毛英坤

【摘 要】針對(duì)復(fù)合材料零件噴漆前表面處理及不合格漆層的去除。采用噴射塑料介質(zhì)的干式處理方法，逐漸減少傳統(tǒng)的手工操作，提高自動(dòng)化、機(jī)械化噴涂前處理技術(shù)的應(yīng)用比例，提高噴漆前表面處理效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，削弱噴漆環(huán)節(jié)的瓶頸效應(yīng)，適應(yīng)復(fù)合材料零件產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)需求。

【關(guān)鍵詞】復(fù)合材料；噴漆；表面準(zhǔn)備；塑料介質(zhì)；噴射 0.前言

在復(fù)合材料零件已從單件、小批量生產(chǎn)成功轉(zhuǎn)型為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的背景下，目前國(guó)內(nèi)對(duì)復(fù)合材料件噴漆前處理還停留在傳統(tǒng)的手工打磨方式上，致使噴漆成為制約復(fù)合材料零件產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸。逐漸減少傳統(tǒng)的手工操作，提高自動(dòng)化、機(jī)械化噴涂前處理技術(shù)的應(yīng)用比例，削弱噴漆環(huán)節(jié)的瓶頸效應(yīng)，適應(yīng)復(fù)合材料零件產(chǎn)業(yè)化需求，已成為提高復(fù)合材料涂裝效率和防護(hù)效果的必要途徑。

1.國(guó)內(nèi)外研究情況

1.1國(guó)外研究情況

作為先進(jìn)的復(fù)合材料零件噴漆前表面處理及去漆技術(shù)，用塑?chē)姍C(jī)噴射非金屬丸粒方法去除脫模劑及漆膜在國(guó)外的航空領(lǐng)域中已應(yīng)用多年，已是成熟技術(shù)。國(guó)外著名的航空企業(yè)如空客、波音、貝爾等公司均已采用先進(jìn)的塑?chē)姍C(jī)噴射非金屬丸粒進(jìn)行噴漆前表面處理，甚至應(yīng)用于整機(jī)外表面脫漆。

1.2國(guó)內(nèi)研究情況

用塑?chē)姍C(jī)噴射非金屬丸粒方法去除脫模劑或舊的漆層等噴漆前表面處理技術(shù)在國(guó)內(nèi)仍屬空白。對(duì)于復(fù)合材料零件依舊采取手工打磨的方式去除表面脫模劑及陳舊的漆膜，使噴漆前表面準(zhǔn)備質(zhì)量無(wú)法保證，導(dǎo)致噴漆質(zhì)量下降。

1.3我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距

復(fù)合材料屬敏感材料，嚴(yán)禁采用化學(xué)法去除脫模劑和漆膜。目前，由于沒(méi)有先進(jìn)的脫漆設(shè)備和手段，國(guó)內(nèi)飛機(jī)復(fù)合材料零、部件噴漆前去除脫模劑及不合格漆層的去除只能用砂紙或打磨機(jī)手工打磨方法清除脫模劑和不合格漆層，不僅效率低，且打磨不均勻、效果差，一不小心便會(huì)傷及基材，造成零部件報(bào)廢；另外，飛揚(yáng)的塵屑造成環(huán)境污染，影響操作者的身體健康。全套工藝方法與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)有很大差距。

2.塑?chē)姺◤?fù)合材料零件噴漆前表面處理技術(shù)原理

塑?chē)姺◤?fù)合材料零件噴漆前表面處理技術(shù)的出現(xiàn)，跳出了傳統(tǒng)的復(fù)合材料表面脫模劑去除及涂層剝離的思路，采用全新的固體干剝落的脫漆方法，利用經(jīng)過(guò)研磨制造的有摩擦力的塑料介質(zhì)來(lái)進(jìn)行的一種氣體力學(xué)的過(guò)程。這些塑料介質(zhì)硬度要求比漆層硬些，以便能有效去除漆層，但又要比基體材料硬度稍低，從而不傷害基體表面，達(dá)到只去除表面脫模劑及涂層不損傷基材的目的。

