地铁车辆200万km里程车体漆膜检修方法的探究_姚喜龙.pdf

地铁车辆 200 万 km 里程车体漆膜检修方法的探究姚喜龙1，乔腾波2，张伟超2（1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111；2.天津中车四方轨道车辆有限公司，天津 300409）摘要：地铁车辆进入 200 万 km 里程检修阶段，其车体漆膜检修方法需要满足高效、环保、低成本的市场需求，本文通过分析车辆外表面漆膜的老化状态，探讨了该老化状态漆膜上进行水性漆涂覆检修的工艺方法，经过验证，漆膜修补区域外观、附着力、光泽度、色差等检验项点均满足标准要求，此检修工艺方法能够获得高质量的涂装效果。关键词：地铁车辆；200 万 km 检修；老化；水性漆涂覆中图分类号：TQ639文献标志码：B文章编号：1007-9548（2023）02-0055-03Study on the Paint Film of the Subway Vehicle during Two MillionKilometres Maintenance PeriodYAO Xi-long1,QIAO Teng-bo2,ZHANG Wei-chao2(1.CRRC Qingdao Sifang Co.,Ltd.,Qingdao 266111,Shandong,China;2.Tianjin CRRC Sifang Rail Vehicle Co.,Ltd.,Tianjin 300409,China)Abstract:The paint film maintenance method of subway vehicle during the two million kilometres period needsto fit the market demand of efficient,environment friendly and low-cost.The aging paint film state on thevehicle surface was analyzed in this paper,and the maintenance method of water-based paint on the agingpaint film was discussed.The checkpoints of appearance,adhesion,gloss,aberration in paint film maintenancearea were validated which could meet the standard requirement.This maintenance method can get high-qualitypainting effect.Key words:subway vehicle;two million kilometres maintenance;aging;water-based paint coating收稿日期：2022-03-14作者简介：姚喜龙（1985），男，本科，高级工程师，主要从事动车组城轨车辆的生产、检修管理等工作。E-mail：。0引言2000 年伊始，全国主要城市迎来轨道交通发展热潮，车辆新造初期，因环保压力相对宽松，车辆外皮涂装主要采用溶剂型漆，普遍的涂装体系为：双组分环氧底漆+双组分不饱和聚酯腻子+双组分聚氨酯中涂漆+双组分聚氨酯面漆+双组分金属漆+双组分聚氨酯清漆，涂层设计寿命为 30 年1。随着地铁车辆运营进入200 万 km 里程阶段，整车漆膜出现一定程度的老化，如漆膜变色，局部漆膜脱落，漆膜表面裂纹等。针对地铁车辆 200 万 km 里程修阶段的漆膜状态，本文以某地区进入 200 万 km 里程检修的地铁车辆为研究对象，进行了各漆层状态分析，研究了在 200万 km 里程期老化状态漆膜上进行水性漆涂覆检修的工艺方法2。