④无需对车辆做大规模改动，也无需厂商预制特殊设备。可以简单地安装。4.2产品的难点目前产品模型采用的一氧化碳探测器和二氧化碳探测器为半导体一氧化碳传感器，功耗比较大，需要预加热，而且普遍有效期为两年，后续维护成本较高。目前使用的一氧化碳和二氧化碳传感器大致分为：半导体传感器、电化学传感器、NDIR传感器等。电化学传感器体积小，零功耗，灵敏度高，稳定性好，线性和重复性较好，响应速度快，分辨率一般可以达到1ppm，寿命较长。但是不同厂家的传感器工艺差别巨大，价格相差很大，而且不能互相替代[2]。红外传感器量程宽、精度高、不会产生气体中毒现象，但是红外传感器成本较高，维护难度较大。所以在本系统中，传感器的选择至关重要，也关乎着产品的稳定性、使用成本和后期的维护成本。

5.车内空气质量检测及主动短信预警系统发展前景

随着中国私家车数量逐年递增，车内空气污染问题逐步显现。2008年3月1日我国开始实施由国家环保总局组织有关科研机构制定的《车内空气污染物浓度限值及测量方法》，这是我国第一部关于车内污染的标准．它的实施标志着我国在防治车内空气污染、改善车内环境质量方面迈出了艰难的第一步[3]。也就是说，车内环境问题正越来越受国家的重视，因此，我们的作品作为一个实时检测车内有害气体的装置，具有广泛的市场前景。

6.结论

车内空气质量检测及主动短信预警系统是一款模块化处理的实用系统，作为国内独创的系统，对于解决因车内空气质量问题而引发的一系列安全问题有积极意义。本系统利用一氧化碳和二氧化碳检测仪为主要测量探头收集数据，并有微处理器对收集到数据进行分析后，做出预警。在不改变车辆本身结构的情况下，安装简便，有极高的实用价值。

【参考文献】

[1]舒敬华.汽车衍生物的中毒预防[J].人民长江，2008，07:87-88.

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近年来，不断发展的城市规模，促使市政道路的施工规模扩大。市政道路施工维修对人们的日常生活、交通出行造成影响，随着管理部门的重视，市政施工越来越多地使用工程新材料来提高道路的质量。本文分析了市政道路路面危害，同时介绍了新材料在市政道路建设中的应用。

1.市政道路建设的主要危害因素

1.1路面裂缝

沥青混合料路面是市政道路路面上最主要的材料，在车辆不断的荷载碾压下，路面很容易产生裂缝，例如龟裂、横向裂缝、纵向裂缝和反射裂缝等。龟裂的原因是因为路基强度不足;横向裂缝是温度应力引起的裂缝;纵向裂缝则是由于路基不均匀沉降所导致的裂缝;反射裂缝是半刚性基层沥青路面在内部和外部共同压力下引起的裂缝。这些裂缝都会从道路最底层逐渐延伸到上部，使得整个沥青路面产生裂缝。

1.2松散

沥青路面的沥青胶粘结能力降低引起的路面松散，车辆的来回碾压使得沥青路面的表面集料脱落，逐渐发展成了坑槽。

1.3车辙

市政道路路面上经常出现车辙现象，这是很常见的一种路面质量问题，尤其是公交站台和车辆爬坡路段会频繁可见。路面在车辆的反复摩擦下，会产生永久的变形。沥青混合料在高温作用下会降低沥青混合料的模量，致使路面出现剪切变形的情况。路面若出现车辙现象不但会影响车速，还会对行车安全造成影响。

