一种基于喷砂与激光清洗复合去除树脂涂层的方法技术

一种基于喷砂与激光清洗复合去除树脂涂层的方法，先采用喷砂处理将零件表面去除区的树脂涂层清洗至预设厚度，以可保证在喷砂结束后零件表面仍残留有预设厚度的树脂涂层，避免了砂砾直接对零件表面进行冲击，使得零件表面可以免受损伤，避免了零件变形。之后再采用激光清洗的方式将预设厚度的树脂涂层去除，由于预设厚度的数值较小，因此采用一次激光清洗即可将残留的树脂涂层完全去除掉，在保证清洗效果的同时，避免了多次激光清洗对零件表面造成的损伤，极大的提高了去除受损树脂涂层的效率，同时保证零件表面的完好，为下一阶段的修复工作打下良好基础。复工作打下良好基础。复工作打下良好基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于喷砂与激光清洗复合去除树脂涂层的方法


[0001]本专利技术涉及金属零件清洗领域，具体是一种基于喷砂与激光清洗复合去除树脂涂层的方法。

技术介绍

[0002]飞行器防护涂层在使用的过程中，由于受到高温、摩擦、腐蚀等因素的影响，在防护涂层的外表面会发生脱落、磨损、鼓泡等损伤，从而使防护涂层的性能造成极剧下降，因此需要对原先损伤的涂层进行去除，为后续涂层的修复做准备。
[0003]传统的喷砂工艺采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需要处理的工件表面，对工件表面进行冲击和切削作用，同时会有少量砂粒不可避免的嵌入工件表面，对工件造成一定损伤。近年来，激光清洗应用越来越广泛，它采用非接触形式通过纳米激光辐射对工件表面进行清洗，既避免工件表面磨损，又保证了清洁效果，但面对污染层较厚时需要多次清洗，存在效率不高的问题。
[0004]在公开号为CN111331520A的专利技术创造中提出一种喷砂
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激光复合清洗设备及其清洗方法，该方法首先采用喷砂将零件表面的大面积、松散的锈迹、漆层剥落，而后利用激光将残存在零件表面或复杂结构处的小面积、顽固的锈迹、漆层等进行剥落，达到清洗的目的，这是与本专利技术最接近的专利技术创造，但是与本专利技术有许多本质不同。首先，本专利技术所处理的对象为零件表面受损伤的树脂涂层，与锈迹、油漆等零件表面的氧化物和附着物相比，树脂涂层为多层结构，且含有粘接剂，与零件表面的结合更加紧密和均匀；其次，在实际服役过程中由于树脂涂层会分层剥落，因此零件表面的树脂涂层的损伤程度不一。若采用CN111331520A中所提出的方法，在采用喷砂进行大面积清洗时，损伤程度较大处的树脂涂层被去除完全并露出零件表面时，损伤程度较小处的树脂涂层仍有部分残留在零件表面。若此时继续采用喷砂对残留在零件表面的树脂涂层进行大面积清洗，则会使得零件表面上已经去除完全的地方遭受损伤，使得零件表面受损；若此时改用激光清洗，由于残留在零件表面上的树脂涂层面积较大，因此将激光束聚焦到残存在零件表面处的树脂涂层上进行清洗时，清洗时间较长，频次较多，且由于激光束的能量较高，因此多次清洗也会对零件表面造成损伤。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术中存在去除方案搭配设计的不足，本专利技术提出了一种基于喷砂与激光清洗复合去除树脂涂层的方法。
[0006]本专利技术的具体过程是：
[0007]步骤一：对零件表面非去除区域进行遮蔽；
[0008]采用与非去除区域形状相似的仿形遮蔽块对零件非去除区域进行遮蔽。所述遮挡块是用于保护非去除区域树脂涂层的构件。
[0009]步骤二：确定喷砂去除树脂涂层的预设厚度：
[0010]做零件表面受损伤树脂涂层所在区域的剖面图；在该剖面图中显示受损伤树脂涂层对应的最大损伤点。所述受损伤树脂涂层的厚度为去除厚度与预设厚度之和；预设厚度根据最大损伤点的实际深度而发生变化。
[0011]测量该最大损伤点与零件表面之间的高度差；以该高度差值的1/2作为喷砂去除树脂涂层的预设厚度。
[0012]所述树脂涂层是分层结构，最大损伤点指的是受损深度最大的底层树脂涂层所处的位置。
[0013]步骤三：确定喷砂时间：
[0014]获取多组喷砂数据，每组喷砂数据包括树脂涂层的去除厚度和喷砂时间；
[0015]根据所述多组喷砂数据，按常规方法构建用于计算树脂涂层去除速度的计算模型，并通过该计算模型得到去除树脂涂层的速度。
[0016]获取零件表面受损伤树脂涂层的厚度与所述预设厚度之间的差值；将该差值除以树脂涂层的去除速度，得到所述损伤树脂涂层的喷砂时间。
[0017]所述计算模型是用于反映树脂涂层去除厚度与树脂涂层去除速度之间的关系的模型。即该计算模型的输入是树脂涂层去除厚度，该计算模型的输出是树脂涂层去除速度。通过该计算模型得到不同厚度树脂涂层对应的树脂涂层去除速度。
