CN113523578A - 飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法 - Google Patents
飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113523578A CN113523578A CN202110828569.7A CN202110828569A CN113523578A CN 113523578 A CN113523578 A CN 113523578A CN 202110828569 A CN202110828569 A CN 202110828569A CN 113523578 A CN113523578 A CN 113523578A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- paint
- aircraft skin
- stripping
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003973 paint Substances 0.000 title claims abstract description 115
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 9
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 30
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 10
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims 2
- 235000019445 benzyl alcohol Nutrition 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 abstract description 20
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 56
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 26
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- 230000036541 health Effects 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 6
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N phenyl(114C)methanol Chemical compound O[14CH2]C1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N 0.000 description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 2
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- QROGIFZRVHSFLM-UHFFFAOYSA-N prop-1-enylbenzene Chemical group CC=CC1=CC=CC=C1 QROGIFZRVHSFLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000002536 laser-induced breakdown spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/142—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Abstract
本发明涉及激光应用技术领域,公开了一种飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,包括以下操作步骤:S1、测量铝合金蒙皮表面油漆的厚度δ;S2、在铝合金蒙皮表面待脱漆部位喷洒液体以形成一层小于或等于1mm的液体薄膜,该液体薄膜层能够增加铝合金蒙皮表面对激光的吸收率,减少等离子体和烟尘的产生,约束烟尘的运动轨迹;S3、调节激光的入射角度,并进行一次或多次脱漆;当进行多次脱漆时,每进行一次脱漆前都需重复步骤S1和S2,以使得多次脱漆后剩余油漆层的厚度为零;S4、用去离子水冲洗脱漆部位,以除去可能残留的脱漆碎片。
Description
技术领域
本发明涉及激光应用技术领域,特别是涉及一种飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法。
背景技术