1.4水损坏

水会从路面的缝隙中进入道路内部，当车辆及空气耦合作用下，会导致沥青混合料受到路面内部水的多次洗刷，导致沥青青膜脱离，造成路面的损坏。

2.新材料在市政道路建设中的应用

2.1SEAM新材料应用

SEAM新材料是一种最新的沥青混合改性剂，它的主要成分是硫磺，再把增塑剂和烟雾抑制剂添加到硫磺里面制成半球形的颗粒状物体，同时要采用特殊的处理方式炼制成石油副产品。在市政道路施工中可以直接把SEAM新材料按照一定的比例加到沥青材料的搅拌混合仓中。这种全新的沥青SEAM混合料可以充分的改善材料的原本性能，更有效的提升市政道路沥青混合料的性能。SEAM新型混合料的稳定性远远高于传统的沥青混合料的性能，因此在使用它进行道路施工之后可以很明显的改善路面车辙现象。此外，这种混合SEAM也可以添加抗脱落剂来提升道路的稳定性来抵抗水损害。值得一提的是，SEAM混合料性价比高，在价格上与原始材料相差不多，但在效果上能有效的提升市政道路路面的服务寿命，节省成本。另外，在道路施工中加入硫磺至沥青中在某种程度上可以改善混合料的力学性能与物理特性，这点得到了国家的认可。特别是一些温差比较大的地区，比较适合用SEAM混合料。在2000年的时候我国引入的这种新型的SEAM混合沥青料，并且在天津做实验，取得了显著的效果，也因此现在得到了广泛的应用。

2.2微表处稀浆混合料应用

微表处稀浆混合料是最近几年新兴起来的一种新型建筑材料，它是由石料、砂浆和聚合物改性乳化沥青等原始材料按照规定比例混合在一起形成的，在市政工程中已经得到了认可并被广泛的应用。在实际的工程应用中，微表处稀浆混合料的铺设厚度一般设置在0.5-1cm之间，这种材料不能铺设的太厚，否则材料的固化效果会减弱，太薄还有可能会影响路面的质量，所以工程建设的人员在市政道路过程中要特别注意将微表处稀浆混合料设置在合理的范围之内。除了这些之外，微表处稀浆混合料恢复时间快，能够迅速施工，所以使用这种施工材料不用担心会影响施工的进度问题。在市政道路完成后，会在最短的时间内开放使用。由此可见，这种材料的应用使得市政道路的工程期限大大的缩短，对周围的居民和车辆造成的影响降到了最低点。其中，微表处稀浆混合料最大的优点是它的防水功效很高，将沥青路面内部由于渗水导致而引起的水损坏降到了最低点，同时对于路面表面的车辙问题也能有效解决。因此，微表处稀浆混合料的出现对市政施工建设做了很大的贡献，应得到广泛的使用。

2.3聚苯乙烯泡沫的应用

聚苯乙烯泡沫它是一种高分子聚合物，这种聚苯乙烯泡沫新型材料使用寿命周期比较长，具有明显的经济效益和良好的化学性能，也因其简单的施工方法被广泛地应用于市政工程中。聚苯乙烯泡沫板材作为轻质路基材料可以把路面的压力均匀分布在路基上，减小道路路基单位面积的负荷量，尤其是湿软道路，有效的解决了道路施工中路面过度沉降的问题，包括降低路基沉降，降低桥头差异沉降及桥台移位。

2.4高模量沥青混合料应用

市政道路上很常见的就是较为严重的车辙现象，尤其是公交站头和红路灯道口等，而高模量沥青混合料的应用有效的改善了这类市政道路车辙现象。高模量沥青混合料作为混凝土添加剂，在混凝土搅拌工程中添加高模量沥青混合料混合料，既简单又方便。就目前的施工过程中而言，高模量沥青混合料得到了良好的应用，值得注意的是，对于高模量沥青混合料的作用还需要更深入、更系统的认识。

2.5再生沥青混合料应用

再生沥青混合料分为四种，一种是厂拌热再生，一种就地热再生，一种厂拌冷再生和就地冷再生。厂拌热再生混合料是废旧沥青混合料和新集料、沥青、在升级混合搅拌而成，拥有良好路用性能。就地热再生根据道路工程施工要求，将沥青路面再生一次性完成，而且它不会影响到城市交通。应用厂拌冷再生时，是在常温条件下进行施工作业，不会产生有害气体，但是路用性能却不是很高，通常情况下是在道路基层和底基层施工中采用厂拌冷再生。就地冷再生虽然不会对路面结构的整体稳定性造成影响，但是再生利用废旧沥青混合料在很大程度上减少了道路维护的成本。

小结：

综上所述，市政道路工程质量在一定程度上代表着一个城市的发展状况，当今社会随着市政新材料和新技术的积极应用使得道路施工的质量和速度有了明显的提升。总而言之，在道路施工过程中需要适当的添加一些新的材料和技术来延长道路的使用寿命。这样才能让城市建设的更美丽，发展的更迅速。

