噴砂技術(shù)在飛機部件褪漆方面的應(yīng)用

董文平（山東太古飛機工程有限公司，濟南 250107）

噴砂技術(shù)在飛機部件褪漆方面的應(yīng)用

董文平
（山東太古飛機工程有限公司，濟南 250107）

本文根據(jù)飛機機體和部件生產(chǎn)廠家所提供的維修資料，并結(jié)合十幾年來的維修經(jīng)驗，對噴砂技術(shù)在飛機部件褪漆方面的應(yīng)用進(jìn)行的總結(jié)。文中針對噴砂褪漆法與打磨法、化學(xué)褪漆液法從操作難易程度、受環(huán)境影響程度、以及經(jīng)濟性、安全和環(huán)保等幾個方面分析其優(yōu)缺點。又從飛機部件褪漆時所采取的噴砂設(shè)備的變化進(jìn)行了闡述。

飛機部件；褪漆；噴砂；塑料砂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.208

0　前言

在飛機部件維修過程中，通常部件生產(chǎn)廠家（OEM原廠）所提供的部件維修手冊（CMM：Component Maintenance Manual）均會要求對相關(guān)部件按照一定的時間間隔或飛行循環(huán)數(shù)進(jìn)行分解、檢查、測試并視情修理。而對部件進(jìn)行褪漆，則往往是其中必須要完成的一道工序。

對部件進(jìn)行褪漆，CMM手冊通常會給出幾種不同的方法：打磨法、噴砂法或化學(xué)法（涂抹褪漆液法）。經(jīng)過查閱相關(guān)資料，同時結(jié)合長期的工作經(jīng)驗，各種褪漆的方法中，從完成質(zhì)量、物料損耗、工作效率、物料采購難易程度、對操作人員的身心健康影響以及環(huán)保等方面的影響，噴砂法比打磨法和化學(xué)褪漆法均有非常明顯的優(yōu)勢。

噴砂技術(shù)就是利用壓縮空氣或水為動力源，將塑料砂等介質(zhì)作用到所需部件表面上達(dá)到某種工藝效果的技術(shù)。

而對于飛機部附件的褪漆工藝，通常所使用的塑料砂有丙烯酸塑料Acrylic、尿素Urea、碳酸鈉粉末或核桃殼walnut等，具體在美國軍標(biāo)、Honeywell飛機起落架系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)程序SPM32-49-01、Goodrich航空標(biāo)準(zhǔn)、CFM發(fā)動機CP2464、以及Boeing標(biāo)準(zhǔn)中均有要求。

1　噴砂法與打磨、褪漆液法比較

與打磨褪漆和使用褪漆液褪漆相比較，噴砂法具有下列優(yōu)點：

（1）可以處理復(fù)雜形狀的工件：打磨褪漆適用于形狀規(guī)則平滑的工件表面，比如飛機和機翼蒙皮、飛行控制舵面等，而噴砂法適用于任何形狀的部件。

（2）不受環(huán)境和季節(jié)溫度等因素影響：而褪漆液在溫度稍低時，因化學(xué)反應(yīng)變慢甚至停止而影響到褪漆的工作效率。

（3）操作簡單可靠：噴砂法通常使用箱式噴砂機（見圖1），操作簡單，操作人員手持噴砂槍，將塑料砂噴到工件表面上即可。操作人員只需要進(jìn)行簡單的設(shè)備操作培訓(xùn)便能掌握操作要領(lǐng)。

圖1　箱式噴砂機

（4）對環(huán)境的危害程度小：打磨褪漆時，粉塵很大，操作人員完全處于操作環(huán)境中，必須佩戴完備的勞動防護(hù)品。一般褪漆液均為化工產(chǎn)品，雖然近幾年環(huán)保型褪漆液不斷涌現(xiàn)，但是對操作者本身以及周圍環(huán)境依然有很大的影響，操作人員必須佩戴完備的勞動防護(hù)品。而噴砂法操作人員與部件隔離，噴砂過程中所產(chǎn)生的粉塵也可以通過排氣系統(tǒng)排出，因排氣系統(tǒng)通常有過裝置，不危害操作人員身體健康，更不會危害到周圍環(huán)境。

（5）對部件不產(chǎn)生任何傷害：通常褪漆所使用的介質(zhì)有塑料砂、胡桃核、碳酸鈉粉末等，其MOH硬度均在3.0～3.5之間。與飛機鋁合金構(gòu)件甚至合金鋼構(gòu)件相比較，硬度相差甚遠(yuǎn)，不會引起構(gòu)件表面的損傷。