铝合金比强度高、抗腐蚀性能好,是航空工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。铝合金应用在飞机框架及壳体材料,铝合金飞机蒙皮在进行油漆涂装前都要进行阳极氧化,在铝合金的表面形成一层氧化膜,氧化膜不仅能提升蒙皮的抗腐蚀能力,还能增大油漆和铝合金之间的结合力。当飞机运行一段时间后,为了安全,需要将铝合金蒙皮表面的油漆脱掉,检查裂纹等安全隐患。飞机脱漆后铝合金基材不能有损伤,以便随后经过清洗干燥后就能直接喷涂新漆。
目前较普遍的脱漆方法有:浇油火焰焚烧法、热处理炉焚烧法、机械脱除法、化学溶剂浸泡法,这些方法都存在各自不足之处,焚烧后的铝合金产品易产生变形,材料表面也会留下黑斑,处理制品尺寸受焚烧炉大小限制,不利于较大铝合金部件表面油漆的焚烧;喷砂、抛光打磨劳动强度大,粉尘污染严重,不适合复杂工件、有内腔的工件及薄板件的处理;化学试剂浸泡法腐蚀性大、挥发气体污染严重,试剂消耗量大,浸渍槽必须远离主体厂房设置,处理制品的尺寸也受到限制。
专利CN110560431A公开了一种激光去除飞机蒙皮表面涂层的方法。专利CN110508563A公开了一种激光清洗铝合金基体蒙皮漆层过程中保护基体表面阳极氧化膜的方法。专利CN110449418A公开了一种铝合金飞机蒙皮的表面除漆方法及其应用。以上所公开的飞机蒙皮激光脱漆方法均采用干式激光脱漆的方法,采用激光照射工件表面,使其表面的氧化物、涂层或锈斑等污物发生燃烧、烧蚀、热振动效应或光致剥离等,从而实现油漆的去除。激光脱漆相比传统清洗方式,具有高效、绿色环保、精度高、可控性强、应用范围广、对工作环境要求低、不损伤基底等特点。
在干式激光脱漆过程中,油漆的烧蚀带来了大量的烟尘和危害人体健康的气体,且激光作用过程中产生的等离子体会阻碍激光向漆面的入射,使得激光的工作效率降低,另外激光直接作用到氧化膜上,容易损伤蒙皮表面的阳极氧化膜。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:现有的干式激光烧蚀会带来大量烟尘和危害人体健康的气体,产生的等离子体降低激光工作效率,易损伤蒙皮表面的阳极氧化膜。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,包括以下操作步骤:
S1、测量铝合金蒙皮表面油漆的厚度δ,飞机蒙皮表面油漆的厚度可以采用涂层测厚仪或超声测厚仪进行测量;
S2、在铝合金蒙皮表面待脱漆部位喷洒能够吸热且不危害操作人员健康、对环境友好的液体,以形成一层小于或等于1mm的液体薄膜,液体可以是水或水溶液。优选使用水,水可以是去离子水、蒸馏水、双蒸水、无菌水、超纯水中的任意一种,该液体薄膜层能够增加铝合金蒙皮表面对激光的吸收率,减少等离子体和烟尘的产生,约束烟尘的运动轨迹。
当激光作用于油漆表面的即焦点附近时,由于激光的能量密度大,超过了空气电离所需的能量,会使油漆表面的空气电离产生等离子体,等离子体会阻碍激光的入射,使得待脱漆工件的激光吸收率下降。由于液体薄膜层的存在,激光照射在铝合金蒙皮表面时液体薄膜蒸发会吸收大量的热量,减少等离子体的产生,以提高铝合金蒙皮工件对激光的吸收率。此外,液体薄膜还能够约束、阻挡激光照射时产生的烟尘,避免烟尘在空气中飘散;
S3、调节激光的入射角度,并进行一次或多次脱漆,多次脱漆的次数至少为2次;
当进行多次脱漆时,每进行一次脱漆前都需重复步骤S1和S2,以使得多次脱漆后剩余油漆层的厚度为零;
S4、用去离子水冲洗脱漆部位,冲洗压力为0.1~0.2MPa,通过去离子水的冲洗以除去可能残留的脱漆碎片。
优选的,所述步骤S3中激光的入射角度为0~30°,即垂直于待脱漆区域切线的法线与激光光线的夹角为0~30°,以便更好的脱除铝合金蒙皮表面的油漆。
优选的,所述步骤S3中激光脱漆工艺的参数为:采用激光波长为1064nm,输出功率为15~50W,脉冲频率为30~1000kHz、脉冲宽度为150ps~10ns、单脉冲能量为0.01~1mJ,光斑大小为20~100μm,扫描光斑长度为200mm,光斑扫描速度为500~5000mm/s,该激光脱漆工艺参数应用于一次或者多次的最后一次脱漆之前的操作过程。
优选的,所述步骤S3中,当多次脱漆过程中脱除最后一层厚度为5~10μm的漆层时,需在漆层上喷涂助脱剂,在蒙皮表面形成一层液体薄膜层,利用助脱剂透光率差的特性以保护铝合金蒙皮表面的氧化膜,防止激光直接作用在氧化膜上;助脱剂还会与油漆发生反应,使表层油漆面变的更加蓬松,利于湿式激光脱漆;由于漆层厚度太厚会降低生产效率,厚度太薄会使工艺参数窗口较窄,在工业化应用中实现难度较高。通过液态薄膜膨胀产生的力,去除最后一层油漆薄层,防止氧化膜受损。蒙皮是包括铝合金工件、于铝合金表面制作的氧化膜涂层以及于氧化膜涂层表面涂覆的漆层,当除去部分漆层时,在漆层表面涂覆助脱剂即在蒙皮表面涂覆助脱剂。
