是指在生产条件下制取的特殊试样。它用于
——肯定作业过程
——对人员进行考核
——求获特征值
——确认工作指令的正确性
二:粘接工序
——嵌缝粘接部件的准备及搬运
——粘接表面处理
——材料准备—采用多组元胶料时——组元结合,将粘胶混合好
——用胶(涂布粘胶)
——对粘接件的嵌缝
——粘胶硬化固定
——粘胶自身硬化
三:粘胶硬化
未加固定剂的粘胶为物理凝固,而添加固化剂的则起化学反应。
四:粘接面处理
对粘接面的处理包括表面准备(去毛刺、清洗和去除表面氧化层)、表面预处理(改变表面的形态结构和/或化学成分)以及表面后处理(空气调节,预处理表面油封)。
五:粘接工艺计划文件
1:粘接工艺计划文件
——粘接工艺技术要求(比如对附着强度)
——粘接设计规划文件(图纸、材料清单、变更通知)
——有关验证文件、应力分析。容许载荷分析
——粘接过程质量保证检验计划(确定检验范围,顾及到粘接工艺的生产过程二制定的检验方法和检验顺序)
——检验报告对鉴定粘胶剂、表面和正式生产前的粘接检验记录的评判
——技术参数以及可靠性数据
——对粘接技术人员的资格认证
2.粘接工艺生产文件
——工作指南(描述粘接的专业制作过程和需要的工作试件)
——专门的维修规程
——粘接计划(该计划包括所有粘接工艺的制造技术参数表格,并确定符合车辆及其构件生产实况要求的嵌缝粘接的生产工序)
3.验证生产程序可靠性的文件
——生产同步文件(例如:粘接记录)
——作检验计划的检验报告
——纠正生产中差错的文件说明
4.工艺过程资质
提供该工艺过程能够满足粘接工艺技术要求的证据
5.嵌缝连接件
用于粘接的构件
注:粘接时应注意相接构件的材料和表面
6.不均匀性
粘接的缺陷,或者与规定几何形状的偏差
注:不均匀性缺陷指的是粘胶固化不足,附着力不足,气泡,裂纹。
DIN6701-3铁路车辆及车辆部件的粘接
一:应用范围
该标准适用于铁路车辆和车辆部件生产和维修过程中组件的粘接和密封。它阐明了铁路车辆和车辆部件生产和维修中金属及非金属材料粘接的设计,布局和检测的过程。
目的是按规定执行粘接处造型,尺寸和检测。在此过程中要考虑到所有的几何,材料和媒介影响。
二:标准参考
以下的引用文件在该文件的应用中是必须的。凡是注明日期的引用只适用于该参考文献涉及到的说明。凡是不注明日期的引用,该引用的最新版本适用(包括所有改动)。
EDIN6701-1铁路车辆和车辆部件的粘接-第1部分:基本定义,基本规则。
DIN6701-2铁路车辆和车辆部件的粘接-第2部分:应用企业的资质,质量保证。
EDIN6701-4铁路车辆和车辆部件的粘接-第4部分:执行规程和质量保证。
DIN52451-1建筑中密封材料的测试-第1部分:确定密封材料的质量和体积变化。
DIN52612-2热量保护技术的测试-用平板仪器确定导热系数-建筑应用中测量数据的其他处理。
DIN53505橡胶和弹性体的测试-根据ShoreA和ShoreD的硬度测试
DIN53535橡胶和弹性体的测试-动力测试过程基础
DIN54456结构胶粘剂和胶粘物的测试-大气稳定性试验
DIN54457-2007结构胶粘剂-粘接处测试-剥离测试
DINISO1626-2009数据的统计评价-第6部分:统计部分数据的检测(ISO16269-6:2005)
DINEN1067胶粘剂-用于测试的样品的试验和准备
DINEN1465胶粘剂-搭接式粘接剪应力强度确定
DINEN12663-1铁路应用-轨道车辆车厢强度要求-第1部分:车头和载人车厢(和载物车厢的可选过程)
DINEN12663-2铁路应用-轨道车辆车厢强度要求-第2部分:载物车厢
