0引言
飞机及大部分零部件喷涂作业空间大，曲率变化复杂，自动化难度大，国内外仍采用手工喷涂[1]。 然而，由于人工喷涂效率低、质量稳定性差，难以满足大型民用飞机涂装质量和防护水平的长期使用要求[2]。 飞机天线罩是由玻璃纤维复合材料制成的，可分为以蜂窝夹层结构为主的中空结构和以多层玻璃布为主的实心结构[3]。 安装在飞机上的天线罩是一种机械部件，在飞行过程中会受到高速气流和气动力的摩擦和热量，因此，飞机天线罩的涂层不仅要具有良好的耐热性、耐磨性和防护性性，还要具有良好的透波性、耐雨蚀性和抗静电性能[4]。 在喷涂领域，有空气喷涂、高压空气喷涂、空气混合（空气辅助）喷涂、离心力喷涂等喷涂工艺。 不同的喷涂方法采用不同的工作原理对工件表面进行喷涂，工业上广泛使用的喷涂方法是空气喷涂和空气喷涂，根据分析油漆层的缺陷，选择最合适的罩面涂料[5]。 喷涂方法是从工业喷涂发展而来的，除了工业喷涂的优点外，喷涂轨迹的设计和具体工艺的设计也是其最重要的特点。 涂料是以有机溶剂有机溶剂水或空气为主体的高分子材料混合物[6]。 涂料被均匀地涂覆在基材表面，形成连续、致密的涂膜操作过程称为涂装。天线罩涂漆漆层工艺改进以涂敷H01-89清漆，再涂敷SF55-49抗雨蚀涂料，最后涂敷SDT99-49抗静电涂料。
1天线罩涂漆漆层缺陷分析
对于全天候高速飞机，天线罩表面涂层应采用耐磨性好、韧性高、强度高、电性能好的弹性材料[7]。目前，大多数新型飞机的天线罩表面都涂有弹性体涂层。飞机天线罩涂层工艺包括表面制备、材料制备、抛光、喷涂、干燥、检测等[8]。当雷达天线罩的外层皮肤上底漆喷干,一种凹洞和穿透针刺会出现表面的漆膜,和孔径约80 - 100μm。来填补这个洞,腻子通常是用来填补雷达天线罩表面上的小孔,或者厚底漆喷涂修复小孔[9]。然而，铺设在天线罩表面的复合材料由于蒙皮对涂层厚度敏感，喷涂底漆很难修复针孔，而腻子填充则会降低蒙皮的渗透性能[10]。
天线罩蒙皮涂层容易出现针孔缺陷的原因主要有以下几个原因是针孔和厚度不均匀这两个方面导致的。在蒙皮表面固化过程中，表面上的树脂含量较少，从而形成天线罩表面的针孔。表面处理不当，残留水、油或其他不洁物质;底漆分散性差，流平性差;长时间与油漆混合后，与空气混合，喷涂时产生大量气泡，可能是喷涂时压力过高，破坏了湿膜中的溶剂平衡;喷涂环境不好，空气循环快、温度高、过早干燥或湿度大;喷涂后的天线罩过早放置在干燥箱或高温下，表面结膜、溶剂通过表面膜挥发，亦或是湿膜和干膜太厚重，这些情况都会导致天线罩涂漆漆层出现缺陷。
2天线罩涂漆漆层工艺改进
2.1空气喷涂工艺
空气喷涂的原理是用柱塞泵或隔膜泵作为涂料的输送动力，通过高压软管向无气喷枪喷射，并在无气喷枪中释放和雾化涂料表面，积累成涂层。 由于涂层中没有空气，称为空气喷涂，因此喷涂效率比早期的空气喷涂高出40%-50%。 一般的空气喷涂设备由动力、柱塞隔膜泵、压力控制器、蓄能器、加料软管、喷枪和储罐组成。 在目前空气喷涂手工操作的情况下，喷枪应该总是垂直于被喷涂工件的表面。 喷枪距工件高度10-12英寸，速度1m/s。 空气喷涂的优缺点如下表1所示。
表1 空气喷涂优缺点
根据柱塞泵动力源，气动泵动力源是高压空气，通过调节调压阀的压力来实现油漆气压。 优点是操作简单，安全可靠，使用寿命长，缺点是电力浪费、运行噪音。 油压泵的动力源是高压油，油漆压力是通过调节油压来实现的。 优点是功率效率，运行噪音低，维修不方便。 电动泵由共同交流电动力源，油漆压力由电气设备调节， 优点是功率效率，缺点是工作输出能力低。 喷枪一般由枪体、针阀、喷嘴、扳机、无气路组成。 为了减少柱塞泵无输出端点引起的漆压波动，在柱塞泵的后端增设蓄能器，以稳定柱塞泵。 喷枪末端的喷嘴具有标准口径和几何形状，这决定了喷嘴的雾化过程、喷涂宽度和喷涂量，给料管应柔软轻巧，耐腐蚀，接地，控制长度，避免涂膜压力损失大。