优选的,所述步骤S3中进行多次漆层脱除时所使用的助脱剂成分为:苯甲醇25%、双氧水5%、甲酸2%、硫脲10%,其余为去离子水。配置助脱剂时,所有组分按质量百分比进行混合后,进行磁力搅拌10分钟,搅拌温度为35℃,即得助脱剂。
优选的,所述步骤S3中使用助脱剂进行最后一层油漆脱除的激光脱漆工艺参数为:采用的激光波长为1064nm,输出功率为15~50W,脉冲频率为30~1000kHz、脉冲宽度为150ps~5ns、单脉冲能量为0.01~0.05mJ,光斑大小为20~100μm,扫描光斑长度为100~200mm,光斑扫描速度为500~5000mm/s。
优选的,所述飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,在步骤S2和S3之间还包括以下操作步骤:
S5、在待脱漆部位的一侧设置侧吹等气流,侧吹等气流用于吹走等离子体,减小等离子体对激光的遮挡。侧吹等气流的入射方向与激光的入射方向以预定夹角设置,预定夹角的范围为50~75°,优选60°。侧吹等气流与激光的距离为5~10mm,打开侧吹等气流,气流流量为10~30L/min,以便通过调整夹角角度以及气流流量减小等离子体和烟尘的产生,提高激光工作效率。
优选的,所述飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,在步骤S5和S3之前还包括以下操作步骤:
S6、在待脱漆部位的另一侧设置吸尘装置,吸尘装置的设置方向与激光的入射方向的夹角为30~60°,吸尘装置与激光的距离为5~10mm,打开吸尘装置,吸尘压力为0.1~0.2MPa,吸尘装置可吸走激光脱漆过程中产生的烟尘,减小污染,改善劳动环境。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,可减少油漆烧蚀带来的大量烟尘和危害人体健康的气体,改善生产环境;同时还可以通过液体薄膜层的阻碍和束缚作用减小激光作用过程中等离子体的产生,避免等离子体对入射激光的阻碍,提高激光的工作效率;
2、本发明的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,通过在多次脱漆的过程中,在最后一次使用助脱剂,利用助脱剂透光率差(助脱剂的透光率较纯水和空气差)的特性以保护铝合金蒙皮表面的氧化膜,防止激光能量全部直接作用在氧化膜上,且助脱剂还会通过液态薄膜膨胀产生的力,使得油漆薄层表面更加蓬松,变得容易除去;通过侧吹等气流和吸尘装置的设置使得湿式激光清洗过程中产生的盐雾和气体能够被有效进行收集,避免污染环境。
附图说明
图1是本发明的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法的工作原理图,图中,1、铝合金;2、氧化膜层;3、油漆层;4、助脱剂(层),在仅进行一次或者多次脱漆未使用助脱剂时,助脱剂层同时也可指由水形成的液体薄膜层;5、侧吹等气流;6、吸尘装置;7、激光;d、激光距吸尘装置的距离;e、激光距侧吹等气流的距离;8、法线;图中-30°表示激光也可从法线另一侧以0至30°角入射,即侧吹等气流和吸尘装置可不同于图1中的位置,进行对调设置。
图2a为对比例1激光脱漆过程中的高速摄像图。
图2b为本发明实施例1中步骤(5)的高速摄像图。
图2c为本发明实施例1中步骤(7)的高速摄像图。
图2d为本发明实施例2中步骤(5)的高速摄像图。
图2e为本发明实施例2中步骤(7)的高速摄像图。
图3为对比例1与实施例1和2的激光诱导击穿光谱(LIBS)图,其中,(a)为对比例1油漆脱除过程中产生的LIBS光谱,(b)和(c)分别为实施例1油漆脱除过程中步骤(5)和(7)产生的LIBS光谱,(d)和(e)分别为实施例2油漆脱除过程中步骤(5)和(7)产生的LIBS光谱。
图4为对比例1与实施例1和2激光脱漆后的扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)谱图,其中,(a)分别为对比例1激光脱漆后的扫描电子显微镜(SEM)的显微图a)和对应的X射线能谱仪(EDS)谱图b);(b)为实施例1激光脱漆后的扫描电子显微镜(SEM)的显微图c)和对应的X射线能谱仪(EDS)面扫描谱图d);(c)为实施例2激光脱漆后的扫描电子显微镜(SEM)的显微图e)和对应的X射线能谱仪(EDS)面扫描谱图f)。
图5中,(a)和(b)分别为实施例1脱漆前和脱漆后的氧化膜截面形貌SEM图和元素分布曲线(EDS线扫描谱图),(c)为实施例2脱漆后的氧化膜截面形貌SEM图和元素分布曲线(EDS线扫描谱图)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
对比例1:现有的激光脱漆方法
(1)、采用涂层测厚仪,测量油漆的厚度δ为31μm;
(2)、调节激光脱漆的工艺参数,进行干式激光脱漆,激光脱漆工艺参数为:采用的激光的波长为1064nm,输出功率为100W,脉冲频率为100kHz、脉冲宽度为20ns、单脉冲能量为1mJ,光斑大小为50μm,扫描光斑长度为20mm,光斑扫描速度为500mm/s。
