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              淺談影響民用飛機零件噴涂質量的因素

              發布者:噴砂機廠家 瀏覽量:
              1  引言
                      隨著社會經濟的快速發展,民用飛機的需求也快速增長,近年來,航空產業已被列入國家戰略性新興產業和優先發展的高技術產業。噴漆是絕大部分飛機零件制造的最后一道工序,也是飛機零件防腐蝕的最后一道防線。而飛機材料的防腐蝕不僅可以延長飛機使用壽命,也可以降低飛機的維修保養成本。此外,漆膜可以使飛機表面光滑平整,改善空氣動力性能。漆膜防護是航空產品經濟、有效、簡單、重要的保護措施之一。
                      飛機的噴涂可分為三個階段:零件噴漆階段,即零件從加工制造到完成預處理后進行的噴漆;大部件噴漆階段,即完成飛機零組件的裝配后對大部件(如筒段)進行的噴漆;整機噴涂階段,即飛機完成對接組裝后對整機進行噴涂(飛機外表面)。本文針對零部件的噴漆階段進行論述。
               
              2  對噴涂人員的要求
                      眾所周知,噴涂工藝是特殊工種,是特種工藝的一部分,噴涂工藝對人員的技能要求很高。噴涂人員要有很強的責任心,操作時要認真負責,嚴格按操作規范作業,避免人為因素造成的質量問題。
                      此外,還要求噴涂人員有一定的基礎理論知識和實際操作技能。一方面要求噴涂人員通過培訓與實際的操作掌握一定的噴涂知識。要求噴涂人員掌握不同漆料的噴涂參數;了解一般缺陷的產生原因,并能根據缺陷進行處理;噴涂人員還要掌握漆料的性能和噴涂工具的性能,根據漆料性能、噴涂工具以及環境條件,了解如何調整噴涂參數,例如:噴涂時操作人員是否能夠根據噴槍口徑及空氣壓力將噴涂的扇面調整控制適當,使噴涂順利進行。另一方面,噴涂人員還要求有很強的實際操作能力。噴涂人員要能夠控制出漆量的均勻性、控制好噴槍與工件的距離與角度、將噴槍的運行速度保持恒定,能夠良好的控制漆膜厚度等。
               
              3  噴涂設備的影響
                      漆料的施工方法有很多,空氣噴涂一直在涂裝行業中占據著主導地位。對于飛機零部件的噴漆,大部分車間也采用空氣噴涂的方法。噴涂所需的設備主要有噴槍、空氣壓縮機、壓力調節裝置、油水分離器、噴漆室控制設備等。
                      3.1  噴槍的選擇
                      對于零部件的噴漆常用的噴槍主要有重力式噴槍和吸上式噴槍兩種。其不同之處在于重力式噴槍貯漆罐裝置于槍身的上方,依靠漆液本身的重力流入槍內而噴涂。吸上式噴槍的涂料罐安裝在噴槍的下方,靠壓縮空氣的高速流動將漆料吸上,經噴嘴與壓縮空氣混合而霧化,噴出量較小,這種噴槍受粘度和比重的影響較大。重力式噴槍與吸上式噴槍不同的在于,重力式噴槍當貯漆罐內存漆量很少時也可噴涂,適用于小面積的精細噴涂,但由于重心在上,故手感較重。此外,還有噴筆,通常適合于大部件噴漆時不易于噴涂的狹窄部位的噴涂操作,或者用于修補等。
                      操作人員根據具體的條件,如待噴涂零件的形狀、大小、位置,漆料的粘度等選擇合適的噴槍,同時要注意每種類型的槍均有不同的口徑,噴涂時要先試噴,調整好噴霧圖樣以及霧化壓力,確保噴涂工具的正確使用。在每次使用后,噴槍均要用相溶的稀釋劑等溶劑進行認真清洗,良好的保養不僅能提高噴槍的使用壽命,同時也能確保噴涂的質量。
                      3.2  壓縮空氣的控制
                      對于進入噴槍的壓縮空氣的流量、壓力和清潔度的控制極為重要。提供噴涂所用壓縮空氣所需的設備有:空氣壓縮機、壓力調節裝置、油水分離器等。經空氣壓縮機產生的高壓空氣中含有一定量的油和水,不能直接用于漆料的施工。供給噴漆間的壓縮空氣均經過油水分離器處理,在每次的噴涂操作時要檢查壓縮空氣的質量,對于溶劑型的漆料如果混進水分容易造成漆膜結合力差的質量問題,這也是確保漆膜質量的關鍵要素。噴涂一定要保證供氣的氣壓穩定以及充足的供氣量,否則將導致霧化效果差,容易出現桔皮現象。如果空氣壓力過大,漆料霧化雖細,可是漆料分散多,漆料的損失大。噴涂所用的空氣壓力通常為0.4~0.6MPa。
                      3.3  噴漆室控制設備的要求
                      噴漆室的設備有送風系統、水幕排風系統(濕式噴漆室),溫濕度控制系統,以及漆渣去除系統等。噴漆室的送風系統與排風系統應保持足夠的通風量以滿足職業的健康和安全條例的要求,送入噴漆室的空氣不能形成渦流或過大的氣流,但是足以防止干燥的過噴物落在已噴涂但未干燥的零件表面。噴漆室要求定向的風速為0.3~0.5m/s[1],要求噴漆室的送風量略大于排風量,以使噴漆室內相對于車間為微正壓,以避免車間的灰塵進入噴漆室內。送風系統的過濾裝置要定期檢查,不定期的更換、清洗,確保輸送給噴漆室的風中沒有顆粒、棉絮等雜質,水幕排風系統也要定期清洗保養,以便將噴漆時的漆霧殘渣及時除去,以免多余的漆霧落到剛剛噴過或已經表干的漆膜上,造成過噴或顆粒。溫濕度控制系統關系到噴涂的操作環境,因此也應按時檢查保養。此外,有的噴涂廠房還分別有流平室和烘干室,流平室需控制溫濕度與氣流,烘干裝置或烘干室要求進行溫度均勻性測試與系統精度等檢查,以確保良好的控制漆膜的烘干溫度。
               