（6）使用成本低，經(jīng)濟性好：打磨褪漆中耗材主要是砂紙，化學(xué)褪漆法主要使用褪漆液，因現(xiàn)在國內(nèi)主要飛機機隊為Boeing和Airbus，這樣各大機體維修廠和部件維修廠所使用的耗材往往為進(jìn)口產(chǎn)品，損耗量大，價值不菲。噴砂法所用的塑料砂價格約40-60元/公斤，且可以循環(huán)使用十余次，以我單位輪轂為例，單個飛機輪轂損耗的塑料砂約在0.5公斤左右。

2　噴砂褪漆法的設(shè)備演變

在實際應(yīng)用中，噴砂褪漆工藝經(jīng)過演變又有所不同。下面就噴砂的實際應(yīng)用中所存在的差別和各自的特點進(jìn)行一下討論。

噴砂褪漆法從動力源方式上，分為干式噴砂和濕式噴砂兩種，根據(jù)設(shè)備操作空間上又可分為開放式和封閉式（箱式）兩種，從壓縮空氣作用方式上可以分為壓力式和抽吸式兩種。

干式噴砂褪漆法是利用壓縮空氣作用于塑料砂等砂料上，依靠砂料的動量將構(gòu)件表面的舊漆層褪去。濕式噴砂褪漆法同干式噴砂褪漆法類似，只是在使用過程中用水等液體作用于砂料上，達(dá)到褪漆等目的，同時水也可以將褪漆后的產(chǎn)物帶走，這樣有利于環(huán)保要求。通常濕式噴砂所用的介質(zhì)是碳酸鈉粉末或干冰，干冰使用后直接升華成氣體，碳酸鈉粉末溶解于水，被水帶走。濕式噴砂一般用于清理工件表面的油污積碳等工作。

開放式噴砂褪漆法是在開放空間內(nèi)，完成噴砂褪漆工作，開放式噴砂褪漆法適用于部件較大的場合，比如飛機起落架等；而封閉（箱式）式褪漆法是在封閉的空間內(nèi)完成噴砂工作，砂料收集箱內(nèi)的砂料通過噴砂槍作用到工件上后，又回落到下面的收集箱內(nèi)。通常塑料砂等固體顆粒狀砂料介質(zhì)選用封閉循環(huán)回收式，這樣塑料砂可以反復(fù)使用多次（見圖1），因為箱體的容積限制，箱式褪漆法僅限于體積較小的部件表面的褪漆，箱式噴砂設(shè)備是最常見的褪漆設(shè)備之一。

壓力式噴砂和吸式噴砂的區(qū)別在于噴砂槍結(jié)構(gòu)有所不同。壓力式噴砂槍是壓縮空氣作用到砂料介質(zhì)上，空氣和砂料介質(zhì)混合進(jìn)入軟管，然后進(jìn)入噴砂槍后吹出，作用在部件表面。而抽吸式噴砂是壓縮空氣進(jìn)入噴砂槍后，利用壓縮空氣的高速流動產(chǎn)生一定的真空，將砂料介質(zhì)吸入噴砂槍，然后在噴砂槍噴嘴處混合后通過噴嘴作用于工件，達(dá)到褪漆的目的。壓力式噴砂槍因為砂料和空氣混合后，砂料介質(zhì)已經(jīng)具備很高的動能，對管道（通常是軟管）內(nèi)壁的磨損非常大，常常幾個小時就可以將磨穿管道，進(jìn)而不得不經(jīng)常性的更換軟管（壓力式噴砂槍見圖2）。

圖2　壓力式噴砂槍

吸式噴砂槍是砂料軟管和壓縮空氣管均與噴砂槍相連，依靠壓縮空氣流動產(chǎn)生的真空，將砂料吸入噴砂槍內(nèi)，然后與空氣混合從噴嘴內(nèi)噴出。由于砂料介質(zhì)和空氣在噴砂槍內(nèi)混合，對軟管幾乎不產(chǎn)生磨損。噴嘴可以選用鎢鋼或者陶瓷材料，這樣的材料耐磨性好，壽命長，價格便宜（吸式噴砂槍見圖3）。

