航空器局部褪漆工藝優化研究

劉君梅

（中國民航飛行學院，四川 廣漢 618307）

1 前言

由于處于高空高速等惡劣的作業環境，航空器時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，航空器對結構的可靠性要求更高，因此幾乎所有航空器都有著嚴格的定期檢查要求，如每50、100、400飛行小時等就要進行結構檢查。這些定期檢查的內容主要包括結構的漆層下方的腐蝕檢查，或者通過無損檢測的手段來檢查結構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（無損檢測的一種），都涉及對漆層待修補區域、腐蝕檢查區域及滲透探傷區域的局部褪漆工作。因此，作為飛機維修維護中重要的一部分，飛機外部的褪噴漆一直備受關注。

圖1 某型飛機機翼上表面的漆層起泡現象

2 航空器現有的褪漆方式介紹

由于航空器對于維修工作有著較高要求，目前僅有下列少數的褪漆方式可供選擇。

2.1 化學褪漆

化學褪漆是利用褪漆劑與零件表面漆層發生化學反應，破壞漆層的穩定性，從而將漆層從零件表面上褪掉。針對不同的航空器零部件，可以采用在翼（不拆下）或拆下的方式來進行化學褪漆。如果需將零部件拆下，則將該零件浸入化學溶劑中一段時間，耗時較長。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，則對遮蓋工作要求較高，否則，面臨遮蓋不牢固，造成周圍機體結構腐蝕的風險。此外，化學褪漆對死角區域的漆層較難清理，而且使用范圍有一定的局限性，如不適用于復合材料的零件，會造成化學腐蝕。化學褪漆雖然應用較為靈活，但是，其對個人防護及廢液處理方面有著較高的要求。

2.2 噴砂褪漆

噴砂技術就是利用壓縮空氣或水為動力源，將塑料砂等介質作用到所需部件表面上，達到某種工藝效果的技術。針對不同的航空器零部件，可以采用在翼（不拆下）或拆下的方式來進行噴砂褪漆。如果選擇在翼褪漆，則需要將整架飛機推入噴砂房進行局部噴砂褪漆，雖然耗時較短，但是，對噴砂房的面積要求較高，該噴砂房需要容納下整架飛機。如果需要拆下零部件，工作量較大，但是對死角區域的漆層清理效果較好。

噴砂褪漆除了對廠房要求較高外，其對設備也有著較高的要求，比如，需要配備專門的氣源系統、除塵系統、磨料回收系統等。

2.3 打磨褪漆

打磨褪漆應用較為廣泛，同時，也不需要將零部件拆下，可以進行在翼打磨褪漆。但是，目前現有的打磨工具主要為盤狀、輪狀、棒狀等，其外形較為規則，對外形不規則的零部件褪漆效果較差。

2.4 激光褪漆

近年來，國際上的一些前瞻性研究領域開始涉及激光褪漆。目前，激光褪漆主要分為手持式在翼褪漆和機器人褪漆，前者適用于航空器表面不規則的區域，后者適用于航空器表面較為規則的區域，可以依據設定好的程序自動褪漆。如果采用在翼褪漆的方式，則使用手持式激光褪漆設備，耗時較短。如果拆下零部件，置于機器人激光褪漆設備內，則工作量較大。該方法對死角區域的漆層清理效果較好。但是面臨著溫度過高，影響零部件表面的基體材料強度的風險。此外，激光褪漆對外形不規則的零部件褪漆效率較低，由于外形不規則的零部件的各個部位表面曲率均不一樣，導致激光需要隨時調整焦距，耗時較長。

3 局部褪漆的工藝優化

3.1 褪漆工具的設計

本文提出了一種全新的局部褪漆工具及方式。該工具由旋片和轉軸組成。旋片由尼龍網制成，成長方形，若干非金屬磨料通過聚氨酯黏在旋片外側。轉軸端部設計有一個旋片安裝槽，用來安裝旋片，如圖2所示。該褪漆工具結構簡單，安全可靠，可將帶有旋片的轉軸固定在既有的氣動或者電動工具上，并啟動氣動或者電動工具。隨著轉軸的高速旋轉，其端部的旋片也會高速地轉動，并拍打零部件的表面，旋片端部的磨料就會撞擊漆層，使漆層逐步脫落，直至完成了該區域的褪漆工作。

圖2 旋片與轉軸示意圖

由于磨料為非金屬材質，僅會清除掉表面漆層，不會損傷航空器結構基體材料。如果使用時間過長，造成旋片損傷或者磨料脫落過多，會影響褪漆效果，此時直接更換旋片即可。針對不同的零部件，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選用合適的磨料旋片。本文提出的航空器局部褪漆工具，沒有化學褪漆的腐蝕性，不需要噴砂褪漆的噴砂房，也不需要對航空器表面進行遮蓋。此外，避免了激光褪漆產生高溫的不利影響，具有使用靈活、安全可靠、褪漆高效等特點。

3.2 褪漆方式的改進研究

同打磨褪漆類似，本文提出的航空器局部褪漆工具也面臨著對非平面區域或者外形不規則的零部件的褪漆效果不佳的情況。通過對現有褪漆方式的分析，以及對旋片褪漆工具旋片結構的深入研究，本文提出了一種優化方法。即沿著垂直于轉軸方向上，分別從兩個尼龍旋片的外側向內以磨料為間隔剪裁，最終剪裁成數根條狀，如圖3所示。

圖3 旋片剪裁示意圖

當旋片剪裁成數根條狀時，在轉軸的高速驅動下，條狀的旋片在擊打零件表面的瞬間，就會貼合零件的外形分散開，均勻地拍打在表面上。改進后的旋片褪漆工具，可以在單位時間內，實現航空器不規則表面褪漆效率的最大化。相較未剪裁的旋片，改進后的旋片可以在單位面積內，以最短的時間完成褪漆工作，如圖4所示。另外，改進后的褪漆工具也可以與其他現有褪漆方式配合使用。

圖4 褪漆效率曲線

4 結語

針對現有褪漆方式在航空器零件非平面區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，并對其使用方式進行了改進。在保證安全的基礎上，有助于提高航空器局部褪漆效率。