DINEN14869-1结构胶粘剂-结构粘接剪切性能的确定-第1部分:使用粘接的中空圆柱扭力测试过程(ISO11003-1:2001,修订版)
DINENISO62塑料-水吸收的确定(ISO62:2008)
DINENISO175塑料-确定抗液态化学物情况的测试过程
DINENISO291塑料-条件和测试的气候(ISO291:2008)
DINENISO527-1塑料-拉应力特性的确定-第1部分:通用基础
DINENISO527-2塑料-拉应力特性的确定-第2部分:形状和挤出量的测试条件(ISO527-2:1993及Corr.1:1994)
DINENISO527-3塑料-拉应力的确定-第3部分:膜和板的测试条件
DINENISO1183-1塑料-非发泡塑料的密度确定过程-第1部分:入法,液态比重计法和滴定法
DINENISO2555塑料-作为乳化物,分散物的液态树脂-根据Brookflied-过程确定出现的粘度(ISO2555:1989)
DINENISO3219塑料-液态,乳化状态及分散状态聚合物/树脂-在定义的速度下用旋转粘度计确定粘度(ISO3219:1993)
DINENISO4611塑料-确定潮热空气,喷水和盐雾影响时的性能
DINENISO4892-1塑料-仪器中的人工射线和风化-第1部分:通用指导(ISO4892-1:1999)
DINENISO4892-2塑料-仪器中的人工射线和风化-第2部分:氙灯(ISO4892-2:2006)
DINENISO4892-3塑料-仪器中的人工射线和风化-第3部分:紫外线荧光灯(ISO4892-3:2006)
DINENISO6270-2层状材料-确定抗潮湿稳定性-第2部分:冷凝水气状态下样件负载过程(ISO6270-2:2005)
DINENISO6721-2塑料-动力-确定机械特征-第2部分:(ISO6721-2:2008)扭矩悬摆过程
DINENISO6721-3塑料-动力-确定机械特征-第3部分:弯曲振动:共振曲线过程(ISO6721-3:1994,包括技术更改1:1995)
DINENISO9142胶粘剂-用于粘接处测试的实验室老化条件选择标准(ISO9142:2003)
DINENISO9227人工环境中的腐蚀测试-盐雾试验(ISO9227-2006)
DINENISO11343胶粘剂-确定在撞击载荷下高强度粘接的动力学楔形撞击阻力-楔形撞击过程(ISO11343:2003)
DINIEC60093绝缘材料测试过程:固定电绝缘材料的特殊过程阻力和特殊表面阻力(IEC60093:1980)
ISO12107金属材料-疲劳测试-统计计划和数据分析
ISO4587刚性粘接部件可拉伸强度的确定
UIC566:1990旅行轨道车厢及他的部件的载荷
VDA621-415油漆技术测试:循环交替载荷下汽车喷漆抗腐蚀测试
VDI6022页1室内装置和仪器的卫生要求
VDV152根据BOStrab载人车辆强度分布的推荐
三:定义
定义根据EDIN6701-1对此文件的应用有效
四:粘接处的分类
4.1粘接处归类
轨道车辆及其零件部件的粘接处按照安全要求归为等级A1至A3
没有安全要求的粘接处不需要归类
粘接处的等级归类鉴定于粘接潜在的自动或完全失效的影响通过负责的设计人员实现。在粘接维护过程中这种方法同样有效。等级必须记录在图纸中。负责的设计人员将负责的粘接监督人员也包含在等级分类中。
归类等级A1到A3的过程要记录在粘接技术材料中。
4.2安全要求
安全要求来自于轨道车辆零件,部件及单独的粘接处的含义,针对铁路车辆的安全,用来保护人、设备和环境。无安全要求的粘接处分类是设计人员包含粘接监督人员的责任。
