杨雄飞
陆装驻哈尔滨地区航空军事代表室 黑龙江哈尔滨 150000
摘要:随着社会经济的快速发展,民用飞机的需求也快速增长,近年来,航空产业已被列入国家战略性新兴产业和优先发展的高技术产业。喷漆是绝大部分飞机零件制造的最后一道工序,也是飞机零件防腐蚀的最后一道防线。而飞机材料的防腐蚀不仅可以延长飞机使用寿命,也可以降低飞机的维修保养成本。此外,漆膜可以使飞机表面光滑平整,改善空气动力性能。漆膜防护是航空产品经济、有效、简单、重要的保护措施之一。
关键词:飞机;喷涂;质量
民用航空产业是指在国民经济中从事民用航空产品研制生产并提供民用航空服务的相关行业的集合。它是一个巨大的立体空间体系,从横向看包括民用飞机制造、航空运输、航空维修、航空培训等主干内容,从纵向看包括机场、航空公司、空中管理等具体运营部门。飞机的喷涂可分为:零件喷漆阶段,即零件从加工制造到完成预处理后进行的喷漆;大部件喷漆阶段,即完成飞机零组件的装配后对大部件进行的喷漆;整机喷涂阶段,即飞机完成对接组装后对整机进行喷涂。
一、喷涂设备的影响
漆料的施工方法有很多,空气喷涂一直在涂装行业中占据着主导地位。对于飞机零部件的喷漆,大部分车间也采用空气喷涂的方法。喷涂所需的设备主要有喷枪、空气压缩机、压力调节装置、油水分离器、喷漆室控制设备等。
1、喷枪的选择。喷涂零部件喷涂常用的喷枪主要有重力式喷枪和吸上式喷枪,其不同之处在于重力式喷枪贮漆罐装置于枪身的上方,依靠漆液本身的重力流入枪内而喷涂。此外,还有喷笔,通常适合于大部件喷漆时不易于喷涂的狭窄部位的喷涂操作,或者用于修补等。操作人员根据具体的条件,如待喷涂零件的形状、大小、位置,漆料的黏度等选择合适的喷枪。
2、压缩空气的控制。进入喷枪的压缩空气流量、压力和清洁度的控制极会为重要。经空气压缩机产生的高压空气中含有一定量的油和水,不能直接用于漆料的施工。供给喷漆间的压缩空气均经过油水分离器处理,每次喷涂操作时要检查压缩空气的质量,对于溶剂型的漆料如果混进水分则容易造成漆膜结合力差,这也是确保漆膜质量的关键要素。喷涂一定要保证供气的气压稳定以及充足的供气量,否则将导致雾化效果差,容易出现橘皮现象。如果空气压力过大,漆
料雾化虽细,但是漆料分散多,漆料的损失大。喷涂所用的空气压力通常为 0.4~0.6 MPa。
3、喷漆室控制设备的要求。喷漆室的设备有送风系统、水幕排风系统(湿式喷漆室)、温湿度控制系统以及漆渣去除系统等。喷漆室的送风系统与排风系统应保持足够的通风量以满足职业的健康和安全条例要求,送入喷漆室的空气不能形成涡流或过大的气流,但是足以防止干燥的过喷物落在已喷涂但未干燥的零件表面。定向的喷漆室要求风速为 0.3~0.5 m/s,要求喷漆室的送风量略大于排风量,以使喷漆室内相对于车间为微正压,从而避免车间的灰尘进入喷漆室内。送风系统的过滤装置要定期检查,不定期地更换、清洗,确保输送给喷漆室的风中没有颗粒、棉絮等杂质,水幕排风系统也要定期清洗保养,以便将喷漆时的漆雾残渣及时除去,以免多余的漆雾落到刚刚喷过或已经表干的漆膜上,造成过喷或颗粒。温湿度控制系统关系到喷涂的操作环境,因此也应按时检查保养。
二、喷涂工艺的影响
涂料的喷涂工艺由喷涂前的预处理、漆料的施工、漆膜的固化组成。喷涂前的预处理是指对待处理工件进行物理或化学处理,以达到清除各类污物、提高基体材料的结合力和耐蚀性等作用。飞机零件根据材料和性能要求有不同的预处理方法,在此不进行论述,下面重点介绍喷涂方法与漆膜的干燥。
