航空器局部褪漆工藝優(yōu)化研究

劉君梅

（中國(guó)民航飛行學(xué)院，四川 廣漢 618307）

1 前言

由于處于高空高速等惡劣的作業(yè)環(huán)境，航空器時(shí)常面臨著漆層損傷等情況（包括漆層起泡、脫落等，如圖1所示）。此外，相比地面的交通工具，航空器對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性要求更高，因此幾乎所有航空器都有著嚴(yán)格的定期檢查要求，如每50、100、400飛行小時(shí)等就要進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查。這些定期檢查的內(nèi)容主要包括結(jié)構(gòu)的漆層下方的腐蝕檢查，或者通過(guò)無(wú)損檢測(cè)的手段來(lái)檢查結(jié)構(gòu)漆層下方疑似裂紋的地方。以上這些情況，如航空器表面漆層損傷、漆層下方腐蝕檢查、滲透探傷（無(wú)損檢測(cè)的一種），都涉及對(duì)漆層待修補(bǔ)區(qū)域、腐蝕檢查區(qū)域及滲透探傷區(qū)域的局部褪漆工作。因此，作為飛機(jī)維修維護(hù)中重要的一部分，飛機(jī)外部的褪噴漆一直備受關(guān)注。

圖1 某型飛機(jī)機(jī)翼上表面的漆層起泡現(xiàn)象

2 航空器現(xiàn)有的褪漆方式介紹

由于航空器對(duì)于維修工作有著較高要求，目前僅有下列少數(shù)的褪漆方式可供選擇。

2.1 化學(xué)褪漆

化學(xué)褪漆是利用褪漆劑與零件表面漆層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞漆層的穩(wěn)定性，從而將漆層從零件表面上褪掉。針對(duì)不同的航空器零部件，可以采用在翼（不拆下）或拆下的方式來(lái)進(jìn)行化學(xué)褪漆。如果需將零部件拆下，則將該零件浸入化學(xué)溶劑中一段時(shí)間，耗時(shí)較長(zhǎng)。且拆下零部件的工作量較大。如果不拆下零部件，而是選擇在翼褪漆，則對(duì)遮蓋工作要求較高，否則，面臨遮蓋不牢固，造成周?chē)鷻C(jī)體結(jié)構(gòu)腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。此外，化學(xué)褪漆對(duì)死角區(qū)域的漆層較難清理，而且使用范圍有一定的局限性，如不適用于復(fù)合材料的零件，會(huì)造成化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)褪漆雖然應(yīng)用較為靈活，但是，其對(duì)個(gè)人防護(hù)及廢液處理方面有著較高的要求。

2.2 噴砂褪漆

噴砂技術(shù)就是利用壓縮空氣或水為動(dòng)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)。針對(duì)不同的航空器零部件，可以采用在翼（不拆下）或拆下的方式來(lái)進(jìn)行噴砂褪漆。如果選擇在翼褪漆，則需要將整架飛機(jī)推入噴砂房進(jìn)行局部噴砂褪漆，雖然耗時(shí)較短，但是，對(duì)噴砂房的面積要求較高，該噴砂房需要容納下整架飛機(jī)。如果需要拆下零部件，工作量較大，但是對(duì)死角區(qū)域的漆層清理效果較好。

噴砂褪漆除了對(duì)廠(chǎng)房要求較高外，其對(duì)設(shè)備也有著較高的要求，比如，需要配備專(zhuān)門(mén)的氣源系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、磨料回收系統(tǒng)等。

2.3 打磨褪漆

打磨褪漆應(yīng)用較為廣泛，同時(shí)，也不需要將零部件拆下，可以進(jìn)行在翼打磨褪漆。但是，目前現(xiàn)有的打磨工具主要為盤(pán)狀、輪狀、棒狀等，其外形較為規(guī)則，對(duì)外形不規(guī)則的零部件褪漆效果較差。

2.4 激光褪漆

近年來(lái)，國(guó)際上的一些前瞻性研究領(lǐng)域開(kāi)始涉及激光褪漆。目前，激光褪漆主要分為手持式在翼褪漆和機(jī)器人褪漆，前者適用于航空器表面不規(guī)則的區(qū)域，后者適用于航空器表面較為規(guī)則的區(qū)域，可以依據(jù)設(shè)定好的程序自動(dòng)褪漆。如果采用在翼褪漆的方式，則使用手持式激光褪漆設(shè)備，耗時(shí)較短。如果拆下零部件，置于機(jī)器人激光褪漆設(shè)備內(nèi)，則工作量較大。該方法對(duì)死角區(qū)域的漆層清理效果較好。但是面臨著溫度過(guò)高，影響零部件表面的基體材料強(qiáng)度的風(fēng)險(xiǎn)。此外，激光褪漆對(duì)外形不規(guī)則的零部件褪漆效率較低，由于外形不規(guī)則的零部件的各個(gè)部位表面曲率均不一樣，導(dǎo)致激光需要隨時(shí)調(diào)整焦距，耗時(shí)較長(zhǎng)。

3 局部褪漆的工藝優(yōu)化

3.1 褪漆工具的設(shè)計(jì)

本文提出了一種全新的局部褪漆工具及方式。該工具由旋片和轉(zhuǎn)軸組成。旋片由尼龍網(wǎng)制成，成長(zhǎng)方形，若干非金屬磨料通過(guò)聚氨酯黏在旋片外側(cè)。轉(zhuǎn)軸端部設(shè)計(jì)有一個(gè)旋片安裝槽，用來(lái)安裝旋片，如圖2所示。該褪漆工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，可將帶有旋片的轉(zhuǎn)軸固定在既有的氣動(dòng)或者電動(dòng)工具上，并啟動(dòng)氣動(dòng)或者電動(dòng)工具。隨著轉(zhuǎn)軸的高速旋轉(zhuǎn)，其端部的旋片也會(huì)高速地轉(zhuǎn)動(dòng)，并拍打零部件的表面，旋片端部的磨料就會(huì)撞擊漆層，使漆層逐步脫落，直至完成了該區(qū)域的褪漆工作。

圖2 旋片與轉(zhuǎn)軸示意圖

由于磨料為非金屬材質(zhì)，僅會(huì)清除掉表面漆層，不會(huì)損傷航空器結(jié)構(gòu)基體材料。如果使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成旋片損傷或者磨料脫落過(guò)多，會(huì)影響褪漆效果，此時(shí)直接更換旋片即可。針對(duì)不同的零部件，非金屬磨料可以是陶瓷、塑料、核桃殼、蘇打磨料等，每種磨料的褪漆效果均不相同，工作者可以視情況來(lái)選用合適的磨料旋片。本文提出的航空器局部褪漆工具，沒(méi)有化學(xué)褪漆的腐蝕性，不需要噴砂褪漆的噴砂房，也不需要對(duì)航空器表面進(jìn)行遮蓋。此外，避免了激光褪漆產(chǎn)生高溫的不利影響，具有使用靈活、安全可靠、褪漆高效等特點(diǎn)。

3.2 褪漆方式的改進(jìn)研究

同打磨褪漆類(lèi)似，本文提出的航空器局部褪漆工具也面臨著對(duì)非平面區(qū)域或者外形不規(guī)則的零部件的褪漆效果不佳的情況。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有褪漆方式的分析，以及對(duì)旋片褪漆工具旋片結(jié)構(gòu)的深入研究，本文提出了一種優(yōu)化方法。即沿著垂直于轉(zhuǎn)軸方向上，分別從兩個(gè)尼龍旋片的外側(cè)向內(nèi)以磨料為間隔剪裁，最終剪裁成數(shù)根條狀，如圖3所示。

圖3 旋片剪裁示意圖

當(dāng)旋片剪裁成數(shù)根條狀時(shí)，在轉(zhuǎn)軸的高速驅(qū)動(dòng)下，條狀的旋片在擊打零件表面的瞬間，就會(huì)貼合零件的外形分散開(kāi)，均勻地拍打在表面上。改進(jìn)后的旋片褪漆工具，可以在單位時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)航空器不規(guī)則表面褪漆效率的最大化。相較未剪裁的旋片，改進(jìn)后的旋片可以在單位面積內(nèi)，以最短的時(shí)間完成褪漆工作，如圖4所示。另外，改進(jìn)后的褪漆工具也可以與其他現(xiàn)有褪漆方式配合使用。

圖4 褪漆效率曲線(xiàn)

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)現(xiàn)有褪漆方式在航空器零件非平面區(qū)域褪漆效率較低的難題，本文提出了一種新的局部褪漆工具，并對(duì)其使用方式進(jìn)行了改進(jìn)。在保證安全的基礎(chǔ)上，有助于提高航空器局部褪漆效率。