表格1——粘接处等级
;
五:要求
以车辆的合同为基础可以在计划和草案阶段推导出粘接技术要求并且将其记录在要求清单中。
每个粘接处都必须满足其特定要求。粘接处的载荷和可以从这些要求中导出。描述这些要求时应将所有参与的区域联系起来。
要求清单根据表B.1给出的主要特征拟定,目的是掌握负载数据和描述粘接处特性。要求的范围与等级相适应。
六:组件,部件和粘接处的粘接性草图
3.1概述
首先确定组件和部件的初步造型,看粘接是否能表现出技术和经济的结合性。在粘接处中可能设计多种草图。优化的连接技术和材料的选择经常相互影响。选择连接组件材料时要注意其粘接技术特性。关于材料的主要特性必须进行描述。需要测定或向生产商询问必要的材料数据。要制作数据页。
备注:以下对低硬度(通常为弹性体)和高强度(多为热固性塑料或热塑体)胶粘剂进行区分。低硬度胶粘剂在近似静载荷下主要表现出超弹性并且具有高断裂应变(例如根据DINENISO527-1,DINENISO527-2,DINENISO527-3的测试)。使用温度在过渡温度以上,高硬度胶粘剂在近似静载荷下主要表现为弹性-塑性(例如根据DINENISO527-1,DINENISO527-2,DINENISO527-3的测试)。使用温度大多在过渡温度以下,另外也可以为此温度,胶粘剂的主要功能在组件连接中有以下2中情况。一种情况是胶粘剂的附加功能需要仪器变形和调整较大的部件公差,通常使用超弹性低硬度胶粘剂。传递相对较高的载荷时,大多使用高硬度胶粘剂。
3.2初步造型和等级归类
按照要求进行的草图载荷分析属于初步造型设计。为了充分优化利用粘接表面力传递,设计粘接处在所要求的结构中的几何尺寸和位置时使拉应力占主导地位。粘接处几何设计的其他方法,在资料[3]和[4]中。以初步设计为基础来选择合适类型的胶粘剂。重叠长度(粘接面),胶层厚度和组件厚度或刚性在粘接处起主导作用。
评估草图时要考虑粘接处的要求。评估的结果用来选择初稿。然后将其归类为1个等级,见表格1.
初步设计将在详细设计中继续进行。
七:粘接系统的选择
在选择胶粘剂时一定要注意,不要将胶粘剂的特性孤立出来,而是将它的特性与相应粘接处进行基本观察。粘接首要条件是表面胶粘剂的附着力,其次是要考虑到过程中符合DIN6701-4的特殊条件(见粘接技术计划和过程资料)。
八:零部件和粘接处的粘接加工,最终定型
粘接加工是关于零部件和粘接处最终定型的计划,用来测试和最终确定粘接系统及组件表面的质量和可行性。粘接处确定尺寸和计算时要考虑到粘接性设计规则(见6.2)。基于载荷分析消除潜在的薄弱点。
紧接着制作最终的设计资料。设计资料中至少要包括
——组件材料
——组件表面
——胶粘剂和辅助材料,如底漆
——允许的公差尺寸
——等级名称
——版本说明
见附录D
九:检测
9.1概述
检测范围用来确定粘接品的等级归类(见表格1)
根据DIN6701-2(表格3)在粘接监督人员监督之下完成检测后-发放。提供粘接技术资料,如工作指导的确定(EDIN6701-4),检测流程在图1中表示。
9.2检测文件
根据DIN6701-2设计的检测与等级归类有关,包括:
——用来确定表面,胶粘剂和加工初始时的粘接处资质的材料和粘接参数的测试报告
——尺寸计算
——粘接技术测试和图纸,清单等设计材料
——检测及其文件,与要求相符载荷应力小于负载性
检测基本可通过以下三种方式进行:
①:计算每个粘接处的应力和应变并且将它们与允许的应力和应变相比较。
②:在重要条件下通过零件测试(如组件节选)检验粘接处来确定结构强度.