实施例1:
(1)、采用涂层测厚仪,测量油漆的厚度δ为26μm;
(2)、将去离子水喷洒在需要脱漆的铝合金蒙皮表面,在蒙皮表面形成一层约为500μm的去离子水液体薄膜;
(3)、参考附图1所示,在待脱漆部位的一侧,有一束侧吹等气流,与待入射激光呈60°夹角,侧吹等气流的末端与激光照射的末端之间的距离e为5mm,打开侧吹气帘阀,气流流量为30L/min,侧吹气帘即呈扁状的侧吹等气流;
(4)、参考附图1所示,在待脱漆部位的另一侧,设有一吸尘装置,与待入射激光呈45°夹角,吸尘装置的吸尘开口端与激光照射的末端之间的距离d为5mm,打开吸尘装置,吸尘压力为0.2MPa;
(5)、调节激光脱漆的工艺参数为:采用的激光的波长为1064nm,输出功率为30W,脉冲频率为100kHz、脉冲宽度为5ns、单脉冲能量为0.3mJ,光斑大小为50μm,扫描光斑长度为200mm,光斑扫描速度为5000mm/s,激光入射角度与待脱漆区域表面切线的法线呈15°夹角,进行一次脱漆,脱漆后剩余漆层厚度为6μm;
(6)、去除最后一层厚度为6μm漆层,首先在漆层上喷涂助脱剂,助脱剂的成分为:苯甲醇25%、双氧水5%、甲酸2%、苯丙烯5%、硫脲10%,其余为去离子水;在蒙皮表面形成一层50μm的液体薄膜;
(7)、调节激光脱漆的工艺参数为:采用的激光的波长为1064nm,输出功率为30W,脉冲频率为300kHz、脉冲宽度为5ns、单脉冲能量为0.1mJ,光斑大小为50μm,扫描光斑长度为200mm,光斑扫描速度为5000mm/s,激光入射角度与待脱漆区域表面切线的法线呈15°夹角,采用湿式清洗方法,通过液态薄膜膨胀产生的力,去除最后的油漆薄层,防止氧化膜受损;
(8)、用去离子水冲洗去漆部位,压力为0.1MPa。
实施例2:
(1)、采用涂层测厚仪,测量油漆的厚度δ为28μm;
(2)、将去离子水喷洒在需要脱漆的铝合金蒙皮表面,在蒙皮表面形成一层约为500μm的去离子水液体薄膜;
(3)、参考附图1所示,在待脱漆部位的一侧,设有一束侧吹等气流,与待入射激光呈60°夹角,侧吹等气流的末端与激光照射的末端之间的距离e为5mm,打开侧吹气帘阀,气流流量为30L/min;
(4)、参考附图1所示,在待脱漆部位的另一侧,设有一吸尘装置,与待入射激光呈45°夹角,吸尘装置的吸尘开口端与激光照射的末端之间的距离d为5mm,打开吸尘装置,吸尘压力为0.2MPa;
(5)、调节激光脱漆的工艺参数为:采用的激光的波长为1064nm,输出功率为30W,脉冲频率为100kHz、脉冲宽度为5ns、单脉冲能量为0.3mJ,光斑大小为50μm,扫描光斑长度为200mm,光斑扫描速度为5000mm/s,激光入射角度与待脱漆区域表面切线的法线呈15°夹角,进行一次脱漆,脱漆后剩余漆层厚度为7μm;
(6)、去除最后一层厚度为7μm漆层,首先在漆层上喷涂助脱剂,助脱剂的成分为:苯甲醇25%、双氧水5%、甲酸2%、苯丙烯5%、硫脲10%,其余为去离子水;在蒙皮表面形成一层50μm的液体薄膜;
(7)、调节激光脱漆的工艺参数为:采用的激光的波长为1064nm,输出功率为30W,脉冲频率为600kHz、脉冲宽度为150ps、单脉冲能量为0.05mJ,光斑大小为50μm,扫描光斑长度为200mm,光斑扫描速度为5000mm/s,激光入射角度为15°,采用湿式清洗方法,通过液态薄膜膨胀产生的力,去除最后的油漆薄层,防止氧化膜受损;
(8)、用去离子水冲洗去漆部位,压力为0.1MPa。
为了更好地观察激光脱漆过程的烟尘、飞溅和等离子体产生现象,采用高速摄像分别对对比例1与实施例1和2的激光脱漆过程进行拍摄。如附图2中(a)所示,在对比例1的脱漆过程中,可以观察到产生了较大的烟尘和飞溅,会危害工作人员健康;等离子体较多,阻碍了激光的入射,降低了激光脱漆效率。图2中(b)和(c)分别为实施例1中步骤(5)和(7)的高速摄像图,脱漆过程中均没有观察到烟尘和飞溅,保护了工人的身体健康;同时也没有观察到等离子体,提高了激光的入射效率,提高了激光清洗效率。图2中(d)和(e)分别为实施例2中步骤(5)和(7)的高速摄像图,脱漆过程中均没有观察到烟尘和飞溅,保护了工人的身体健康;同时也没有观察到等离子体,提高了激光的入射效率,提高了激光清洗效率。由此可见,采用本发明的化学辅助湿式脱漆方法能够在不产生烟尘和使其飞溅,提高激光工作效率。
为了获得激光脱漆过程中的等离子体强度和成分,采用光纤光谱仪采集对比例1与实施例1和2的激光诱导击穿光谱(LIBS),并进行分析。图3(a)为实施例1油漆脱除过程中产生的LIBS光谱,实施例1产生了强烈的等离子体,等离子体中既有油漆烧蚀中产生的Ti和O等离子体,也有氧化膜和基体烧蚀产生的Al等离子。激光脱漆后,试样的表面微观形貌和成分能直观地反应出表面的损伤情况。图4中(a)分别为对比例1激光脱漆后的扫描电子显微镜(SEM)的显微图a)和对应的X射线能谱仪(EDS)谱图b),在图4(a)中可以观察到表面为旋涡状重熔形貌,氧元素wt.含量为6.59%,激光直接作用到了铝合金基体上,表面发生了重熔,氧化膜已被完全损伤。