[0018]当某一树脂涂层的去除厚度已知时，通过建立的所述计算模型得到该树脂涂层的去除速度。
[0019]所述树脂涂层的去除厚度和喷砂时间是通过喷砂试验获得的。当实验中所述喷砂去除的树脂涂层厚度不同时，所获得的喷砂数据也不同，即一个厚度的树脂涂层对应一组喷砂数据。
[0020]步骤四：对零件表面去除区的树脂涂层进行喷砂处理
[0021]以该喷砂时间对零件表面去除区的树脂涂层进行喷砂处理，待去除区的树脂涂层的厚度达到预设厚度时停止喷砂；
[0022]喷砂的具体工艺参数为：砂砾选用36目碳化硅砂，喷砂压力0.4MP，喷砂角度90
°
，喷砂距离100mm。
[0023]步骤五：对喷砂后零件表面去除区的树脂涂层进行激光清洗
[0024]对喷砂后零件表面去除区的树脂涂层进行一次激光清洗；
[0025]激光清洗的具体工艺参数为：激光清洗的波长为1064nm，光斑大小为0.05mm、脉宽为200ns，扫描速度为400mm/s，频率为20KHz，线间距为0.025mm，扫描功率为15w。
[0026]步骤六：清洗零件
[0027]去掉所述仿形遮蔽块，将零件放在盛放无水乙醇溶液的超声波清洗机中进行清洗30min。完成对零件表面受损伤树脂涂层的去除。
[0028]与现有技术相比较，本专利技术取得的有益效果是：
[0029]1、本专利技术中，先采用喷砂处理将零件表面去除区的树脂涂层清洗至预设厚度，如此可保证在喷砂结束后零件表面仍残留有预设厚度的树脂涂层，避免了砂砾直接对零件表面进行冲击，使得零件表面可以免受损伤，避免了零件变形。之后再采用激光清洗的方式将预设厚度的树脂涂层去除，由于预设厚度的数值较小，因此采用一次激光清洗即可将残留的树脂涂层完全去除掉，在保证清洗效果的同时，避免了多次激光清洗对零件表面造成的
损伤。
[0030]2、零件的材质大多为TC4钛合金，由于TC4钛合金的熔点范围为1630～1650℃，树脂涂层的气化温度又低于600℃，所以在清洗的过程中高能量的激光不会对零件表面造成损伤。
[0031]3、通过采用喷砂与激光清洗复合的方法，极大的提高了去除受损树脂涂层的效率，同时保证零件表面的完好，为下一阶段的修复工作打下良好基础。
附图说明
[0032]图1是树脂涂层受损伤的工件示意图。
[0033]图2是喷砂处理后的零件示意图。
[0034]图3是激光清洗后的零件示意图。
[0035]图4a是喷砂至露出零件表面的微观形貌图。
[0036]图4b是零件厚度随喷砂时间的变化图。
[0037]图5a是激光清洗至露出零件表面的微观形貌图。
[0038]图5b是零件厚度随激光清洗次数的变化图。
[0039]图6是本专利技术的流程图。
[0040]图中：1.仿形遮蔽块；2.树脂涂层；3.零件；4.达到预定厚度的树脂涂层；5.采用喷砂压力为0.4MP，喷砂角度为75
°
的参数进行喷砂清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于喷砂与激光清洗复合去除树脂涂层的方法，其特征在于，具体过程是：步骤一、对零件表面非去除区域进行遮蔽；步骤二、确定喷砂去除树脂涂层的预设厚度：做零件表面受损伤树脂涂层所在区域的剖面图；在该剖面图中显示受损伤树脂涂层对应的最大损伤点；所述受损伤树脂涂层的厚度为去除厚度与预设厚度之和；预设厚度根据最大损伤点的实际深度而发生变化；步骤三、确定喷砂时间：获取多组喷砂数据，每组喷砂数据包括树脂涂层的去除厚度和喷砂时间；根据所述多组喷砂数据，按常规方法构建用于计算树脂涂层去除速度的计算模型，并通过该计算模型得到去除树脂涂层的速度；获取零件表面受损伤树脂涂层的厚度与所述预设厚度之间的差值；将该差值除以树脂涂层的去除速度，得到所述损伤树脂涂层的喷砂时间；所述计算模型是用于反映树脂涂层去除厚度与树脂涂层去除速度之间的关系的模型；即该计算模型的输入是树脂涂层去除厚度，该计算模型的输出是树脂涂层去除速度；通过该计算模型得到不同厚度树脂涂层对应的树脂涂层去除速度；当某一树脂涂层的去除厚度已知时，通过建立的所述计算模型得到该树脂涂层的去除速度；步骤四、对零件表面去除区的树脂涂层进行喷砂处理：以该喷砂时间对零件表面去除区的树脂涂层进行喷砂处理，待去除区的树脂涂层的厚度达到预设厚度时停止喷砂；步骤五、对喷砂后零件表面去除区的树脂涂层进行激光清洗：对喷砂后零件表面去除区的树脂涂层进行一次激光清洗；步骤六、清洗零件：去掉所述仿形遮蔽块，将零件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉琴，王学德，樊津钰，文建中，李益文，化为卓，赵小红，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：