1200 万 km 里程期整车漆膜状态分析本文以某地区已进入 200 万 km 里程检修的地铁车辆 1 号车作为研究对象，其车体表面涂装体系见图1，其中原始底漆为双组分环氧底漆，中涂漆及面漆均为双组分聚氨酯涂料，此涂装体系具有附着力强、表观色彩艳丽的特点。漆膜老化的主要原因为紫外线辐射、高低温影响及环境酸碱盐的影响。某地区已进入半寿命检修的地铁车辆 1 号车，运营线路总长为 40 km，其中 35 km 为地上运营，5 km 为地下运营，所以随着运营里程接近200 万 km，运营时间接近 20 年，该车漆膜外观产生的Modern Finishing现代涂装第 26 卷 第 2 期2023年2月MPF现代涂料与涂装55老化状态有独特性（与大多数完全地下运营的地铁车辆相比较），因为将近 8 8%的行驶路线都在地上，运营过程中漆膜长时间受外界紫外线辐射，同时，运营过程受高低温、风化、雨蚀等复杂环境条件影响较大，漆膜的老化程度较高，针对此类车辆表面漆膜的研究，可以为此类城轨车辆表面漆膜的检修提供相应的技术支撑。选取该车辆典型的老化形貌进行分析，见图 2。由图 2 a 可以看出，原始漆膜在行驶里程 2 0 0 万k m 后，表面失色、失光，原车漆膜高光状态（G s 8 0%，2 0）变为亚光，现车实际测量光泽度 G s 均值 4 2%（6 0）；漆膜表面原始颜色产生较大变化，原车基本色色号为 R A L 9 0 1 6（标准劳尔色卡），老化变色后表面颜色接近于 R A L 9 0 1 0（标准劳尔色卡），原车装饰色色号为 R A L 7 0 3 1（标准劳尔色卡），老化变色后表面颜色接近于 R A L 7 0 4 2（标准劳尔色卡），变色问题应该是运营过程中，经过长时间紫外线辐射及高低温的变化，导致树脂分子链分解或重组，从而产生褪色、消光现象。由图 2 b 可以看出，原始漆膜在行驶里程 2 0 0 万k m 后，面漆、中涂漆膜与腻子层脱离，呈现鼓泡的典型缺陷，鼓泡位置去除面漆及中涂后，露出腻子层，腻子层并没有粉化，外观状态较好，此问题产生原因多为局部遭遇可溶性盐、可溶性溶剂、腐蚀产物等，导致局部面漆、中涂漆树脂分子变性，附着力变差。由图 2 c 可以看出，局部在去除面漆及中涂漆层后，发现腻子疏松老化，借助工具或手动能够轻易去除问题腻子层，露底漆层，此问题产生原因多为高速行驶过程中遭遇外物（如石子等）多次撞击造成。经过分析现车状态，提出整车漆膜检修的具体操作方法：针对车体外表面漆膜老化的位置，按照打磨面积大于老化位置、打磨至腻子层为止（去除粉化、脱落的腻子层，附着力优良的腻子层保留）的要求，进行整车老化漆膜的去除。打磨完毕后，对保留的漆膜进行整车附着力拉拔试验验证，以验证保留的漆膜是否满足车辆新造时的附着力要求（新造漆膜附着力要求为 4M P a）。整车选取了 3 0 处（两侧各 1 5 处，对称选取）位置进行试验，选取位置见图 3（红色圆点），对全车典型位置全覆盖式选取，使数据具有代表性。图 1某地区已进入 200 万 km 里程检修的地铁车辆 1 号车车体外表面涂装结构体系图 2车辆典型的老化形貌a.整车面漆变色退光；b.局部面漆、中涂漆鼓泡、脱落；c.腻子老化脱落abc图 3地铁车辆 1 号车拉拔试验点位选取现代涂装M odern Finishing第 2 6 卷 第 2 期2 0 2 3 年2 月MPF现代涂料与涂装56拉拔试验使用行业内较为通用的手持式漆膜拉拔试验仪。试验的方法具体为使用更高粘接性能胶黏剂将探头粘接在测试点位上，完全粘接牢固后，通过施加测试点位垂直向外的正应力，使得漆层与基体断裂开来，断裂瞬间产生的正应力大小数值，将在仪器屏幕上显示，此数值可以衡量漆膜与基体附着性能优劣程度，与标准对比，从而判定此点位附着力是否合格。根据 G B/T 5 2 1 0色漆和清漆 拉开法附着力试验要求，漆膜附着力 4 M P a 时，附着力合格。