喷砂技术在飞机部件褪漆方面的应用
来源:用户上传
作者:
摘 要：本文根据飞机机体和部件生产厂家所提供的维修资料，并结合十几年来的维修经验，对喷砂技术在飞机部件褪漆方面的应用进行的总结。文中针对喷砂褪漆法与打磨法、化学褪漆液法从操作难易程度、受环境影响程度、以及经济性、安全和环保等几个方面分析其优缺点。又从飞机部件褪漆时所采取的喷砂设备的变化进行了阐述。
关键词：飞机部件；褪漆；喷砂；塑料砂
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.208
0 前言
在飞机部件维修过程中，通常部件生产厂家（OEM原厂）所提供的部件维修手册（CMM：Component Maintenance Manual）均会要求对相关部件按照一定的时间间隔或飞行循环数进行分解、检查、测试并视情修理。而对部件进行褪漆，则往往是其中必须要完成的一道工序。
对部件进行褪漆，CMM手册通常会给出几种不同的方法：打磨法、喷砂法或化学法（涂抹褪漆液法）。经过查阅相关资料，同时结合长期的工作经验，各种褪漆的方法中，从完成质量、物料损耗、工作效率、物料采购难易程度、对操作人员的身心健康影响以及环保等方面的影响，喷砂法比打磨法和化学褪漆法均有非常明显的优势。
喷砂技术就是利用压缩空气或水为动力源，将塑料砂等介质作用到所需部件表面上达到某种工艺效果的技术。
而对于飞机部附件的褪漆工艺，通常所使用的塑料砂有丙烯酸塑料Acrylic、尿素Urea、碳酸钠粉末或核桃壳walnut等，具体在美国军标、Honeywell飞机起落架系统标准程序SPM32-49-01、Goodrich航空标准、CFM发动机CP2464、以及Boeing标准中均有要求。
1 喷砂法与打磨、褪漆液法比较
与打磨褪漆和使用褪漆液褪漆相比较，喷砂法具有下列优点：
（1）可以处理复杂形状的工件：打磨褪漆适用于形状规则平滑的工件表面，比如飞机和机翼蒙皮、飞行控制舵面等，而喷砂法适用于任何形状的部件。
（2）不受环境和季节温度等因素影响：而褪漆液在温度稍低时，因化学反应变慢甚至停止而影响到褪漆的工作效率。
（3）操作简单可靠：喷砂法通常使用箱式喷砂机（见图1），操作简单，操作人员手持喷砂枪，将塑料砂喷到工件表面上即可。操作人员只需要进行简单的设备操作培训便能掌握操作要领。
（4）对环境的危害程度小：打磨褪漆时，粉尘很大，操作人员完全处于操作环境中，必须佩戴完备的劳动防护品。一般褪漆液均为化工产品，虽然近几年环保型褪漆液不断涌现，但是对操作者本身以及周围环境依然有很大的影响，操作人员必须佩戴完备的劳动防护品。而喷砂法操作人员与部件隔离，喷砂过程中所产生的粉尘也可以通过排气系统排出，因排气系统通常有过装置，不危害操作人员身体健康，更不会危害到周围环境。
（5）对部件不产生任何伤害：通常褪漆所使用的介质有塑料砂、胡桃核、碳酸钠粉末等，其MOH硬度均在3.0～3.5之间。与飞机铝合金构件甚至合金钢构件相比较，硬度相差甚远，不会引起构件表面的损伤。
（6）使用成本低，经济性好：打磨褪漆中耗材主要是砂纸，化学褪漆法主要使用褪漆液，因现在国内主要飞机机队为Boeing和Airbus，这样各大机体维修厂和部件维修厂所使用的耗材往往为进口产品，损耗量大，价值不菲。喷砂法所用的塑料砂价格约40-60元/公斤，且可以循环使用十余次，以我单位轮毂为例，单个飞机轮毂损耗的塑料砂约在0.5公斤左右。
2 喷砂褪漆法的设备演变
在实际应用中，喷砂褪漆工艺经过演变又有所不同。下面就喷砂的实际应用中所存在的差别和各自的特点进行一下讨论。
喷砂褪漆法从动力源方式上，分为干式喷砂和湿式喷砂两种，根据设备操作空间上又可分为开放式和封闭式（箱式）两种，从压缩空气作用方式上可以分为压力式和抽吸式两种。
干式喷砂褪漆法是利用压缩空气作用于塑料砂等砂料上，依靠砂料的动量将构件表面的旧漆层褪去。湿式喷砂褪漆法同干式喷砂褪漆法类似，只是在使用过程中用水等液体作用于砂料上，达到褪漆等目的，同时水也可以将褪漆后的产物带走，这样有利于环保要求。通常湿式喷砂所用的介质是碳酸钠粉末或干冰，干冰使用后直接升华成气体，碳酸钠粉末溶解于水，被水带走。湿式喷砂一般用于清理工件表面的油污积碳等工作。