图3(b)和(c)分别为实施例1中步骤(5)和(7)的LIBS光谱图,脱漆过程中同样没有检测到等离子体。图4(b)为实施例1激光脱漆后的扫描电子显微镜(SEM)的显微图c)和对应的X射线能谱仪(EDS)面扫描谱图d),在图4(b)中可以观察到表面为典型铝合金氧化膜形貌,氧元素wt.含量为49%,表面有条纹状脱漆痕迹,但没有观察到氧化膜的损伤。通过观察和测量铝合金飞机蒙皮的截面形貌(SEM图)和元素分布曲线(EDS线扫描谱图),可以获得氧化膜的厚度和表面轮廓。
图3(d)和(e)分别为实施例2中步骤(5)和(7)的LIBS光谱图,脱漆过程中同样没有检测到等离子体。图4(c)为实施例2激光脱漆后的扫描电子显微镜(SEM)的显微图e)和对应的X射线能谱仪(EDS)面扫描谱图f),在图4(c)中可以观察到表面为典型铝合金氧化膜形貌,氧元素wt.含量为56.13%,没有观察氧化膜的损伤。
图5(a)和(b)分别为脱漆前和脱漆后实施例1的氧化膜截面形貌SEM图和元素分布曲线(EDS线扫描谱图);脱漆前氧化膜厚度为1.82μm,氧化膜与油漆界面较为平直;实施例1脱漆后氧化膜厚度为1.39μm,氧化膜表面轮廓线起伏变大。对比图5(a)和(b),可以发现实施例1后,铝合金飞机蒙皮的氧化膜出现了较小的损伤,实施例1后,氧化膜虽同样保存完整,但厚度变薄,同时轮廓线起伏变化大。
图5(c)为实施例2脱漆后的氧化膜截面形貌SEM图和元素分布曲线(EDS线扫描谱图),实施例2脱漆后氧化膜厚度为1.81μm,氧化膜表面轮廓线平直。对比图5(a)和(c),可以发现实施例2后,铝合金飞机蒙皮的氧化膜没有出现损伤,实施例2后,氧化膜保存完整,厚度不变,同时轮廓线起伏不变。
结论:从图2(a)、图3(a)和图4(a)中,可以发现对比例1的过程中产生了大量发烟尘和飞溅,同时产生了大量的等离子体,铝合金飞机蒙皮表面的氧化膜和基体均发生重熔,铝合金蒙皮表面的氧化膜层形成了损伤。从图2(b)和(c)、图3(b)和(c)、图4(b)和图5(b)中,可以发现实施例1脱油漆的过程中,没有产生烟尘、飞溅和等离子体,铝合金飞机蒙皮表面的氧化膜保存较为完整,和基体没有发生重熔,几乎没有损伤。从图2(d)和(e)、图3(d)和(e)、图4(c)和图5(c)中,可以发现实施例2的过程中,没有产生了烟尘、飞溅和等离子体,铝合金飞机蒙皮表面的氧化膜保存完整,和基体没有发生重熔,没有损伤。
综上,本发明的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,可减少油漆烧蚀带来的大量烟尘和危害人体健康的气体,改善生产环境;同时还可以通过液体薄膜层的阻碍和束缚作用减小激光作用过程中等离子体的产生,避免等离子体对入射激光的阻碍,提高激光的工作效率;本发明的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,通过在多次脱漆的过程中,在最后一次使用助脱剂,利用助脱剂透光率差的特性以保护铝合金蒙皮表面的氧化膜,防止激光直接作用在氧化膜上,且助脱剂还会通过液态薄膜膨胀产生的力,使得油漆薄层表面更加蓬松,变得容易除去;通过侧吹等气流和吸尘装置的设置使得湿式激光清洗过程中产生的盐雾和气体能够被有效进行收集,避免污染环境。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,其特征在于,包括以下操作步骤:
S1、测量铝合金蒙皮表面油漆的厚度δ;
S2、在铝合金蒙皮表面待脱漆部位喷洒液体以形成一层小于或等于1mm的液体薄膜;
S3、调节激光的入射角度,并进行一次或多次脱漆;当进行多次脱漆时,每进行一次脱漆前都需重复步骤S1和S2;
S4、用去离子水冲洗脱漆部位。
2.根据权利要求1所述的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,其特征在于:所述步骤S3中激光的入射角度为0~30°。
3.根据权利要求1所述的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,其特征在于,所述步骤S3中激光脱漆工艺的参数为:采用激光波长为1064nm,输出功率为15~50W,脉冲频率为30~1000kHz、脉冲宽度为150ps~10ns、单脉冲能量为0.01~1mJ,光斑大小为20~100μm,扫描光斑长度为100~200mm,光斑扫描速度为500~5000mm/s。
4.根据权利要求1所述的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,其特征在于:所述步骤S3中,当多次脱漆过程中脱除最后一层厚度为5~10μm的漆层时,需在漆层上喷涂助脱剂,在蒙皮表面形成一层液体薄膜层。
