靜電噴漆技術(shù)在某高級教練機上的應(yīng)用

樊占鵬，李 夢，陳昱燁，賀泓博

（中國民航飛行學(xué)院，四川 廣漢618307）

0 前言

靜電噴漆技術(shù)經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)逐步成熟，但是基于可靠性及安全性等方面的考慮，該項技術(shù)在航空器上面的應(yīng)用研究進展較為緩慢。如果能夠?qū)㈧o電噴漆技術(shù)大范圍應(yīng)用在航空器上，則能夠極大地提高噴漆質(zhì)量，保證航空器結(jié)構(gòu)免遭腐蝕。進行本文通過分析某型高級教練機常見的漆層缺陷及靜電噴漆技術(shù)的基本原理，提出了解決措施并進行了驗證，對靜電噴漆技術(shù)在航空器上面的推廣應(yīng)用有重要的參考意義。

1 某教練機缺陷及原因分析

我院目前有七架某型號高級教練機用于飛行訓(xùn)練，由于飛行速度較快再加上漆層老化等原因，導(dǎo)致對飛機的補漆工作量逐年上升。而在實際噴漆工作中，由于設(shè)備或技術(shù)的問題，會使噴漆后的飛機表面出現(xiàn)各種缺陷，這些缺陷輕則影響飛機美觀，重則會影響飛行訓(xùn)練安全，有導(dǎo)致飛行事故的隱患，下面就一些常見的噴漆缺陷進行深入分析。

漆層脫落現(xiàn)象是指漆層干燥后，與飛機基體表面的附著力不夠，導(dǎo)致漆層在外力作用下輕易脫落，如圖1所示。漆層脫落不僅會嚴重影響飛機的美觀，更會使機體表面喪失了第一道防線，使得機體結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力大大下降。漆層脫落現(xiàn)象有以下兩個方面：

一是，揮發(fā)時間不夠，揮發(fā)時間會受噴涂溫度、空氣流通速度、稀釋劑的選擇等因素的影響，因此要根據(jù)實際的作業(yè)環(huán)境來控制好合理的參數(shù)。

二是，所用的噴槍噴嘴大小不合適，噴嘴太小會使得漆層厚度不足，干燥速度加快，使得漆層不牢固。噴嘴太大會使漆料分布不均勻，導(dǎo)致局部厚度差異較大，干燥速度會受到嚴重影響。見圖1.

圖1 漆層完全脫落的飛機部件

桔皮現(xiàn)象是漆層干燥后出現(xiàn)的常見缺陷，所謂桔皮現(xiàn)象是噴涂后漆膜不平整光滑，而呈桔子皮狀的凹凸現(xiàn)象，如圖2所示。桔皮現(xiàn)象對飛機表面的美觀影響較小，但是卻會嚴重影響飛機的氣動升力，尤其是對氣動敏感區(qū)域的影響尤為嚴重，會對飛行安全造成嚴重威脅。桔皮現(xiàn)象產(chǎn)生的原因如下：

（1）涂料流平性差，施工粘度大，或所用的漆中溶劑揮發(fā)太快，漆膜未展平已干燥固化。

（2）施工環(huán)境溫度太高，風(fēng)速太大造成漆中溶劑揮發(fā)太快，漆膜未展平已干燥固化。

（3）噴涂壓力小，漆料霧化不好，或是噴距太遠，行槍過快，或是噴嘴口徑過大。

（4）噴涂量不足。

圖2 飛機氣動敏感區(qū)域的桔皮部位

2 靜電噴漆技術(shù)的介紹

靜電噴涂是根據(jù)電泳的物理現(xiàn)象，使霧化了的涂料微粒在直流高壓電場中帶上負電荷，并在靜電場的作用下，定向地流向帶正電荷的工件表面，中和沉積成一層均勻、附著牢固的薄膜的涂裝方法[1]。

涂料中加入一定量的導(dǎo)電劑，在噴涂施工時，壓縮空氣吹出的涂料帶電液滴在高壓電場的作用下飛向陰極被涂件，并被牢固地吸附在被涂件上。噴涂現(xiàn)場觀察證實這種吸附力非常強，帶正電的涂料液滴可被吸附到噴涂件背面，而且靜電噴涂現(xiàn)場附近地面油漆的濺落大為降低，這種情況在非靜電噴涂中是不能達到的。因此靜電吸附可有效地防止涂料逃逸，提高其利用率[2]。

3 解決措施及測試效果

3.1 解決措施

由于某高級教練機飛行速度較快，最大巡航速度可達720 km/h，因此對漆層表面質(zhì)量要求較高。為此對以上主要缺陷進行了綜合分析之后，結(jié)合靜電噴漆技術(shù)的原理及特點，并輔以大量的試驗，總結(jié)出了一套有效的解決措施，主要有以下幾條：

（1）接地工作。靜電噴漆前的接地工作主要分為兩部分，一是設(shè)備接地柱與地面相連；二是飛機機體與地面相連，并且要確保連接線上無油漆及其它油污，以免影響接地效果，造成噴漆效果下降。