③:方式①和②可相互结合
9.3计算分析法
9.3.1概述
结构计算通过分析方法或有限元分析完成。具体应用时采取相应的方法。当计算方法和计算结果可以通过验证,需要提供证明。这样对于简单样品。类似样品或可用零件测试相应的试验可以考虑比较计算。负载这种情况是有类似力和尺寸的样品,就像要确定尺寸的连接。同样的也要考虑有可比性的经验和知识。
载荷从要求规范中(见第5段)导出。粘接处必须根据胶粘剂的弹性特征,应力及强度载荷或变形及伸长确定尺寸。
通过粘接处的承载性决定粘接处的粘接面和应力集中,组件性质和其表面特性,通常对于在可能负载的粘接处产生较小的小尺寸载荷或小载荷的结合。
9.3.2分析方法确定尺寸
额定应力及额定应变的计算构成测定载荷的可能性。同时关系到作用在粘接面的力和在粘接层产生的位移。
随着胶粘剂刚性的提高(弹性模量的提高)搭接边缘处应力和应变过高并且确定粘接的尺寸。对于搭接的连接有很多解决方法(例如[6],[7],[8])。
9.3.3有限元分析法确定尺寸
有限元方法提供了粘接缝处局部载荷确定的可能性。这个方法即可以用于弹性零件也可以用于其他替代零件,或者通过单元体积和相应的材料模型计算的粘接缝处载荷,计算精确度高。
通常在超弹性层粘接的弹性零件的应用时,其考虑的弹性系统由于在拉力和压力下的横向应变干扰,依赖于粘接层厚度,宽度以及受载荷方向。对于其他的替代零件要考虑相应的简化影响。
区域载荷的精确计算要求用精细的网格,通常只能通过子模型技术才能达到。
应用的材料模型和有限元网格的准确性通过合适的控制和比较计算(例如:单元计算,样品计算和简单测试体)以及试验和收敛性分析了解并确定。
9.4测定负载性
9.4.1概述
粘接处的主要失效原因为:
——单次超负载荷引起的断裂
——常负载静止应力下蠕动变形引起的断裂
——在先相对快速加载后静态变形后的张弛变形引起的变形
——震动载荷引起的疲劳断裂
环境和运行条件影响失效性能。高硬度胶粘剂的塑性变形不能作为结构计算的附加安全储备。
9.4.2连接参数
胶粘剂等级参数确定(环氧,PUR等)是不可能的,因为在一个等级中由于结构的多样性,不存在统一的损害结构。在胶粘剂的作用下,老化和非老化样品的粘接处的失效至少有95%的内聚力断裂比例,也就是说胶粘剂和表面间允许的最大附着力断裂比例为5%。
表面涂层使用高硬度胶粘剂粘接时,例如底涂和喷漆,必须只在一层产生凝聚力失效。在这种情况下,表面涂层或胶粘剂或组件的内聚力强度决定粘接处的负载性。这里的涂层接缝处必须进行检测。
使用高硬度胶粘剂和纤维接缝材料的粘接处这样确定尺寸,以使组件的失效消失[10]。
9.4.3连接参数的测定
9.4.3.1加速老化测试
根据要求选择加速老化测试(见附录E)。
9.4.3.2附着力
对于低硬度弹性胶粘剂的特定附着力测试按照DIN54457(必要时根据媒介影响)进行剥离试验。剥离试验允许单独的附着力失效,它用以胶粘剂和表面选择及附着力的快速试验和检验。粘接处的强度参数不能得到。这些必须通过其他过程测定(见A.1.3.3)。
高硬度胶粘剂的附着力必须通过连接强度测试进行检测(见9.4.3.3)。9.4.2中涉及到。
9.4.3.3连接强度
对于以下材料的连接强度测试要按照相应的规范工具进行:根据A1.3.3的低硬度弹性胶粘剂,根据A1.4.2的高硬度胶粘剂和粘接的三明治材料,粘接的蜂窝板材和泡沫。需要给出的是连接强度的特征值和断裂形式的描述[9]。如果条件和等级需要,要根据温度和媒介影响测定连接强度。对于低硬度弹性胶粘剂可按照9.4.3.2进行。
9.4.3.4在静态连续载荷下的蠕变性能,蠕变边界张弛和断裂应变
对于以下两种不同的运行条件粘接处蠕变性能的测定:
蠕变及张弛断裂应变依赖于温度,媒介和组件表面(见9.4.1)。9.4.3.5振动载荷
粘接处允许的振动载荷依赖于组件材料,表面涂层,胶粘剂和使用条件。特别要注意中等应力影响。振动性能的测量方法见A.1.3.7和A.1.4.4。
9.4.3.6碰撞和冲击性能