1、喷涂方法。喷涂方法是指喷涂的距离、喷枪的移动速度、喷枪运行的路线及漆雾图样的搭接程度。喷涂距离一般为 15~25 cm,可根据经验判断漆雾图样来确定喷涂的距离,一般选择雾化最细且漆雾不飞散的位置为被喷工件表面的位置。喷枪与工件距离太远,漆雾分散后再到达工件表面,容易造成漆膜过薄且不均匀的缺陷,也就是俗称的“虚烟儿”,同时也会使漆料损失增大,而太近则容易造成漆膜厚且容易造成流挂、皱纹的缺陷。喷枪的移动速度与漆料的黏度、固体含量、喷枪喷雾图形、出漆量及要求的厚度有关。应掌握不流淌且能尽量喷满为佳。行枪的速度要均匀,始终保持喷枪与工件表面成 90°,以确保漆膜的厚度。喷雾图样的搭接与喷枪雾化后漆雾的展开程度有关,可将喷雾图样从圆形调节到椭圆形,椭圆形的喷涂效率最好,喷涂时每一枪要压着前一枪痕迹的三分之一,每一次行程都要在同一地点开始。行枪要先横后纵,纵横交叉,达到均匀覆盖。喷涂操作人员要记住操作要点,熟练掌握喷涂技术,根据零部件的形状调整合适的喷幅、覆盖、喷涂顺序,保持合适的枪距、行枪速度以及角度等。
2、漆膜的干燥。在喷涂后,漆膜的固化在喷涂中占有重要的影响,它直接影响到漆膜的质量和性能。常用的干燥方法有自然干燥和强制干燥(烘干)。影响漆膜干燥的因素主要包括温度、干燥时间、空气湿度和空气流速等。温度对于需加热干燥的漆膜的性能影响很大,若达不到其所需的干燥温度,则其力学性能和化学性能大大降低,并且其外观也受到很大影响。若温度超过漆膜所需干燥温度的范围,则漆料中的树脂容易老化,漆膜变暗甚至变黄。漆膜的干燥过程一般为湿漆膜流平,溶剂挥发,再物理或化学成膜。流平时间过短,溶剂挥发不均匀,漆膜易出现针孔、起泡、缩孔等缺陷。流平时间过长,溶剂挥发慢,对漆膜质量有益,但生产效率低。试验证明,漆膜中 90%以上的溶剂是在 5~15 min 内挥发出,因此一定要保证漆膜的流平时间。工件达到工艺温度后,漆膜发生氧化或聚合反应而固化,加热干燥时间长短取决于材料的种类、烘干方法及温度。自然干燥中,空气湿度过大,致使漆膜中水分蒸发及溶剂挥发速度降低,因而会减慢漆膜的干燥速度。反之,湿度过小,漆膜干燥速度过快也会影响漆膜质量。空气流速大,漆膜中水分蒸发及溶剂挥发速度加快,会加速漆膜的干燥。适宜的风速同时会使室内湿度更均匀,使漆膜质量更好。
三、喷涂环境的影响
喷涂环境一般指温度、湿度、风速和空气清洁度等方面,是影响漆料干燥和成膜时间长短的主要外部条件,温湿度环境条件不能满足喷涂要求的漆膜会出现一系列缺陷。喷涂温度过高,漆料中溶剂挥发过快,漆料在达到工件表面之前就已干燥,这样就容易产生缺釉、橘皮等外观缺陷;喷涂温度过低,溶剂挥发慢,漆料黏度上升慢,易发生流挂和不容易干等问题。喷涂时湿度过大,漆膜就容易出现起泡;而湿度过低,漆膜容易产生针孔等外观缺陷。操作环境应无尘土,通风良好,环境条件中的空气灰尘包含有许多不同的杂质,落于湿漆膜中,会引发缩孔、颗粒等问题。一般喷漆问的温度控制在16—32 C0之间,相对湿度控制在30%~80%的范围内为宜。
喷涂工艺是对喷涂过程中的环境、设备、操作等环节均有很高要求的特种工艺,影响漆膜质量的漆膜结合力、漆膜厚度、耐冲击性及外观质量等性能决定了飞机零部件的质量与性能。优质漆膜的产生是各个环节综合作用的结果,因此每个环节都要求规范、严格。
参考文献:
[1] 郑晓博、雷家骕. 我国发展大飞机的产业组织问题研究[J]. 清华大学学报(哲学社会科学版), 2019(21):33-42.
[2] 徐德康, 王玉芳. 各国民用飞机发展道路的借鉴和启示[M]. 北京: 航空工业出版社, 2017.