开放式喷砂褪漆法是在开放空间内，完成喷砂褪漆工作，开放式喷砂褪漆法适用于部件较大的场合，比如飞机起落架等；而封闭（箱式）式褪漆法是在封闭的空间内完成喷砂工作，砂料收集箱内的砂料通过喷砂枪作用到工件上后，又回落到下面的收集箱内。通常塑料砂等固体颗粒状砂料介质选用封闭循环回收式，这样塑料砂可以反复使用多次（见图1），因为箱体的容积限制，箱式褪漆法仅限于体积较小的部件表面的褪漆，箱式喷砂设备是最常见的褪漆设备之一。
压力式喷砂和吸式喷砂的区别在于喷砂枪结构有所不同。压力式喷砂枪是压缩空气作用到砂料介质上，空气和砂料介质混合进入软管，然后进入喷砂枪后吹出，作用在部件表面。而抽吸式喷砂是压缩空气进入喷砂枪后，利用压缩空气的高速流动产生一定的真空，将砂料介质吸入喷砂枪，然后在喷砂枪喷嘴处混合后通过喷嘴作用于工件，达到褪漆的目的。压力式喷砂枪因为砂料和空气混合后，砂料介质已经具备很高的动能，对管道（通常是软管）内壁的磨损非常大，常常几个小时就可以将磨穿管道，进而不得不经常性的更换软管（压力式喷砂枪见图2）。
吸式喷砂枪是砂料软管和压缩空气管均与喷砂枪相连，依靠压缩空气流动产生的真空，将砂料吸入喷砂枪内，然后与空气混合从喷嘴内喷出。由于砂料介质和空气在喷砂枪内混合，对软管几乎不产生磨损。喷嘴可以选用钨钢或者陶瓷材料，这样的材料耐磨性好，寿命长，价格便宜（吸式喷砂枪见图3）。 塑料砂（见图4）属人工加工制造而成，形状不规则。其原料一般是丙烯酸或尿素等树脂材料，属惰性物质，化学活性差，不存在对被处理工件产生腐蚀等问题。又塑料砂偏软，硬度低，其MOH往往在3.0～3.5之间，不会伤害到部件，通常操作得当，也不会破坏部件表面的阳极化处理涂层。而塑料砂经反复使用后，砂粒破碎变小直至变成粉末，褪漆能力变弱。通常箱式喷砂设备均由真空除尘装置，所产生的粉末与油漆粉末混杂着，被抽入真空除尘装置中，因此，箱内的塑料砂需要定期补充添加。
3 喷砂工艺操作
在褪漆操作中，喷嘴的口径、空气压力、喷嘴到待褪漆表面的距离、喷嘴与待褪漆表面的角度、送料管的口径、空气管的口径以及喷砂枪的尺寸等对褪漆的速度都有很大的影响。
通常情况下，车间压缩空气气源压力稳定在60～75PSI（0.4～0.5Mpa）左右即能够达到良好的褪漆效果和褪漆速度。喷嘴与待褪漆表面的角度在45-75°即可，距离适中。如果距离过大，褪漆作用扇面大但在一个部位停留的时间长，褪漆速度慢，效率低；距离过小，褪漆作用面小，褪漆速度也难以提高。具体管道口径等情况需根据所购买的设备，选装的喷砂枪等，在设备厂家的指导下，操作人员反复操作几次后即可掌握要领。
封闭循环箱式喷砂机所配备真空除尘设备，在清除褪漆过程中产生的旧漆层粉末和砂料粉末时，也能够达到保护操作人员的目的。当然，箱式喷砂机配备真空除尘设备后，随之产生了一个问题。真空除尘装置为了保证能够将箱体内的粉尘抽出，必须具有一定的排风效果，这样，在喷砂机箱体内的空气压力变小，与箱体外相比存在一定的负压。而抽吸式喷砂枪则是利用压缩空气的高速流动产生一定的真空度，喷砂枪内的压力小于外界（箱体内）的压力时，砂料才能被压入喷砂枪，满足预定工作需要，这样对喷砂机箱体内的空气压力要求越高越好。而在真空除尘作用下，箱体内的空气压力降低，会降低喷砂枪的出砂量。解决此问题的方法是可以在喷砂枪进砂管口处，用软管将外界的大气引入。喷砂枪进砂管口处局部的空气压力等于箱体外的大气压力，这样利于砂料顺利进入喷砂枪。
在工作过程中，往往会出现“不出砂”的现象，而喷砂枪、供气管等设备各部分均无异常。此时往往是喷砂枪的进砂管口处有异物所致，如：草杆、纸片或细木片等小物体，对砂流量都会产生非常大的影响。因此对砂料要求必须干净，不能有任何条状或块状的杂质。
4 应用前景展望
喷砂工艺的安全经济、绿色环保等优势，在飞机部件褪漆方法得到了广泛应用，也得到了包括波音公司、Honeywell、ABSC、Dunlop和Goodrich等飞机机体和部件生产厂家（OEM）的认可。随着时间的推移，相信喷砂技术在飞机部件维修方面必定会有更深层次、更广泛的应用。
参考文献：
[1]美国军标：MIL-P-85891[S].
[2]Honeywell飞机起落架系统标准程序SPM32-49-01[S].
[3]Goodrich航空标准[S].
[4]CFM发动机CP2464[S].
[5]Boeing标准[S].
作者简介：董文平（1973-），男，工程师，主要从事飞机机体和部件维修生产和质量检验放行工作。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-11160641.htm