              4  材料對噴涂的影響
                      飛機制造中所用材料分上機材料和非上機材料。噴涂工藝中上機材料主要就是漆料,一些輔料如保護材料、打磨砂紙等一般為非上機材料。漆料的準備過程為漆料的攪拌、估料、配制、稀釋過濾、熟化。在漆料的配制前首先要注意使用的油漆質量,不要使用過期或變質的油漆,使用不同品牌的油漆基料、固化劑、稀釋劑也會導致桔皮或其它油漆問題。漆料在貯存過程中,漆料中的顏料逐漸沉于桶底,甚至結塊,有時也會分層,在配制時必須充分攪拌,使漆料中的各個成分均勻混合,這樣漆膜才會表現出均勻一致,發揮出良好的性能。準確的估料不僅能避免不必要的浪費,也可以避免一個零部件使用兩次配制的漆料,使噴涂的零部件漆膜性能有最大的一致性。
                      目前飛機上所用的漆料大部分都是多組份,這樣漆料的配制就一定要嚴格按照規范或制造商說明的配制比例進行配制?;吓c固化劑的比例一定要適當,如果固化劑加多了,漆膜干燥過快,這樣就很可能造成龜裂、結合力下降等漆膜問題,并且縮短了漆料的適用期;而如果固化劑加少了,漆膜會表現出遲遲不干燥,不僅造成漆膜缺陷,還會耽誤生產。
                      漆料在噴涂中,往往需要稀釋,以利于操作,這也是保證漆膜質量的重要手段。特別是內聚力大、流平性差的漆料,稀釋更為重要。合理調整漆料粘度,以保證噴涂后漆膜流平性好、均勻,并有光澤。稀釋后的漆料要進行過濾,以除去漆料中的雜質或較粗的顏料。過濾常用專用的紗布、濾紙等。
                      部分多組分的漆料在配制后要進行熟化,因為新混合的漆要進行一定時間的預反應,然后才能進行噴涂,以確保漆膜的外觀質量和性能。配制后的漆料要在適用期內進行噴涂,以防止漆料凝固和膠化,不同漆料的熟化時間和適用期也不盡相同,但是都應嚴格的遵守。在漆料配制后要立即封蓋,不僅避免了雜質等的污染,而且避免了漆料中的溶劑揮發。
                      在生產中常常需要溶劑用于清洗或對已噴涂并干燥的漆膜進行活化,一般對于溶劑都有規定,不能隨便選擇使用,例如要求丁酮的地方不要隨便選擇使用其它溶劑,因為他們的揮發性、溶解性可能都不盡相同,所以必須按要求操作。相關輔料的選擇也是關鍵,例如噴漆保護膠帶,它不僅需要有一定的粘度,還需要與基體容易剝離、不能掉膠;對于清洗溶劑敏感的區域(如非金屬、軸承)需要用鋁箔膠帶、耐溶劑紙或薄膜等保護。
               
              5  噴涂工藝的影響
                      涂料的噴涂工藝由噴涂前的預處理、漆料的施工、漆膜的固化三個步驟組成。噴涂前的預處理是指對待處理工件進行物理或化學處理,以達到清除各類污物、提高基體材料的結合力和耐蝕性等作用。飛機零件根據材料和性能要求有不同的預處理方法,在此不進行論述,下面重點介紹噴涂方法與漆膜的干燥。
                      5.1  噴涂方法
                      噴涂方法是指噴涂的距離、噴槍的移動速度、噴槍運行的路線及漆霧圖樣的搭接程度。噴涂距離一般約為375px~625px,可根據經驗判斷漆霧圖樣來確定噴涂的距離,一般選擇霧化最細且漆霧不飛散的位置為被噴工件表面的位置。噴槍與工件距離太遠,漆霧已經分散后再到達工件表面,容易造成漆膜薄且不均勻的缺陷,也就是俗稱的“虛煙兒”,同時也會使漆料損失增大,而太近則容易造成漆膜厚且容易造成流掛、皺紋的缺陷。噴槍的移動速度與漆料的粘度、固體含量、噴槍噴霧圖形、出漆量及要求的厚度有關。應掌握不流淌且能盡量噴滿為佳。行槍的速度要均勻,始終保持噴槍與工件表面成90度角,以確保漆膜的厚度。噴霧圖樣的搭接與噴槍霧化后漆霧的展開程度有關,可將噴霧圖樣從圓形調節到橢圓形,橢圓形的噴涂效率最好,噴涂時每一槍要壓著前一槍的痕跡的三分之一,每一次行程都要在同一地點開始。行槍要先橫后縱,縱橫交叉,達到均勻覆蓋。噴涂操作人員要記住操作要點,熟練掌握噴涂技術,根據零部件的形狀調整合適的噴幅、覆蓋、噴涂順序,保持合適的槍距、行槍速度以及角度等。
                      5.2  漆膜的干燥
                      在噴涂后,漆膜的固化在噴涂中占有重要的影響,它直接影響到漆膜的質量和性能。常用的干燥方法有自然干燥和強制干燥(烘干)。影響漆膜干燥的因素主要包括溫度、干燥時間、空氣濕度和空氣流速等。
                      溫度對于需加熱干燥的漆膜的性能影響很大,若達不到其所需的干燥溫度,其力學性能和化學性能大大降低,并且其外觀也受到很大影響。若溫度超過漆膜所需干燥溫度的范圍,漆料中的樹脂容易老化,漆膜變暗甚至變黃。
                      漆膜的干燥過程一般為濕漆膜流平,溶劑揮發,再物理或化學成膜。流平時間過短,溶劑揮發不均勻,漆膜易出現針孔、起泡、縮孔等缺陷。流平時間過長,溶劑揮發慢,對漆膜質量有益,但生產效率低。試驗證明,漆膜中90%以上的溶劑是在5分鐘~15分鐘內揮發出,因此一定要保證漆膜的流平時間。工件達到工藝溫度后,漆膜發生氧化或聚合反應而固化,加熱干燥時間長短取決于材料的種類、烘干方法及溫度。
                      自然干燥中,空氣濕度過大,致使漆膜中水分蒸發及溶劑揮發速度降低,因而會減慢漆膜的干燥速度。反之,濕度過小,漆膜干燥速度過快也會影響漆膜質量??諝饬魉俅?,漆膜中水分蒸發及溶劑揮發速度加快,會加速漆膜的干燥。適宜的風速同時會使室內濕度更均勻,使漆膜質量更好。
               
              6  噴涂環境的影響
                      噴涂環境一般指溫度、濕度、風速和空氣清潔度等方面,是影響漆料干燥和成膜時間長短的主要外部條件,溫濕度環境條件不能滿足噴涂要求的漆膜會出現一系列缺陷。噴涂溫度過高,漆料中溶劑揮發過快,漆料在達到工件表面之前就已干燥,這樣就容易產生缺釉、桔皮等外觀缺陷;噴涂溫度過低,溶劑揮發慢,漆料粘度上升慢,易發生流掛和不容易干等問題。噴涂時濕度過大,漆膜就容易出現起泡;而濕度過低,漆膜容易產生針孔等外觀缺陷。操作環境應無塵土,通風良好,環境條件中的空氣灰塵包含有許多不同的雜質,落于濕漆膜中,會引發縮孔、顆粒等問題。一般噴漆間的溫度控制在16~32℃之間,相對濕度控制在30%~80%的范圍內為宜。
               
              7  結論
                      噴涂工藝是對噴涂過程中的環境、設備、操作等環節均有很高要求的特種工藝,影響漆膜質量的漆膜結合力、漆膜厚度、耐沖擊性及外觀質量等性能決定了飛機零部件的質量與性能。優質漆膜的產生是各個環節綜合作用的結果,因此每個環節都要求規范、嚴格。而有缺陷膜層的產生往往卻并不是一個因素單獨作用的結果,通常都是幾個因素綜合作用的結果,呈現出“一果多因”的現象。本文從噴涂人員、噴涂設備、所用材料、噴涂工藝、噴涂環境五方面論述了如何保證漆膜質量,總結了這五方面在生產中的注意要點,為民用飛機零部件噴涂技術的提高積累了經驗。
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