寧 莉， 岳 珊， 孫寶龍

(1.中航飛機股份有限公司西安飛機分公司，陜西西安 710089;2.西北工業(yè)大學(xué)陜西省數(shù)字化制造工程技術(shù)研究中心，陜西西安 710072)

引 言

隨著涂裝業(yè)的不斷發(fā)展，對于漆層質(zhì)量及外觀的要求也越來越高，不同結(jié)構(gòu)處噴涂的漆層也不盡相同，民用飛機往往根據(jù)飛機各部分功能及訂單要求進(jìn)行噴漆［1-3］，飛機上眾多不同的漆層必然會存在厚度的差異，這種厚度差異不僅會嚴(yán)重影響飛機表面外觀質(zhì)量，在特定條件下也會對飛機及人身安全造成致命的傷害。本文介紹了漆層搭接階差問題及影響，并結(jié)合相關(guān)試驗研究，得出了有效控制和減小階差的方法，解決了現(xiàn)場實際生產(chǎn)過程中的難題。

1 漆層搭接階差問題及影響

漆層階差指同一產(chǎn)品上兩種或兩種以上漆層由于厚度值要求不同，噴涂后在產(chǎn)品表面形成的臺階(厚度差)。在民用飛機噴涂中，不同的航空公司會有不同的要求，一般在噴涂完常見的面漆后，還要疊加各種各樣的圖案，這樣不僅僅是兩種漆層之間的階差問題，經(jīng)常是三、四種漆疊加在一起，而每噴涂一層漆就需要保護(hù)不噴漆的區(qū)域，一層蓋一層，這樣在面漆的基礎(chǔ)上累加的最終臺階就會嚴(yán)重超厚。例如，MA60飛機整機噴漆后階差情況見圖1所示。在空中客車公司A320IV翼盒噴漆項目中，前緣部分要求噴光亮面漆，而與前緣對接的上翼面壁板要求噴耐磨漆，兩種漆層厚度要求相差5倍，這兩種漆的搭接區(qū)域同時還是蒙皮與壁板的對接區(qū)域，該區(qū)域還裝有鉚釘，多次因漆層階差過高導(dǎo)致蒙皮對接處鉚釘頭出現(xiàn)掉漆現(xiàn)象(見圖2所示)。

圖1 MA60飛機整機噴漆后階差示意圖

圖2 A320IV翼盒前緣噴漆后階差示意圖

在波音737-700內(nèi)襟翼MAX構(gòu)型新項目研制中，工程圖紙要求襟翼上耐磨漆和面漆之間的階差必須控制在0至0.05mm范圍內(nèi)，但實際中這兩種漆層厚度相差近8倍，常用的噴涂方法及保護(hù)方式根本無法滿足如此高的要求。因此，隨著對漆層技術(shù)要求的提高，如何能使漆層平滑的過渡，滿足設(shè)計要求，已成為當(dāng)前飛機研制過程中迫切需要解決的問題。

漆層階差對產(chǎn)品性能的影響主要表現(xiàn)為三個方面，分別是對防護(hù)性能的影響，對安全性能的影響和對氣流平緩性的影響。

1.1 漆層階差對防護(hù)性能的影響

考慮到飛機在飛行時要經(jīng)歷不同環(huán)境，風(fēng)速快、溫度高。如果表面漆層階差過高，漆層就很容易從臺階的地方撕裂，造成脫落，從而使飛機的抗腐蝕、抗老化和耐各種介質(zhì)的能力減弱，并且減少使用壽命。而某些特殊的涂料，如耐熱漆、抗靜電漆等，一旦脫落，會影響熱、電等能量的傳導(dǎo)以及控制聲波、電磁波的散發(fā)、吸收與反射等。

1.2 漆層階差對安全性能的影響

飛機的內(nèi)、外部經(jīng)常需要噴涂一些重要的標(biāo)志或標(biāo)記，這些標(biāo)記起到向旅客、工作人員及機外營救人員進(jìn)行通知、提示、指示和警告的作用，如果階差過高，在飛行時飛機外部的標(biāo)記受到環(huán)境的影響很容易在漆層階差處撕裂，造成脫落，會嚴(yán)重影響飛行安全。

1.3 漆層階差對氣流平緩性的影響

階差會影響飛行時的氣流平穩(wěn)性。如果階差較高，對氣流的影響較大，會產(chǎn)生與飛機前行方向相反的氣流，使得飛行時的阻力增大，影響飛行速度及飛機的平衡性。而階差平緩時對氣流的影響小，有利于飛機平穩(wěn)的飛行。

2 漆層搭接實驗研究

為了保證交付的零件能夠滿足設(shè)計要求，保證飛機正常飛行的安全性，有必要針對以上存在的問題進(jìn)行工藝技術(shù)研究。通過制定詳細(xì)的實驗方案，研究所選新方法的具體性能，進(jìn)一步改善方法，使噴漆技術(shù)水平上升一個高度，以保證產(chǎn)品噴漆任務(wù)高質(zhì)量的完成。