5.根据权利要求4所述的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,其特征在于:所述步骤S3中进行多次漆层脱除时所使用的助脱剂成分为:苯甲醇25%、双氧水5%、甲酸2%、硫脲10%,其余为去离子水。
6.根据权利要求4或5所述的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,其特征在于,所述步骤S3中使用助脱剂进行最后一层油漆脱除的激光脱漆工艺参数为:采用的激光波长为1064nm,输出功率为15~50W,脉冲频率为30~1000kHz、脉冲宽度为150ps~5ns、单脉冲能量为0.01~0.05mJ,光斑大小为20~100μm,扫描光斑长度为100~200mm,光斑扫描速度为500~5000mm/s。
7.根据权利要求1所述的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,其特征在于,在步骤S2和S3之间还包括以下操作步骤:
S5、在待脱漆部位的一侧设置侧吹等气流。
8.根据权利要求7所述的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,其特征在于:侧吹等气流的入射方向与激光的入射方向以预定夹角设置,预定夹角的范围为50~75°,优选60°。
9.根据权利要求7所述的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,其特征在于:侧吹等气流与激光的距离为5~10mm,打开侧吹等气流,气流流量为10~30L/min。
10.根据权利要求1所述的飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法,其特征在于,在步骤S5和S3之前还包括以下操作步骤:
S6、在待脱漆部位的另一侧设置吸尘装置,吸尘装置的设置方向与激光的入射方向的夹角为30~60°,吸尘装置与激光的距离为5~10mm,打开吸尘装置,吸尘压力为0.1~0.2MPa。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110828569.7A CN113523578B (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110828569.7A CN113523578B (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113523578A true CN113523578A (zh) | 2021-10-22 |
CN113523578B CN113523578B (zh) | 2022-06-07 |
Family
ID=78088593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110828569.7A Active CN113523578B (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113523578B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114682572A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-01 | 温州大学 | 一种激光精准去除透明漆层方法 |
CN115156198A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-10-11 | 南京航空航天大学 | 一种静电场辅助提高金属板材表面除漆质量的方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105665925A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-15 | 南京京晶光电科技有限公司 | 在基材表面刻蚀加工cd纹并激光切割形成logo的方法 |
CN205659940U (zh) * | 2016-05-30 | 2016-10-26 | 武汉市杰都易光电科技有限公司 | 用于飞机蒙皮除漆的二氧化碳激光清洗设备 |
CN205659939U (zh) * | 2016-05-30 | 2016-10-26 | 武汉市杰都易光电科技有限公司 | 飞机蒙皮除漆激光清洗系统 |
CN107236353A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-10-10 | 常州市鑫嘉生物科技有限公司 | 一种abs塑料脱漆剂 |
DE102017209936A1 (de) * | 2017-06-13 | 2018-12-13 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von schadhaften Stellen in einer Lackierung eines Kraftfahrzeugbauteils |