2.1基本原理

使用專(zhuān)用的塑?chē)姍C(jī)，在壓縮空氣的作用下，將特制的一定形狀的塑料類(lèi)顆粒以一定的角度和壓力噴射到工件表面，依靠顆粒對(duì)工件的沖擊和剪切作用而使覆蓋層破碎剝離。

2.2設(shè)備組成

塑?chē)姺◤?fù)合材料零件噴漆前表面處理技術(shù)設(shè)備由噴砂房、介質(zhì)回收系統(tǒng)、介質(zhì)分選系統(tǒng)、噴砂系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及電氣控制組成。

2.3噴射介質(zhì)

塑料噴射介質(zhì)按照MILP-85891規(guī)定分為以下幾類(lèi)：

Ⅰ類(lèi)——聚酯

Ⅱ類(lèi)——尿素甲醛

Ⅲ類(lèi)——三聚氰胺甲醛

Ⅳ類(lèi)——苯酚甲醛

Ⅴ類(lèi)——丙烯酸甲醛

Ⅵ類(lèi)——聚乙烯（烯丙基二甘醇碳酸鹽）

Ⅶ類(lèi)——丙烯酸糊

3.工藝試驗(yàn)

3.1試驗(yàn)方案

工藝試驗(yàn)分為兩個(gè)部分，即噴射工藝參數(shù)試驗(yàn)和理化性能試驗(yàn)兩部分。噴射工藝參數(shù)試驗(yàn)主要確定不同基材表面去除脫模劑和涂層的合理噴射工藝參數(shù)，包括噴射壓力、介質(zhì)流量、噴射時(shí)間等；理化性能試驗(yàn)主要考核在確定的噴射工藝參數(shù)下對(duì)復(fù)合材料制件性能的影響。

3.2噴射工藝參數(shù)試驗(yàn)

3.2.1試片類(lèi)型

試片分別選用碳纖維、玻璃纖維預(yù)浸料制造試板。其中玻璃纖維層壓件、夾層件，碳纖維層壓件、夾層件各12件，試片規(guī)格500×500。

3.2.2噴射工藝參數(shù)試驗(yàn)要求

（1）上述各類(lèi)試片編號(hào)后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，其中層壓件進(jìn)行超聲波檢測(cè)，夾層件進(jìn)行C掃描。對(duì)于層壓板，無(wú)損檢測(cè)人員在超聲波衰減最小處作出標(biāo)記，以此為基準(zhǔn)其他區(qū)域不允許超聲衰減大于9dB，不允許存在φ6以上分層。對(duì)于夾層板，采用C掃描檢測(cè)記錄超聲衰減平均值，無(wú)損檢測(cè)人員應(yīng)在超聲波衰減最小處作出標(biāo)記，以此為基準(zhǔn)其他區(qū)域不允許超聲衰減大于12dB，不允許存在φ12以上脫粘。車(chē)間在后續(xù)的處理中應(yīng)保護(hù)標(biāo)記的超聲衰減最小處區(qū)域，作為超聲對(duì)比區(qū)域。

（2）無(wú)損檢測(cè)后的試片送理化試驗(yàn)室進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)。每片試片選取至少3～5處進(jìn)行檢查，并記錄檢查區(qū)域相對(duì)位置或標(biāo)記檢查區(qū)域。

（3）無(wú)損及掃描電鏡檢測(cè)后的各類(lèi)試片中各取3片進(jìn)行手工打磨，其余9片試片分別用表2中噴射工藝參數(shù)的上、中、下限值進(jìn)行噴射，去除試片表面脫模劑，并進(jìn)行相關(guān)記錄。之后送無(wú)損檢測(cè)及掃描電鏡檢查，以確定相關(guān)處理方式對(duì)試片表面狀態(tài)及內(nèi)部的影響。掃描電鏡僅對(duì)之前檢測(cè)過(guò)的部位進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)。

