[实用新型]复合材料零件表面脱漆处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用激光技术在复合材料零件表面进行脱漆处理的装置。

背景技术

近年来，复合材料以其优越的性能在飞机上得到了广泛和大量的应用，甚至复合材料的应用水平已成为飞机先进程度的一个重要评价指标。其中在大飞机用量比例比较突出的有A400M军用运输机（ 35～40% ）、B787（50 % ）、C919 客机（ 12% ）、 MA700（在研15 % ）。

复合材料（Composite materials ）：是将两种或两种以上的性质不同的材料通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。它保持了原组分材料的特性，同时具备了原组分材料所不具备的性能，主要包括基体（树脂胶液）和增强体（增强纤维）。

随着复合材料应用量的提高，在飞机飞行过程中发现部分功能性零件掉漆问题比较严重，飞行一段时间就需要进行维护。通常的维护方法主要是对零件损坏漆层进行退除，重新喷涂新的漆层，从而满足该零件的力学强度和功能性需求。

目前国内复合材料零件脱漆采用的是传统的手工打磨法脱漆。化学溶剂法、喷丸喷砂法均不适用复合材料零件脱漆。

传统的手工打磨去除复合材料表面漆层的方法耗时长、效率低、打磨后表面质量难以控制，且对环境和操作人员身体伤害大。

现在国际上使用一种非接触、无打磨、安全环保的激光清洗技术进行脱漆。

国外采用激光技术进行飞机复合材料表面除漆的研究和应用较早。

自从1974年J.A.Fox在树脂、玻璃以及金属基材上进行表面漆层去除工作后，激光除漆技术得到了科研人员的广泛关注和研究，特别是针对飞机表面漆层的去除。

该技术的实际应用也很早，如美国犹他州希尔空军基地的Ogden空军修理厂在1995年就装备了激光自动除漆系统，应用于机头雷达罩的除漆。

国内尚无复合材料表面激光脱漆的研究报道。由于复合材料与其表面喷涂的功能性涂料（如：抗静电弹性涂料、抗雨蚀涂料等）对激光的吸收率非常接近，用激光去除表面涂层（一般称漆层）而又不使复合材料基体不受损失的难度很大。

发明内容

为了替代传统的手工打磨去除复合材料表面漆层，本实用新型提供一种飞除复合材料表面激光脱漆方法和脱漆的装置。

复合材料零件表面脱漆处理装置，包括工作台、三维桁架、激光器、激光扫描装置、除尘器、水冷装置和控制系统，其中，所述三维桁架包括X轴桁架、Y轴桁架和Z轴桁架；工作台平行于水平面设置，X轴桁架与工作台平行地设置在同一水平面上，其中X轴桁架位于整个三维桁架的底部，其顶部设有沿X轴方向延伸的滑槽；Z轴桁架滑动设置于X轴桁架顶部的滑槽中；Y轴桁架通过滑块与Z轴桁架相连，其中滑块沿Z轴方向滑动，Y轴桁架沿Y轴方向与滑块滑动相连；激光器固定设置于Y轴桁架上，激光扫描装置固定设置在激光器出光口上，当Y轴桁架沿Y轴方向滑动时，所述激光器及激光扫描装置的投影均落在工作台上；所述除尘器设有一个吸风管和一个吹风管，吸风管和吹风管均设置Y轴桁架上，且分别对称地设置在激光扫描装置的两侧；所述水冷装置包括制冷机和循环管回路，所述循环管回路分别套设于激光器或控制系统外部所述激光器、激光扫描装置、X轴桁架、Y轴桁架、Z轴桁架、除尘器和水冷装置均分别连接在控制系统上。

优选地，所述激光器为二氧化碳激光发生器。

进一步地，所述激光扫描装置包括扫描振镜和微型电机，所述扫描振镜和微型电机均集成在同一模块中。

进一步地，所述X轴桁架的X轴方向移动速度为8-12mm/s。

优选地，除尘器的吸风口与激光器中激光的聚焦面之间的距离为30-50mm。

本实用新型所述复合材料零件表面脱漆处理装置，控制系统可以根据不同的漆层组合来调整激光器内激光参数和三维桁架的运动轨迹，移动平稳，控制精度高，选择适宜的移动速度和离焦量从而实现满足复合材料去除表面胶液残留或漆层所需的温度梯度，干净环保。

本实用新型复合材料零件表面脱漆处理装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）将待除漆工件放置在工作台上，通过激光扫描装置扫描脱漆零件轮廓形状、表面特征、待脱漆区域信息，并将上述信息编制在控制系统中，用以设定三维桁架的运动轨迹程序；

（2）在控制系统中根据漆层种类、漆层组合及漆层厚度设定激光器中的激光参数，激光的激发电流为35-40mA；激光扫描装置的运行速度为6000-9000mm/s；扫描线距为0.3mm；