CN110508563A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-29 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 一种激光清洗铝合金基体蒙皮漆层过程中保护基体表面阳极氧化膜的方法 |
CN110586580A (zh) * | 2019-10-21 | 2019-12-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种湿式激光清洗装置及方法 |
CN112605067A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-06 | 南开大学 | 一种树脂基复合材料表面涂料的激光清洗方法 |
-
2021
- 2021-07-22 CN CN202110828569.7A patent/CN113523578B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105665925A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-15 | 南京京晶光电科技有限公司 | 在基材表面刻蚀加工cd纹并激光切割形成logo的方法 |
CN205659940U (zh) * | 2016-05-30 | 2016-10-26 | 武汉市杰都易光电科技有限公司 | 用于飞机蒙皮除漆的二氧化碳激光清洗设备 |
CN205659939U (zh) * | 2016-05-30 | 2016-10-26 | 武汉市杰都易光电科技有限公司 | 飞机蒙皮除漆激光清洗系统 |
DE102017209936A1 (de) * | 2017-06-13 | 2018-12-13 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von schadhaften Stellen in einer Lackierung eines Kraftfahrzeugbauteils |
CN107236353A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-10-10 | 常州市鑫嘉生物科技有限公司 | 一种abs塑料脱漆剂 |
CN110508563A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-29 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 一种激光清洗铝合金基体蒙皮漆层过程中保护基体表面阳极氧化膜的方法 |
CN110586580A (zh) * | 2019-10-21 | 2019-12-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种湿式激光清洗装置及方法 |
CN112605067A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-06 | 南开大学 | 一种树脂基复合材料表面涂料的激光清洗方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114682572A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-01 | 温州大学 | 一种激光精准去除透明漆层方法 |
CN114682572B (zh) * | 2022-05-06 | 2023-01-10 | 温州大学 | 一种激光精准去除透明漆层方法 |
CN115156198A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-10-11 | 南京航空航天大学 | 一种静电场辅助提高金属板材表面除漆质量的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113523578B (zh) | 2022-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhu et al. | Mechanism and application of laser cleaning: A review | |
US11338391B2 (en) | Laser ablation for the environmentally beneficial removal of surface coatings | |