（4）各類(lèi)試片中剩余3片噴射清理并同其他試片一起按規(guī)定噴漆后全部進(jìn)行干膠帶法結(jié)合力測(cè)試，并將經(jīng)無(wú)損檢測(cè)及掃描電鏡檢測(cè)的試片送理化試驗(yàn)室進(jìn)行干式劃格法結(jié)合力測(cè)試。每類(lèi)試片中不同噴射參數(shù)處理的試片均應(yīng)包含底漆+面漆涂層，并視試片表面狀態(tài)使用膩?zhàn)印?/p>

（5）手工打磨后噴漆的試片使用手工打磨脫漆，其余使用噴射法脫漆，記錄噴射參數(shù)并將已進(jìn)行檢測(cè)的試片送無(wú)損檢測(cè)及掃描電鏡檢測(cè)。掃描電鏡僅對(duì)之前檢測(cè)過(guò)的部位進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)。

3.2.3噴射工藝參數(shù)

根據(jù)試片涂層性質(zhì)、基體材料設(shè)置相應(yīng)的噴射工藝參數(shù)，包括噴射壓力、噴嘴直徑、介質(zhì)流量、噴嘴距零件的距離、噴嘴與零件的表面夾角等，并根據(jù)漆層厚度、硬度、面積控制噴射時(shí)間。

3.2.4噴射工藝參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

（1）噴射去除脫模劑及漆層效率高。

（2）目視檢查已噴射表面，去除脫模劑后對(duì)零件纖維無(wú)損傷，噴漆后漆層結(jié)合力和外觀均良好，并且去除漆層效果良好。

（3）試片經(jīng)C掃描檢測(cè)無(wú)分層現(xiàn)象。

（4）顯微鏡檢測(cè)復(fù)合材料表面無(wú)纖維損傷。

3.2.5噴射工藝參數(shù)試驗(yàn)結(jié)論

所選擇的工藝參數(shù)合理，對(duì)復(fù)合材料零件噴漆前表面清理效率高、效果好、涂層結(jié)合力好，且此工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料制件沒(méi)有不良影響。

3.3理化性能試驗(yàn)

3.3.1理化性能試驗(yàn)項(xiàng)目

理化性能試驗(yàn)分別對(duì)玻璃纖維及碳纖維試片的原始狀態(tài)、手工打磨、噴射無(wú)漆、噴射去漆狀態(tài)進(jìn)行了剪切強(qiáng)度；對(duì)碳纖維試片的原始狀態(tài)、手工打磨、噴射無(wú)漆、噴射去漆狀態(tài)進(jìn)行了滾筒剝離強(qiáng)度試驗(yàn)。

3.3.2理化性能試驗(yàn)結(jié)論

經(jīng)對(duì)照噴射前后復(fù)合材料試片性能，各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)沒(méi)有明顯變化，塑?chē)姺◤?fù)合材料表面處理方法對(duì)復(fù)合材料性能沒(méi)有不良影響。

4.結(jié)論

通過(guò)噴射工藝試驗(yàn)及理化性能試驗(yàn)，證明塑?chē)姺◤?fù)合材料零件噴漆前表面處理技術(shù)在快速去除復(fù)合材料表面脫模劑、陳舊漆層時(shí)安全可靠、綠色環(huán)保，且對(duì)復(fù)合材料零件自身性能沒(méi)有不良影響.

5.塑?chē)姺◤?fù)合材料零件噴漆前表面處理技術(shù)應(yīng)用意義

利用塑?chē)姺◤?fù)合材料零件噴漆前表面處理技術(shù)技術(shù)，可以極大地提高復(fù)合材料零件噴漆前表面處理工作效率，改善操作環(huán)境，同時(shí)提高零件表面質(zhì)量，降低廢品率。采用此技術(shù)在清潔生產(chǎn)的基礎(chǔ)上可極大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本、降低能源消耗，提升產(chǎn)品質(zhì)量，使我國(guó)復(fù)合材料噴漆前表面準(zhǔn)備技術(shù)向國(guó)際先進(jìn)技術(shù)靠攏，進(jìn)一步增強(qiáng)國(guó)內(nèi)復(fù)合材料產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。