参考文献：

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1990年，张威从哈尔滨船舶

工程学院（今哈尔滨工程大学）机械系毕业，被分配到东北传感技术研究所，从事传感器的有关研制工作。转眼4年过去，尽管从工作中积累了大量的实践经验，认为“学习无止境”的张威还是忘不了心中的“考研情结”，再次回到哈尔滨船舶工程学院学习。

事实证明，张威的考研之路并没有选错，期间，由于表现优秀，他被单位选派前往美国RAE SYSTEMS公司做了一年的访问学者。“在美国这一年，给了我很大的触动，不仅大大拓宽了学术眼界，还接触到了领域内的许多新设备、新技术。”而张威口中所说的“新设备、新技术”就是微机电系统，此后，他也开始了与微机电系统的不解之缘。“边学习边工作的经历使我没有作为学生的迷茫期，更敢想敢干。”张威说。

这种半工半读的经历使张威积累了极其丰富的“实战经验”，他逐渐发现微机电系统在现实中是非常“有用”的。“比如喷墨打印机里的微型喷头”，张威举例道。另外，微机电系统还可以制作MEMS加速度传感器来控制汽车发生碰撞时安全气囊防护系统的开启：或者MEMS陀螺在汽车里测定汽车倾斜，并以此控制汽车姿态：亦或是在轮胎里作为胎压监测系统（TPMS）的核心部件MEMS压力传感器使用。

“这些都是微机电系统最为常见的应用。”他说。这种极其广泛的应用市场也预示着微机电系统有着多种原材料和制造技术的选择条件。其中，硅作为制造集成电路的主要原材料，其作用不容小觑。目前，电子工业中已有丰富的实用硅制造极小结构的经验，而硅的物质特性优点也一直被研究人员津津乐道：单晶体的硅几乎没有弹性滞后的现象，因此耗能微乎其微，运动特性也非常可靠。此外，硅不易疲劳折断，其使用周期甚至可以达到上兆次。腾飞：汽车EsP的防范之途

如果让司机说到在开车中最重视的一点，无疑都离不开“安全”二字，随着微电子技术和控制技术的不断发展，越来越多的电子控制装置应用于汽车中，提高主动安全性更是现代汽车研究的重要课题之一。谈起微机电系统在汽车中的应用，张威一下子来了兴趣：“从最早的机械结构到现在的产品逐步升级，传感器的研究就像是一个进化过程，我对它的研究就是在这样的升级路上，一步步走过来的，事实证明，这条路也是正确的。”

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1 前言

有轨电车以其灵活方便、适应性强、建设周期短、单位综合造价和运营成本较低等优势，在国外各类城市得到广泛应用。近年来，国内有相当多的城市在筹备建设有轨电车系统。在大城市，有轨电车可作为地铁骨干网络的补充、加密线路；而在中小城市，有轨电车可作为骨干公共交通系统和旅游观光特色线路。有轨电车系统是继地铁之后，又一呼声很高的轨道交通系统之一。

随着国内有轨电车项目的日益发展，胶粘剂的使用变得越来越重要，越来越多的部位开始使用胶粘剂来代替传统的连接方式，胶粘剂具有粘接、密封、隔热、降噪、减震、结构连接等功能使用于有轨电车。

2 粘接的形成

胶粘剂之所以能够与物体牢牢地粘接在一起，是由被粘接件和胶粘剂之间的粘附力以及粘接剂和被粘接件自身的内聚力共同作用实现的。对于粘附力和内聚力，除由机械力、范德华力的作用外，主要原因是在高分子复合材料的分子中，含有氧、碳、氢及其他一些“杂原子”和“π”键，它们总有一个或几个未共用电子对，而被粘接的物体轨道上总有空轨道。它们与胶粘剂中的电子能形成配位键，配位键也是一种特殊的化学键，具有强度高的特点，其粘接力特别强。再者就是许多构成胶粘剂的高分子化合物的分子都是链状的，这些小链子互相缠绕在一起，难解难分，从而完成彼此间的粘接。许多胶粘剂通常都是几种粘合因素同时起作用而形成粘接的。

3 粘接部位受力分析

对于轨道车辆而言，根据安全要求将粘接等级分为A1、A2、A3及A4等级[1]。对于轨道车辆的结构粘接设计而言，更注重胶粘等级A1、A2受到外力时的变化。下面将从受到拉伸力和剪切力两个方面进行分析说明。

3.1 受到拉伸力作用

胶粘剂在受到拉伸力作用下，会出现变形行为。对于初始长度为l，横截面A的样件，当施加承受力F，力F垂直作用于截面A（拉伸载荷）时，样件受到拉伸应力 σ，σ=F/A，受力后长度绝对变化值Δl，长度的相对变化值（应变）ε， 则ε=Δl/l。在材料的屈服点（弹性极限）之下的区域，拉伸应变与拉伸应力σ成正比， ε=σ/E， E是给定材料的弹性模量，是定值。

3.2 受到剪切力作用

胶粘剂在受到剪切力作用下，会出现角度位移。对于长方体底面A，高度为d的样件，作用力 F平行于面A（剪切载荷），则样件受到的剪切应力τ=F/A。产生的绝对长度变化为a，相对长度变化γ（剪切应变），则tanγ=a/d。在材料屈服点（弹性极限）以下的区域，剪切应变与剪切应力成正比，在此区域，tanγ=τ/G。 G为给定材料的剪切模量，是定值。

3.3 胶层厚度的确定

在设计中，胶层的最小厚度的设计受到温度的影响。如将零件1粘接到相同尺寸大小的零件2上，施胶的温度区间为T1～T2，粘接好后的使用温度是T3～T4。

在矩形粘接件的对角线方向上的l最大，温度变化后，在对角线方向上产生的位移也最大。 根据变形量计算公式，Δl=ε*l=α*ΔT* l，可计算出在对角线方向上产生的变形量。两种不同材质的被粘接件在对角线产生的变形差值就是所选择的胶粘剂承受的变形量。根据上述胶层厚度与变形量的公式tanγ=a/b，其中a为变形量，b为胶层厚度。知道了胶粘剂的最大剪切变形tanγ，根据上述公式，就可计算出需要的理论胶层厚度。考虑到生产中的其他因素影响，可在理论厚度的基础上增加一定的安全余量。

4 在轨道车辆上的应用

有轨电车上的粘接技术应用十分广泛，主要用于车体结构的粘接、车窗结构的粘接和车体结构的密封以及内饰件的制造，如：铝蜂窝结构的广泛使用等。

4.1 车体结构的粘接

粘接结构用于粘接墙板结构与车体骨架。在车辆运行中，此部位的粘接结构会受到沿车辆运行方向和向下的剪切力以及两车交会时的压缩力，其合力是胶粘剂受到的剪切力。知道了胶粘剂的相关参数，通过上述公式可以初步确定胶层的厚度。此粘接结构已经成功应用于沈阳浑南有轨电车项目的设计中，并在车辆运行中得到验证。

4.2 车窗结构的粘接

现在的有轨电车上的车窗部位很多都是用粘接结构，此处的胶粘剂往往既起到密封作用又具有结构粘接作用。

4.3 环境及粘接要求

DIN6701粘接体系目前在国内正式引入，有轨电车粘接过程中提出如下要求：

（1）粘接剂所允许的温度是15℃～30℃之间，湿度是40%～70%；

（2）粘接过程必须按照粘接剂要求进行粘接面清洁及准备，必须使用干净的手套接触安装面，在粘合工作区域不允许有任何可能引起灰尘（如焊接、打磨）或气雾的操作工作，并避免任何类似于开关车间门造成的高通风和温度浮动情况等；

（3）粘接过程严格按照标准《DVS3310 粘接技术中的质量要求》进行全过程监控；

（4）粘接过程为关系到有轨电车运行稳定性。因此，对胶粘等级A1、A2的粘接接头，实施过程前必须按照粘接工程师（VKAP）的要求进行工作试件准备并切片验证；

（5）粘接作业人员必须持证上岗。

5 结论

本文通过对样件的受力分析，得出了胶层的理论厚度计算方法，为粘接结构的设计提供了参考，并介绍了粘接作为结构连接方式的一种在有轨电车上的应用。随着粘接技术的进一步发展，粘接技术必将更多的应用于有轨电车上。

参考文献：