Li et al. | Removal mechanism of surface cleaning on TA15 titanium alloy using nanosecond pulsed laser | |
Zhang et al. | Laser-induced plasma-assisted ablation of fused quartz using the fourth harmonic of a Nd+: YAG laser | |
CN113523578B (zh) | 飞机蒙皮化学辅助湿式激光脱漆方法 | |
Li et al. | Nanosecond pulsed laser cleaning of titanium alloy oxide films: Modeling and experiments | |
CN102861990A (zh) | 一种提高铝合金激光焊接过程中熔深的方法 | |
Marimuthu et al. | Applications of laser cleaning process in high value manufacturing industries | |
CN108216411A (zh) | 爬行机器人及船舶钢材表面的预处理工艺 | |
Zhang et al. | Laser drilling assisted with jet electrochemical machining for the minimization of recast and spatter | |
Wu et al. | Study on picosecond pulse laser ablation of Cr12MoV cold work mold steel | |
Yuan et al. | Effects of incidence angle and optimization in femtosecond laser polishing of C/SiC composites | |
CN105583532A (zh) | 一种减少激光打孔表面飞溅物的方法 | |
Litchfield et al. | Surface cleaning technologies for the removal of crosslinked epoxide resin | |
Lee et al. | Angular laser cleaning for effective removal of particles. from a solid surface | |
JP2023524617A (ja) | 金属合金表面修正方法、及び改善された結合耐久性を有する、関連する金属合金製品 | |
Song et al. | Comparative study of infrared nanosecond laser surface paint removal for carbon fiber reinforced polymer and glass fiber reinforced polymer | |
Zhang et al. | Crater array generated on Al alloy surface by nanosecond laser: Surface characteristics and bonding strength | |
Chérif et al. | Performance of Laser Surface Preparation of Ti6Al4 V | |
Bi et al. | Comparison and Improvement of Millisecond Pulsed Laser and Nanosecond Pulsed Laser for Cleaning to Remove Paint Coating from Aluminum Alloy Surface | |
CN115945465A (zh) | 一种去除氧化锆热障涂层的方法 | |
Zhou et al. | Laser cleaning of contaminated substrate surfaces | |
Chenghong et al. | Application prospect of laser cleaning in petrochemical field | |
Hernandez-Castaneda et al. | Investigation on high power laser removal of thermal barrier coating (TBC) and bond layer (MCrAlY) from Inconel 718 alloy | |
Guo et al. | Laser assisted cleaning of oxide films on SUS409 stainless steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |