漆層搭接區(qū)域噴涂工藝改進(jìn)

寧 莉， 岳 珊， 孫寶龍

(1.中航飛機(jī)股份有限公司西安飛機(jī)分公司，陜西西安 710089;2.西北工業(yè)大學(xué)陜西省數(shù)字化制造工程技術(shù)研究中心，陜西西安 710072)

引 言

隨著涂裝業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)于漆層質(zhì)量及外觀的要求也越來(lái)越高，不同結(jié)構(gòu)處噴涂的漆層也不盡相同，民用飛機(jī)往往根據(jù)飛機(jī)各部分功能及訂單要求進(jìn)行噴漆［1-3］，飛機(jī)上眾多不同的漆層必然會(huì)存在厚度的差異，這種厚度差異不僅會(huì)嚴(yán)重影響飛機(jī)表面外觀質(zhì)量，在特定條件下也會(huì)對(duì)飛機(jī)及人身安全造成致命的傷害。本文介紹了漆層搭接階差問(wèn)題及影響，并結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)研究，得出了有效控制和減小階差的方法，解決了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的難題。

1 漆層搭接階差問(wèn)題及影響

漆層階差指同一產(chǎn)品上兩種或兩種以上漆層由于厚度值要求不同，噴涂后在產(chǎn)品表面形成的臺(tái)階(厚度差)。在民用飛機(jī)噴涂中，不同的航空公司會(huì)有不同的要求，一般在噴涂完常見(jiàn)的面漆后，還要疊加各種各樣的圖案，這樣不僅僅是兩種漆層之間的階差問(wèn)題，經(jīng)常是三、四種漆疊加在一起，而每噴涂一層漆就需要保護(hù)不噴漆的區(qū)域，一層蓋一層，這樣在面漆的基礎(chǔ)上累加的最終臺(tái)階就會(huì)嚴(yán)重超厚。例如，MA60飛機(jī)整機(jī)噴漆后階差情況見(jiàn)圖1所示。在空中客車(chē)公司A320IV翼盒噴漆項(xiàng)目中，前緣部分要求噴光亮面漆，而與前緣對(duì)接的上翼面壁板要求噴耐磨漆，兩種漆層厚度要求相差5倍，這兩種漆的搭接區(qū)域同時(shí)還是蒙皮與壁板的對(duì)接區(qū)域，該區(qū)域還裝有鉚釘，多次因漆層階差過(guò)高導(dǎo)致蒙皮對(duì)接處鉚釘頭出現(xiàn)掉漆現(xiàn)象(見(jiàn)圖2所示)。

圖1 MA60飛機(jī)整機(jī)噴漆后階差示意圖

圖2 A320IV翼盒前緣噴漆后階差示意圖

在波音737-700內(nèi)襟翼MAX構(gòu)型新項(xiàng)目研制中，工程圖紙要求襟翼上耐磨漆和面漆之間的階差必須控制在0至0.05mm范圍內(nèi)，但實(shí)際中這兩種漆層厚度相差近8倍，常用的噴涂方法及保護(hù)方式根本無(wú)法滿足如此高的要求。因此，隨著對(duì)漆層技術(shù)要求的提高，如何能使漆層平滑的過(guò)渡，滿足設(shè)計(jì)要求，已成為當(dāng)前飛機(jī)研制過(guò)程中迫切需要解決的問(wèn)題。

漆層階差對(duì)產(chǎn)品性能的影響主要表現(xiàn)為三個(gè)方面，分別是對(duì)防護(hù)性能的影響，對(duì)安全性能的影響和對(duì)氣流平緩性的影響。

1.1 漆層階差對(duì)防護(hù)性能的影響

考慮到飛機(jī)在飛行時(shí)要經(jīng)歷不同環(huán)境，風(fēng)速快、溫度高。如果表面漆層階差過(guò)高，漆層就很容易從臺(tái)階的地方撕裂，造成脫落，從而使飛機(jī)的抗腐蝕、抗老化和耐各種介質(zhì)的能力減弱，并且減少使用壽命。而某些特殊的涂料，如耐熱漆、抗靜電漆等，一旦脫落，會(huì)影響熱、電等能量的傳導(dǎo)以及控制聲波、電磁波的散發(fā)、吸收與反射等。

1.2 漆層階差對(duì)安全性能的影響

飛機(jī)的內(nèi)、外部經(jīng)常需要噴涂一些重要的標(biāo)志或標(biāo)記，這些標(biāo)記起到向旅客、工作人員及機(jī)外營(yíng)救人員進(jìn)行通知、提示、指示和警告的作用，如果階差過(guò)高，在飛行時(shí)飛機(jī)外部的標(biāo)記受到環(huán)境的影響很容易在漆層階差處撕裂，造成脫落，會(huì)嚴(yán)重影響飛行安全。

1.3 漆層階差對(duì)氣流平緩性的影響

階差會(huì)影響飛行時(shí)的氣流平穩(wěn)性。如果階差較高，對(duì)氣流的影響較大，會(huì)產(chǎn)生與飛機(jī)前行方向相反的氣流，使得飛行時(shí)的阻力增大，影響飛行速度及飛機(jī)的平衡性。而階差平緩時(shí)對(duì)氣流的影響小，有利于飛機(jī)平穩(wěn)的飛行。

2 漆層搭接實(shí)驗(yàn)研究

為了保證交付的零件能夠滿足設(shè)計(jì)要求，保證飛機(jī)正常飛行的安全性，有必要針對(duì)以上存在的問(wèn)題進(jìn)行工藝技術(shù)研究。通過(guò)制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，研究所選新方法的具體性能，進(jìn)一步改善方法，使噴漆技術(shù)水平上升一個(gè)高度，以保證產(chǎn)品噴漆任務(wù)高質(zhì)量的完成。