2.1 常見的噴漆流程

以波音項目常見的兩種面漆BMS10-86耐磨漆和BMS10-60光亮漆為例，其中耐磨漆厚度比面漆厚度要厚近8倍，噴涂工藝流程見圖3所示。

圖3 噴涂工藝流程

通過上述流程分析可知，噴涂過程中噴涂次序、保護(hù)材料及保護(hù)方式等會對漆層階差產(chǎn)生影響。因此，針對以上幾方面，在試片上做了相關(guān)實驗來探索控制階差的有效方法。

2.2 漆層搭接實驗

選取目前車間常用的2024-T3裸鋁試片12片，尺寸為250mm×150mm×2mm，經(jīng)鉻酸陽極化后如進(jìn)行編號并涂敷相應(yīng)的漆層按表1。其中噴漆流程代表了噴涂時的先后順序;保護(hù)方式中普通保護(hù)為保護(hù)到噴涂界限處見圖4(a)，少保護(hù)過度區(qū)域為25.4mm范圍見圖4(b)。

圖4 不同保護(hù)方式示意圖

表1 試片實驗方案

2.3 結(jié)果分析與討論

搭接實驗后，采用常用的渦流測厚儀對試片上不同面漆的厚度進(jìn)行測量，并用手觸摸的方式對階差處是否光滑過渡進(jìn)行判斷，得出以下結(jié)果，見表2所示。

表2 試片實驗結(jié)果

通過實驗結(jié)果可以得出，A1組具有明顯的平整臺階見圖5(a)。A6試片對應(yīng)的階差效果最好，漆層過渡區(qū)域δ小于50μm，且兩種漆層光滑過渡。對A6試片的參數(shù)進(jìn)行分析可知，BMS10-60比BMS10-86漆層厚度明顯薄很多，在保護(hù)方式及材料相同的情況下，先噴涂厚度較薄的漆有利于改善階差。同時，海綿膠帶的使用也減少了階差的產(chǎn)生。但在實驗中發(fā)現(xiàn)用海綿膠帶保護(hù)后試片表面有不平整的區(qū)域如圖5(b)，影響了最終的外觀質(zhì)量。經(jīng)分析，該區(qū)域主要是由于海綿膠帶軟、彈性大而形成的，可以用471直線膠帶保護(hù)階差處，并用顆粒直徑約為52μm或更細(xì)的砂紙打磨不平整區(qū)域，以獲得光滑平整的漆層過渡區(qū)域。

圖5 A1和A6組實驗結(jié)果

為了進(jìn)一步了解A6試片對應(yīng)的工藝方法，對A6試片減少階差的工藝方法進(jìn)行了分析。涂敷光亮磁漆BMS10-60前，按下述操作保護(hù)BMS10-86區(qū)域，保護(hù)時預(yù)留25.4mm的范圍，使BMS10-60光亮磁漆過噴到耐磨漆區(qū)域25.4mm的過渡區(qū)域，如圖6所示。

圖6 涂敷BMS10-60前的保護(hù)示意圖

為了確保耐磨漆和相鄰的光亮磁漆光滑過渡，在BMS10-60光亮磁漆的基礎(chǔ)上用海綿膠帶貼保護(hù)層，如圖7所示。沿過渡寬度25.4mm范圍內(nèi)進(jìn)行臺階保護(hù)，耐磨漆可以延伸到光亮磁漆上面25.4mm的過渡區(qū)域。

圖7 涂敷BMS10-86前的保護(hù)示意圖

根據(jù)以上實驗結(jié)果可以得到最優(yōu)的工藝流程，如圖8所示。通過該工藝流程可以有效控制和減少階差的影響，將兩種漆層厚度差別較大的漆層階差控制在50μm之內(nèi)，解決了生產(chǎn)過程中的難題。

圖8 最優(yōu)的工藝流程

3 結(jié)論

通過實驗及分析，以波音項目常見的BMS10-86和BMS10-60兩種面漆為例，得出了有效控制和減小階差的方法，將兩種漆層厚度差別較大的漆層階差控制在50μm之內(nèi)，解決了實際生產(chǎn)過程中的難題。但隨著新機型、新項目的不斷增加，漆料種類及新的要求也將增加，兩種光亮面漆之間的階差問題也勢必存在，干燥后對不平整區(qū)域進(jìn)行修復(fù)工序，這種打磨修復(fù)的方式必然會對漆層的光澤、色差產(chǎn)生影響，所以，不同面漆的之間的噴涂工藝技術(shù)還需在后續(xù)生產(chǎn)過程中進(jìn)一步的探討和研究。

［1］ 趙金榜.航空涂料及其今后發(fā)展［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2011，(5):26-30.

［2］ 劉志，郭年華，宋慶功，等.飛機蒙皮涂層發(fā)展概述［J］.中國涂料，2010，25(2):17-20.

［3］ 胡曉華，張斌，馬麗莎.涂層系統(tǒng)對蒙皮性能影響研究［J］.上海涂料，2008，46(7):1-3.