将吸胶软管插入胶桶，调节气压控制阀开关，高压泵静压，当工作压力理想时，启动喷枪，启动喷枪，如果在使用中由于蒸发增稠，可涂刷H01-89清漆，再涂刷SF55-49防静电涂层，再涂刷SDT99-49铣削防护胶漆，喷枪距工件250mm-350mm； 室温下2小时后，翻转至反喷，或在烘箱中加速固化，缩短反喷时间，如保护胶表面冷却等。 在室温下固化1-2小时，然后在66°C-93°C时干燥至少30分钟。
2.2喷涂轨迹设计
在涂装作业中，涂装厚度是决定涂装质量的最重要的控制因素。涂层厚度，即薄膜厚度，是多个喷涂参数、环境因素和人工操作相互作用的结果，要取得满意的效果，需要从喷源控制入手。建立良好的喷涂轨迹，反复调整参数，从而大大提高喷涂效率和质量，在膜厚控制指标中，单点涂层的积累速率，即喷涂覆盖范围内涂层厚度的增长速率，影响表面涂层的厚度分布，这对确定喷枪的轨迹规划非常重要。目前常用的数学模型有有限范围模型、β分布模型和高斯模型等。用这种方法建立的喷雾积累速率数学模型，比实验数据具有更平滑的目标函数和更好的算法收敛性和收敛速度。为了便于研究，采用了这种方法，当油漆被喷洒时，它会在空间中形成锥形喷雾，其张角为圆锥喷雾张角的一半，小于 90°。涂料随着角度的增大而减少，则被喷表面上的点s(x, y, z)获得涂料量Q(s)由以下式子1来计算。
式中，代表被喷表面，代表和喷枪之间的距离，为方向矢量与喷枪中轴线的角度。当被喷表面是自由曲面，点s(x, y, z)的涂料累积速率与两个矢量的内积成正比，用下列式子2来计算。
式中，px、py、pz分别表示X、Y、Z轴正方向的单位向量。在有限范围模型下，漆膜在平面上呈圆形，在有曲率的表面上呈椭圆形。由上式也可以看出，涂层总量和喷枪与被喷表面之间的距离与表面形状无关。在实际的喷涂过程中，直线上的第三个喷涂点会与第一个喷涂点重叠。为了简化计算，对于多喷点叠加仍采用上述计算方法，选取重叠的中间水平段进行研究。具体的多喷点叠加如下图1所示。
图1 多喷点叠加
由上图可见，由于重叠的水平部分几乎是平的，因此可以认为该方法适用于多射流叠加。三维空间幻想的叠加成为二维横截面幻想的叠加函数，对于其他喷雾的点，喷雾累积点也可以看成线性叠加的函数，通过设置合理的幻想间距，可以实现幻想叠加部分的二维剖面数学模型的光滑、水平，从而满足喷涂均匀性的精度要求。
2.3手工涂漆工艺步骤
天线罩涂层预处理是涂层的基础，也是必不可少的重要工艺，是提高涂层附着力和耐腐蚀性能的关键环节。前处理的质量是涂装成功和涂装效果最好的关键，所以要充分重视表面前处理。修复盖要完全固化。用120#砂纸将完全固化的覆盖体表面轻轻打磨，再用400 #以上水砂纸打磨以板面纤维及无亮斑处为宜，用丙酮或乙醇整体擦洗清除表面的磨损和其他污垢。研磨后，清洗干燥表面、水膜试验，对水膜连续30秒连续清洗。复合材料易吸潮，涂漆前应充分干燥。在60 ~ 70℃烘干6 ~ 8 h或30 ~ 40℃烘干12 h以上，冷却至室温后再进行底漆施工。所使用的涂料必须是合格产品，经复验合格，颜色、品牌和工艺要求一致。打开桶前应清除灰尘，打开桶后应充分搅拌。双组分涂料根据厂家所设的比例称取的量，在不断搅拌的情况下，在漆料中慢慢加入固化剂，充分搅拌均匀，并根据施工要求用相应的稀释剂调整施工粘度。搅拌涂料时注意保证涂料的有效性，首先使用时要做工艺适应性验证;底漆、防雨漆、防静电漆配套;油漆的稀释、过滤、粘度、固化时间;严格按比例称量，达到规定时间，并在使用期限内使用完毕。
施工止水剂的最好办法是用刷子涂布。交叉喷洒在合格的衬底,间隔时间,涂层表面干燥,干膜厚度满足要求,干燥(60 ~ 70℃干燥4 ~ 6 h或20 ~ 30℃干燥24小时)后轻轻磨,然后anti-rain腐蚀涂料的施工。搭接宽度为50%，喷涂距离为150 ~ 250m m，膜厚控制在20μm以下。在实际手工喷枪轨迹规划中，喷枪方向与椭圆喷枪短轴方向一致向上，如下面的图2所示。