2.1 常見(jiàn)的噴漆流程

以波音項(xiàng)目常見(jiàn)的兩種面漆BMS10-86耐磨漆和BMS10-60光亮漆為例，其中耐磨漆厚度比面漆厚度要厚近8倍，噴涂工藝流程見(jiàn)圖3所示。

圖3 噴涂工藝流程

通過(guò)上述流程分析可知，噴涂過(guò)程中噴涂次序、保護(hù)材料及保護(hù)方式等會(huì)對(duì)漆層階差產(chǎn)生影響。因此，針對(duì)以上幾方面，在試片上做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)探索控制階差的有效方法。

2.2 漆層搭接實(shí)驗(yàn)

選取目前車(chē)間常用的2024-T3裸鋁試片12片，尺寸為250mm×150mm×2mm，經(jīng)鉻酸陽(yáng)極化后如進(jìn)行編號(hào)并涂敷相應(yīng)的漆層按表1。其中噴漆流程代表了噴涂時(shí)的先后順序;保護(hù)方式中普通保護(hù)為保護(hù)到噴涂界限處見(jiàn)圖4(a)，少保護(hù)過(guò)度區(qū)域?yàn)?5.4mm范圍見(jiàn)圖4(b)。

圖4 不同保護(hù)方式示意圖

表1 試片實(shí)驗(yàn)方案

2.3 結(jié)果分析與討論

搭接實(shí)驗(yàn)后，采用常用的渦流測(cè)厚儀對(duì)試片上不同面漆的厚度進(jìn)行測(cè)量，并用手觸摸的方式對(duì)階差處是否光滑過(guò)渡進(jìn)行判斷，得出以下結(jié)果，見(jiàn)表2所示。

表2 試片實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，A1組具有明顯的平整臺(tái)階見(jiàn)圖5(a)。A6試片對(duì)應(yīng)的階差效果最好，漆層過(guò)渡區(qū)域δ小于50μm，且兩種漆層光滑過(guò)渡。對(duì)A6試片的參數(shù)進(jìn)行分析可知，BMS10-60比BMS10-86漆層厚度明顯薄很多，在保護(hù)方式及材料相同的情況下，先噴涂厚度較薄的漆有利于改善階差。同時(shí)，海綿膠帶的使用也減少了階差的產(chǎn)生。但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)用海綿膠帶保護(hù)后試片表面有不平整的區(qū)域如圖5(b)，影響了最終的外觀質(zhì)量。經(jīng)分析，該區(qū)域主要是由于海綿膠帶軟、彈性大而形成的，可以用471直線膠帶保護(hù)階差處，并用顆粒直徑約為52μm或更細(xì)的砂紙打磨不平整區(qū)域，以獲得光滑平整的漆層過(guò)渡區(qū)域。

圖5 A1和A6組實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了進(jìn)一步了解A6試片對(duì)應(yīng)的工藝方法，對(duì)A6試片減少階差的工藝方法進(jìn)行了分析。涂敷光亮磁漆BMS10-60前，按下述操作保護(hù)BMS10-86區(qū)域，保護(hù)時(shí)預(yù)留25.4mm的范圍，使BMS10-60光亮磁漆過(guò)噴到耐磨漆區(qū)域25.4mm的過(guò)渡區(qū)域，如圖6所示。

圖6 涂敷BMS10-60前的保護(hù)示意圖

為了確保耐磨漆和相鄰的光亮磁漆光滑過(guò)渡，在BMS10-60光亮磁漆的基礎(chǔ)上用海綿膠帶貼保護(hù)層，如圖7所示。沿過(guò)渡寬度25.4mm范圍內(nèi)進(jìn)行臺(tái)階保護(hù)，耐磨漆可以延伸到光亮磁漆上面25.4mm的過(guò)渡區(qū)域。

圖7 涂敷BMS10-86前的保護(hù)示意圖

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到最優(yōu)的工藝流程，如圖8所示。通過(guò)該工藝流程可以有效控制和減少階差的影響，將兩種漆層厚度差別較大的漆層階差控制在50μm之內(nèi)，解決了生產(chǎn)過(guò)程中的難題。

圖8 最優(yōu)的工藝流程

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)及分析，以波音項(xiàng)目常見(jiàn)的BMS10-86和BMS10-60兩種面漆為例，得出了有效控制和減小階差的方法，將兩種漆層厚度差別較大的漆層階差控制在50μm之內(nèi)，解決了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的難題。但隨著新機(jī)型、新項(xiàng)目的不斷增加，漆料種類(lèi)及新的要求也將增加，兩種光亮面漆之間的階差問(wèn)題也勢(shì)必存在，干燥后對(duì)不平整區(qū)域進(jìn)行修復(fù)工序，這種打磨修復(fù)的方式必然會(huì)對(duì)漆層的光澤、色差產(chǎn)生影響，所以，不同面漆的之間的噴涂工藝技術(shù)還需在后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)一步的探討和研究。

［1］ 趙金榜.航空涂料及其今后發(fā)展［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2011，(5):26-30.

［2］ 劉志，郭年華，宋慶功，等.飛機(jī)蒙皮涂層發(fā)展概述［J］.中國(guó)涂料，2010，25(2):17-20.

［3］ 胡曉華，張斌，馬麗莎.涂層系統(tǒng)對(duì)蒙皮性能影響研究［J］.上海涂料，2008，46(7):1-3.