（2）機體表面的預(yù)處理工作。在飛機噴漆前，要求金屬表面以及打磨褪漆表面，無灰塵、油污、水跡，特別是打磨褪漆表面要做到平整，避免人為因素使預(yù)處理不當(dāng)造成底漆附著力降低或底漆出現(xiàn)桔皮現(xiàn)象。

（3）噴漆設(shè)備的調(diào)整。對于靜電噴槍要認真檢查維護，要求無漏氣、漏漆，接地良好，噴嘴安裝配合正確。在飛機噴漆前，要將靜電噴槍的噴漆扇面調(diào)整到最佳程度，達到理想的霧化效果。

（4）底漆的要求。噴涂時底漆的厚度和均勻度要得到保證，如果出現(xiàn)偏差，就會在面漆上出現(xiàn)桔皮。底漆的干膜厚度必須滿足15～25 μm的要求，行槍時靜電噴槍與飛機表面距離應(yīng)為40～50 cm，噴漆有50%的搭接重疊，整個噴漆過程中行槍速度要均勻、適中。

（5）底漆表面處理。對于有細小顆粒不平整的地方，用細砂紙或百潔布打磨，然后用壓縮空氣吹干凈，再用粘布輕輕粘取表面灰塵。

（6）飛機使用噴三道面漆的工序，干膜厚度為50～75 μm，施工方法如下：

1）噴第一道時用“十”字交叉法噴涂，最大濕膜厚度為37 μm，從機頭到機尾的走向以適中的行槍速度噴涂。只有第一道均勻的噴涂，才可以減少桔皮；

2）噴第二道與第一道的方法要求一樣；

3）噴第三道時采用“縱向搭接”的噴涂方法，其行槍速度和濕膜厚度與第一道要求一樣。最好用新調(diào)配的漆料噴涂第三道漆，以提高漆層的光澤度和減少桔皮；

4）每道噴漆間隔的時間對于減少桔皮也很重要，間隔時間要根據(jù)氣溫的高低來決定，一般是30～90 min左右。

3.2 測試效果

在采取以上措施后，將一件報廢機翼作為噴漆樣件來進行驗證，該報廢機翼與該型高級教練機機翼同等材質(zhì)。

（1）采用劃格法對漆層附著力進行了測試。在測試中觀察脫落的十字交叉切割區(qū)的表面外觀，發(fā)現(xiàn)切口的切緣完全光滑，格子邊緣沒有任何剝落，如圖3所示。

圖3 對機翼樣件進行劃格法驗證

（2）對樣件表面進行目視檢查。目測距離為45±5 cm，在220V50Hz40W的日光燈下，先在一個方向上檢查表面漆層質(zhì)量，之后再旋轉(zhuǎn)90°復(fù)查一次。發(fā)現(xiàn)漆層表面質(zhì)量較好，為發(fā)現(xiàn)桔皮、流掛等現(xiàn)象，如圖4所示。

圖4 對機翼樣件進行目視法驗證

4 結(jié)束語

首先，靜電噴槍的配件要求。與一般空氣式噴涂方式相比，靜電噴槍是一種非常先進的噴涂形式。由于其噴頭組件是塑料件，與有機溶劑在長期接觸后，會出現(xiàn)噴頭組件的老化，從而影響靜電噴涂的效果。因此需要及時更換噴頭組件，保證在噴漆時靜電噴槍的霧化功能達到最佳。

再者，面漆的噴涂次數(shù)。面漆通常是噴兩道就可以達到非常理想的效果。兩道噴漆中間的間隔時間非常重要，而且間隔時間隨著溫度的變化有較大的差別。在噴第一道時要注意厚度不要太厚，不要急于一道就把底漆完全覆蓋。第一道漆噴得是否均勻平滑非常重要，如果不均勻容易產(chǎn)生桔皮，在噴第二道時會將第一道的任何缺陷都反映出來。等到油漆仍有黏性但又不沾手時立即開始第二道面漆工作，具體時間間隔根據(jù)溫度不同而不同（約30～90 min）。但應(yīng)注意間隔時間不能太長，如果間隔時間太長會增加桔皮的產(chǎn)生，間隔時間太短又會產(chǎn)生垂流現(xiàn)象，這需要有一定的經(jīng)驗。第二道漆要比第一道漆稍厚，要噴得飽滿但又不流掛。盡量避免桔皮產(chǎn)生。

近年來，靜電噴涂的應(yīng)用范圍日益擴大，從大型的鐵路客車、汽車、拖拉機，到小型的工件、玩具以及家用電器等行業(yè)，都可采用靜電噴涂技術(shù)。如果能夠?qū)㈧o電噴漆技術(shù)大范圍地應(yīng)用到高速飛機上來，相比傳統(tǒng)的噴漆方式可極大地改善機體表面的漆層質(zhì)量，保障飛行訓(xùn)練安全。