图2 手工喷涂轨迹
在喷涂开始时，喷枪从工件的外缘开始喷涂，然后每个喷涂棒的间距相同。为了保证工件外缘的喷涂不会影响正常内工件的喷涂，有必要使喷枪离工件和外缘有一定的距离。降低喷枪内涂层的喷涂压力，降低喷涂后坐力，提高喷涂的稳定性和准确性，提高测量精度。喷点成型是第一次喷薄的涂料，如果连续喷厚就很容易产生流动挂等喷涂质量缺陷影响实验结果，所以喷涂实验后涂层膜厚度较薄，数据很小，使得数据的方差波动较大，对数据分析会产生一定的不利影响。
防雨漆干燥后，以涂敷H01-89清漆，再涂敷SF55-49抗雨蚀涂料，最后涂敷SDT99-49抗静电涂料。在表面交叉喷涂防静电漆1 ~ 2次，喷涂间隔以涂层表面干燥(20 ~ 26℃干燥0.5 ~ 1.0 h)为准，直到表面耐干膜合格，通常控制的干膜厚度20 ~ 40μm。抗静电涂层施工后的室温放置1 ~ 2 d让其自然干燥,然后加热干燥,用3 ~ 4 h升温至70 ~ 80℃,在这个温度烘烤固化5 ~ 10 h。在施工过程中,涂层设备、涂层材料,根据相关技术文件检查涂装工艺的各个环节和干燥工艺的条件控制。涂装后，应严格检查零件的表面质量。应平整均匀，色调一致，无针孔、气泡、流痕、漏气等缺陷。
3结束语
用于天线罩涂装的覆膜的材料、方法和设备是涂层质量的主要决定因素，但不是绝对决定因素。 深入调查喷涂过程和喷漆层的原理，分析了喷漆层的缺陷，解决了客户实际喷涂需要解决的问题，改进了计划路线和方法，确定了产品的选择，改进了传统的传统喷洒模式理论，并根据实际喷涂效果推导了涂层累积轨迹。 优质的涂层和先进的涂层设备是优质涂料的基础，是优质、高效、经济涂层的保证，但涂料的最终质量取决于工艺和管理。 当然，在天线罩涂层的缺陷分析和工艺改进过程中，还需要考虑更多的细节。 只有理论与实践的有机结合，才能提高技能，积累丰富经验。 通过对天线罩涂料缺陷的分析和工艺改进，充分展示了先进涂层的优良性能，获得了满意的涂层质量，延长天线罩的使用寿命。
参考文献：
[1]苏成志,刘军,李华,等.曲面边缘均匀喷涂的路径分片规划方法[J].机床与液压,2022,50(05):90-96.
[2]苏成志,刘军,李华,等.曲面边缘均匀喷涂的路径分片规划方法[J].机床与液压,2022,50(05):90-96.
[3]周永宽,康嘉杰,岳文,等.不同载荷对HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层摩擦学性能的影响[J/OL].表面技术:1-10[2022-03-21].
[4]杨振,胡小才,邓啸尘,郑佳.悬臂式多自由度喷涂机器人在船舶分段涂装中的使用可行性分析[J].船海工程,2022,51(01):132-136.
[5]富双超,汪伟,褚振华,等.拉曼光谱快速检测技术分析飞机待喷涂铝合金表面有机残留方法研究[J].信息记录材料,2021,22(11):25-28.
[6]曹培,杨涛,王天琪,张保家.面向飞机蒙皮的机器人喷涂轨迹规划[J].现代制造工程,2020(10):72-77.
[7]本刊编辑部.航企试水“直播带货”时尚OR实用?[J].空运商务,2020(06):10.
[8]董慧芬,刘健健,吕波漾.飞机发动机叶片燕尾基座自动化喷涂研究[J].仪表技术与传感器,2020(05):113-118.
[9]James Pozzi,李璇.新技术正在推动飞机喷涂技术创新[J].航空维修与工程,2020(01):29-30.
[10]唐斌,孙霄,杜强,朱杰.超音速火焰喷涂WC-17Co合金涂层修复飞机燃油接受探管导轨磨损部位[J].机械工程材料,2019,43(04):44-47+52.