据此，对整车选取的 3 0 处拉拔试验点位进行试验，试验结果显示，最小附着力为 5.5 5 M P a，最大附着力 5.9 9 M P a，区间内所有试验结果均满足 4 M P a 的要求，从而证明现车打磨后保留的双组分环氧底漆+双组分不饱和聚酯腻子的复合涂层性能满足标准需求。根据以上分析及试验结果可以得出结论，某地区已进入 2 0 0 万 k m 检修的地铁车辆 1 号车，漆膜老化主要为整车面漆失色退光、局部中涂及面漆鼓泡、脱落；腻子外观状态良好位置附着性能较为优异，符合整车新造涂装的性能附着力 4 M P a 的标准要求。22 0 0 万 k m 整车漆膜水性漆检修方法研究2.1水性漆的应用2 0 1 6 年修订的 大气污染防治法 首次将 V O C 纳入了监管范围。全世界每年涂料加工和生产释放出来V O C 占排放总量的 2 0%2 5%，是仅次于汽车尾气的全球第二大的大气污染源。传统溶剂型涂料在使用过程中不可避免地挥发大量有机溶剂，污染环境。创建“绿色涂装”是涂装工业发展的必然趋势3。水性漆涂装是目前新造车辆大力推广的涂装方式，但在检修板块，检修工艺的探讨仍在进行，根据上文分析，2 0 0 万 k m 检修期的车体漆膜严重老化的仅为中涂层及面漆层，底漆与腻子层在外观及附着力性能上依然具有较高水平，经试验验证，附着力均大于 4M P a，所以检修过程仅打磨去除中涂及面漆层，补涂腻子后进行水性中涂漆及面漆施工的工艺，不仅避免了因打磨腻子过程粉尘污染的环保问题，同时降低了打磨过程的人工成本，也提高了生产效率4。2.2传统漆膜基础上水性漆检修方法探索2.2.1制定工艺流程以地铁车辆 1 号车车体为试验对象，制定检修工艺流程：原车打磨至腻子层，老化腻子去除 整车腻子找平，找平后整车 2 4 0#砂纸预磨 水性中涂涂装第 1遍，完全干燥后 3 2 0#砂纸整车第 2 次预磨 水性中涂涂装第 2 遍，完全干燥后 3 2 0#砂纸整车第 3 次预磨水性面漆涂装，“湿碰湿”至少 2 遍 4 0 下直至完全干燥。在具体施工过程中，需要注意打磨去除的程度，补涂漆层的干燥程度等。2.2.2老化漆膜的去除整车打磨去除老化漆膜过程中，对原车老化情况较严重的中涂漆层及面漆层应彻底去除。施工过程中，局部老化疏松的腻子层很容易被发现，这种腻子层也需要完全去除。施工中较为重要的工艺要点为：腻子疏松位置的原有腻子层应完全去除，且以疏松的腻子层区域为边界，向外扩展至少 4 0 m m 为具体打磨区域，打磨要求为打磨至不锈钢基材。2.2.3底漆的补涂打磨至基材后，表面应重新拉毛，喷涂底漆后能够增强底漆与该位置基材的结合力，从而增加后续补涂漆层的附着力，避免该区域再次发生漆膜脱落的问题。基材喷涂选用水性环氧类底漆，喷涂范围应大于裸露基材的面积。2.2.4腻子层补涂喷涂底漆的区域，使用不饱和聚酯腻子进行整车找平补涂，该环节的工艺要点为：找平后的腻子层在中涂漆喷涂前要保证完全干燥，任何可挥发溶剂的残留都会影响补涂区域腻子层的附着力。2.2.5中涂漆补涂选用双组分水性聚氨酯中涂漆施工。中涂漆施工是该漆膜检修的关键环节。中涂漆分 2 遍喷涂，避免“湿碰湿”的常规工艺操作，第 1 遍喷涂后，在 4 0 环境下干燥 6 h 以上，至第 1 遍中涂漆完全干燥，整车预打磨去除毛刺，吹灰清洁后进行第 2 遍中涂漆喷涂，适当降低烘干温度至 3 0 3 5 进行烘干。需要注意的是，温度过高不利于整车中涂漆层流平，易产生水性漆喷涂后典型缺陷，如表面橘皮等；温度过低不利于水气的迅速排出，对腻子层产生润湿的不利影响。2.2.6面漆补涂中涂漆膜干燥后进行水性面漆的喷涂，选用双组分水性聚氨酯面漆施工。此时整车腻子层有中涂层的保护，采用“湿碰湿”喷涂至少 2 遍的施工工艺，使面漆出光、平整，获得高质量的外观。3检修后漆膜质量验证根据检修规程要求，整车漆膜修复后应满足表 1中规程标准要求，经实际测量地铁车辆 1 号车整车补涂区域，测量结果取平均值后见表 1。根据测量结果，漆膜修补区域外观、附着力、光泽度、色差等检验项点均满足标准要求，此检修工艺方法能够获得高质量的涂装效果。4结语1）已进入