胶粘剂和组件材料的机械性能除温度外还依赖于伸长速度。在高载荷速度下粘接处的性能特征描述需要测量在主要伸长速度下组件和连接特性。
当已粘接区域在碰撞和冲击载荷下对于结构性能有利,要测试粘接处性能。
9.4.3.7部件测试
在如下状态下需要执行被粘接零件的检测:
——当必要的参数不是在样品上测定
——当计算的精确度
——从经济角度衡量
在这些情况下对于重要载荷到载荷的测量值进行测试,或者可以使用部件类似的样品。对于这些样品必须保证粘接处的载荷和部件中的载荷相符。
9.4.4允许应力和应变
从粘接处测试得出允许应力和应变。用于检测,测定等级A1特征尺寸(A.1.2)其置信水平为1-a=95%。预测率至少为95%,测定等级A2的特征尺寸,其置信水平为1-a=90%,预测率至少为90%。
确定允许应力和应变作为在重要应用条件(9.4.2)下负载性(A.1.2)的特征值。
允许应力和应变可以在合适比较应力和比较应变计划范围内进行描述。局部载荷和负载性计算在相同计划内进行用来实现决定性研究。
允许的应力和应变可以通过现有的可执行的试验或运行经验导出。
9.5粘接接缝测量
9.5.1概述
测量粘接接缝时要确定粘接面和粘接层厚度。胶粘剂的高度,通过粘接面的测量确定出现的应力。粘接剂的特性,组件厚度和硬度(特定的组件硬度)负载开始和粘接接缝尺寸影响主要在搭接边缘出现的应力集中。例如[7]。
粘接接缝厚度决定在粘胶剂中出现的应变。使用比较应变和比较应力计划测量粘接接缝,必须符合9.4.4第2段中使用的计划。
9.5.2粘接面
粘接面的测量必须保证不超过允许的应力。在过程中既要注意中等应力也要注意应力集中。
9.5.3粘接层厚度
粘接层厚度的测量必须保证不超过允许的应变。
9.6在重要生产条件下的参数验证
为了检测基本的生产能力必须一次性在重要生产条件(在经过DIN6701-1所认证的企业中,例如首件检验)下生产和检验样品。剪切样品可作为工作样品来测试连接强度(在非老化状态)一样大小(与表2中的14比较)。
如果在生产中达不到用来确定尺寸的值,要采取相应的措施(例如,改善生产条件,适应设计布局)。
为了检验附着力,可以对在生产条件下制作的样品附加进行剥离试验。生产能力的检测方法见DIN6701-4。
十:依赖于等级的检测
表2中给出了对于每个等级所采取的措施概况。
采取措施的详细度通过其应用要求决定,是生产者评估空间责任。
!B
附录A
(标准性)
A.1负载性测定的说明
A.1.1概述
通过需要检测的测试来测定在所有重要载荷及影响下粘接处负载性。测试的评价通常使用统计学方法来理解并在检测文件中描述。在检测试验计划中设定失效背景,比较将要进行的试验。需要注意的是测试所表现出的预期的载荷和他的周期。
应该注意依赖在企业中出现的组合中媒介和机械载荷。应该在所出现的载荷组合中测试负载性。
如果企业中不存在足够的经验值,可以首先通过抽样检查试验测得,哪些载荷或哪些载荷的组合体现出无效的运行状态。
机械测试要在测试速度达到实际载荷速度时运行,不同试验的参数应用时要注意应变速度要相互符合。
A.1.2表示特征的尺寸和允许的负载性
负载性的参数作为特征尺寸给出。特征尺寸考虑到测试值的不安全性并且是粘接处失效及生存可能性的前提条件。特征参数(Rc)
DINISO16269:2009,[12]根据以下公式从平均值R和标准偏差值
△R中得出。Rc=R-Km(P,1-a,n)·△R(A.1)
R是负载性的测量值(例如,强度,屈服极限,断裂应变)。系数Km(P,1-a,n)是一个关于统计学分布,参与区域界限(两面或者单面情况),预计可能性P,置信水平1-a和基础测量值n(自由度)的函数(DINISO16269:2009表D.4)。这里所说的通常指总体的普通分布在表A.1中引起了几个关于系数Km的值并归类到等级中:
A.1.3.1低硬度胶粘剂的测试
A.1.3.1概述
A.1.3.2确定胶粘剂材质拉伸样品的弹性模量,泊松比和强度曲线
为了确定胶粘剂的基本参数可以使用胶粘剂材质拉伸样品。图A.1给出几何尺寸示例。测试需要按照伸长速度ε为0.05·1/s。测试速度v按照以下公式计算:V=ε·Ic。