圖3　吸式噴砂槍

塑料砂（見圖4）屬人工加工制造而成，形狀不規(guī)則。其原料一般是丙烯酸或尿素等樹脂材料，屬惰性物質(zhì)，化學(xué)活性差，不存在對被處理工件產(chǎn)生腐蝕等問題。又塑料砂偏軟，硬度低，其MOH往往在3.0～3.5之間，不會傷害到部件，通常操作得當(dāng)，也不會破壞部件表面的陽極化處理涂層。而塑料砂經(jīng)反復(fù)使用后，砂粒破碎變小直至變成粉末，褪漆能力變?nèi)?。通常箱式噴砂設(shè)備均由真空除塵裝置，所產(chǎn)生的粉末與油漆粉末混雜著，被抽入真空除塵裝置中，因此，箱內(nèi)的塑料砂需要定期補充添加。

圖4　塑料砂

3　噴砂工藝操作

在褪漆操作中，噴嘴的口徑、空氣壓力、噴嘴到待褪漆表面的距離、噴嘴與待褪漆表面的角度、送料管的口徑、空氣管的口徑以及噴砂槍的尺寸等對褪漆的速度都有很大的影響。

通常情況下，車間壓縮空氣氣源壓力穩(wěn)定在60～75PSI （0.4～0.5Mpa）左右即能夠達(dá)到良好的褪漆效果和褪漆速度。噴嘴與待褪漆表面的角度在45-75°即可，距離適中。如果距離過大，褪漆作用扇面大但在一個部位停留的時間長，褪漆速度慢，效率低；距離過小，褪漆作用面小，褪漆速度也難以提高。具體管道口徑等情況需根據(jù)所購買的設(shè)備，選裝的噴砂槍等，在設(shè)備廠家的指導(dǎo)下，操作人員反復(fù)操作幾次后即可掌握要領(lǐng)。

封閉循環(huán)箱式噴砂機所配備真空除塵設(shè)備，在清除褪漆過程中產(chǎn)生的舊漆層粉末和砂料粉末時，也能夠達(dá)到保護(hù)操作人員的目的。當(dāng)然，箱式噴砂機配備真空除塵設(shè)備后，隨之產(chǎn)生了一個問題。真空除塵裝置為了保證能夠?qū)⑾潴w內(nèi)的粉塵抽出，必須具有一定的排風(fēng)效果，這樣，在噴砂機箱體內(nèi)的空氣壓力變小，與箱體外相比存在一定的負(fù)壓。而抽吸式噴砂槍則是利用壓縮空氣的高速流動產(chǎn)生一定的真空度，噴砂槍內(nèi)的壓力小于外界（箱體內(nèi)）的壓力時，砂料才能被壓入噴砂槍，滿足預(yù)定工作需要，這樣對噴砂機箱體內(nèi)的空氣壓力要求越高越好。而在真空除塵作用下，箱體內(nèi)的空氣壓力降低，會降低噴砂槍的出砂量。解決此問題的方法是可以在噴砂槍進(jìn)砂管口處，用軟管將外界的大氣引入。噴砂槍進(jìn)砂管口處局部的空氣壓力等于箱體外的大氣壓力，這樣利于砂料順利進(jìn)入噴砂槍。

在工作過程中，往往會出現(xiàn)“不出砂”的現(xiàn)象，而噴砂槍、供氣管等設(shè)備各部分均無異常。此時往往是噴砂槍的進(jìn)砂管口處有異物所致，如：草桿、紙片或細(xì)木片等小物體，對砂流量都會產(chǎn)生非常大的影響。因此對砂料要求必須干凈，不能有任何條狀或塊狀的雜質(zhì)。

4　應(yīng)用前景展望

噴砂工藝的安全經(jīng)濟、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，在飛機部件褪漆方法得到了廣泛應(yīng)用，也得到了包括波音公司、Honeywell、ABSC、Dunlop和Goodrich等飛機機體和部件生產(chǎn)廠家（OEM）的認(rèn)可。隨著時間的推移，相信噴砂技術(shù)在飛機部件維修方面必定會有更深層次、更廣泛的應(yīng)用。

［1］美國軍標(biāo)：MIL-P-85891［S］.

［2］Honeywell飛機起落架系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)程序SPM32-49-01［S］.

［3］Goodrich航空標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［4］CFM發(fā)動機CP2464［S］.

［5］Boeing標(biāo)準(zhǔn)［S］.

董文平（1973-），男，工程師，主要從事飛機機體和部件維修生產(chǎn)和質(zhì)量檢驗放行工作。