按照图A.1中给出的样品可以得出在样品长度Ic=25mm的测试速度为75mm/min。其他样品尺寸的测试速度根据上述公式计算。测试速度在实验过程中保持恒定。测试速度教高时,测试速度可能影响特征参数,以至于不再符合近静载荷。
A.1.3.3低强度胶粘剂粘接处的近静态粘接强度测试
测试在一个简单搭接的剪切样品上进行,搭接长度应该在12mm到20mm之间。搭接长度和搭接层厚度的比例为1:4,也就是说在搭接长度为12mm时粘接层厚度为3mm,搭接长度为20mm时的粘接层厚度为5mm。选择组件厚度要保证不出现组件失效和明显的组件弯曲。样品宽度在20mm到35mm之间。图A.2中给出一个几何尺寸示例。测试应按照剪切速度γ为0.5·1/s完成。测试速度v按照以下公式计算:v=γ·doA.3。开始粘接厚度为do=3mm时可以得出测试速度为18mm/min。开始粘接厚度do=5mm时可以得出测试速度为30mm/min。测试速度在试验中保持恒定。
A.1.3.4在压力载荷下用来确定胶粘剂性能的压力测试
压力测试在图A.3所述的圆柱形样品上完成。样品用伸长速度ε为0.05·1/s进行测试速度用以下公式计算:
A.1.3.5低硬度胶粘剂粘接的张弛断裂应变测试
A.1.3.6低硬度胶粘剂粘接的蠕变性能测试
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A.1.3.7低硬度胶粘剂粘接的振动性能测试
A.1.4高硬度胶粘剂的测试
A.1.4.1确定胶粘剂材质拉伸样品的弹性模量,泊松比和强度曲线
为了确保胶粘剂的基本参数可以使用胶粘剂材质拉伸样品。图A.1给出几何尺寸示例。测试需要按照伸长速度ε为0.05·1/s。测试速度v按照A.1.3.2中的公式计算。样品的几何尺寸可以根据DINENISO527-2或其他规范选择。
A.1.4.2剪切强度测试
根据DINEN1465和ISO4587粘接处的剪切强度测试在金属和均质聚合材料上进行,其初始剪切速度符合0.01·1/s。测试速度根据DINEN14869-1。当粘接层厚度为0.2mm时测试速度为0.12mm/min。如果粘接层厚度有偏差,选择剪切速度为0.01·1/s时的测试速度。测试速度的计算通A.1.3.3中所描述的计算方式。
也可以涉及到纤维复合连接和金属复合材料的连接[13]。
A.1.4.3高硬度胶粘剂粘接的蠕变性能测试
试验进行与A.1.3.6相似。几何样品使用
A.1.4.4高硬度胶粘剂粘接的振动性能测试
必须测量由力确定的韦勒疲劳曲线,因为此种载荷的应用之后会出现。评价韦勒疲劳曲线必须要给出预测的间隔及95%的置信界限。选择测试频率使粘接缝中的胶粘剂在测试中加热不超过10℃。韦勒试验的计划和评价根据ISO12107进行。使用类似A.1.4.2中的几何样品。通过蠕变变形,用于区别零点的平均载荷可以测试出叠加。
A.1.5其他测试
A.1.5.1在潮湿载荷下测量硬化的胶粘剂的PH-值
在水的影响下能够溶解胶粘剂的组成部分,其可以导致组件表面的腐蚀性能。继续进行的裂缝腐蚀经常导致附着力的损失从而破坏粘接。铝表面是个重要的例子,确定表面在一个与镀层有关的PH区域稳定。在液态媒介湿度的影响下生产的胶粘剂,应该避免表面PH值在稳定区以外。
测试PH值时将硬化的胶粘剂取一小块放置在40℃不可电解的水中30天。紧接着用PH试纸测量PH值,该值应该在PH6到PH8之间。应该同时进行2个样品的测试。
附录B
(信息性)
要求清单
附录C
粘接系统选择规则
附录D
设计资料
在设计资料中的细节图中表示出完成粘接接缝。此处需要给出粘接接缝的尺寸及公差。所有尺寸为公差尺寸,在单个零件中也是如此,不考虑可能出现的收缩。间隔辅料或同类产品的添加要求一个明确的位置或者残留在粘接接缝处,并且将其布置在图纸中表达出来。使用的材料(清洁剂,底漆,胶粘剂等)和工作指导需要标有位置号并且在图纸上列举出来。另外将可能出现的关于粘接过程和表面的注释在图纸上注明。