可识别基材损伤响应的飞机表面隐身涂层激光去除方法技术

本发明专利技术涉及飞机表面激光先进制造技术领域，公开了一种可识别基材损伤响应的飞机表面隐身涂层激光去除方法，包括以下步骤：1)将待去除的飞机蒙皮样件底面固定热电偶，并与温度采集器和控制端相连，实时记录样件底面的温度变化；2)将飞机蒙皮样件放置于工作台上，隐身涂层朝向激光器；3)打开激光器，调整参数，对隐身涂层进行去除；4)在控制端实时观察样件底面的温度变化，当温度曲线出现陡增倾向时，立马停止激光去除。本发明专利技术利用激光直接作用基材导致的温度响应，将基材损伤与否和可视化的温度变化联系起来，将无法目测去除效果转化为可实时监测的温度曲线变化，解决了激光去除过程中无法识别基材损伤的痛点，且操作便捷、价格低廉。廉。廉。

【技术实现步骤摘要】
可识别基材损伤响应的飞机表面隐身涂层激光去除方法


[0001]本专利技术涉及飞机表面激光先进制造
，特别涉及一种可识别基材损伤响应的飞机表面隐身涂层激光去除方法。

技术介绍

[0002]隐身技术是当今世界尖端技术，其中隐身涂层是飞机隐身技术的关键，飞机隐身涂层的损伤会造成其隐身性能显著恶化。在隐身涂层修复过程中，损伤涂层的去除是关键环节。针对该飞机表面特殊涂层，常用的化学去除方法存在基材损伤、渗透腐蚀的致命危害，会显著降低飞机蒙皮的安全性能；机械手工打磨去除存在大面积去除效果不一致等问题；塑料介质喷射技术会导致表面出现应力损伤，同时产生大量废弃物，环境友好性差。目前研究人员聚焦于激光去除技术，期望利用该技术非接触、控制精度高的优点实现无损基体的隐身涂层快速去除。
[0003]飞机表面隐身涂层的主要功能是吸波性能，电磁波吸收能力强、覆盖频带宽的功能需求决定了涂层厚度为mm级，这会给去除过程中实现无损基体的目标带来挑战。由于涂层对激光的吸收率很高，且含有大量的金属成分，当激光去除隐身涂层时，发生明显的烧蚀与气化现象，并伴随急剧高温。mm级别的隐身涂层需要多次激光去除，在接近完全去除涂层时，目测很难判断表面基体是否被激光直接作用，而激光致热作用会弱化基体材料的力学性能从而导致二次服役性能显著下降，严重危害飞机飞行安全。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种可识别基材损伤响应的飞机表面隐身涂层激光去除方法。
[0005]在研究过程中，专利技术人发现通过温度的变化可以判定样件表面的隐身涂层是否去除干净并且不损坏基材。
[0006]因此，本专利技术提供一种可识别基材损伤响应的隐身涂层激光去除方法，包括以下步骤：
[0007]1)将待去除的飞机蒙皮样件底面固定热电偶，并与温度采集器和控制端相连，实时记录样件底面的温度变化；
[0008]2)将飞机蒙皮样件放置于工作台上，隐身涂层朝向激光器；
[0009]3)打开激光器，调整参数，对隐身涂层进行去除；
[0010]4)在控制端实时观察样件底面的温度变化，当温度曲线出现陡增倾向时，立马停止激光去除；
[0011]本申请中对所使用的高精度热电偶类型没有特殊的要求，所述的热电偶可以是T型、E型、J型、N型、K型、S型、R型、B型等型号的热电偶，也可以是普通热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶、各种专用热电偶等。
[0012]优选的，所述步骤1)中的热电偶量程为
‑
200～1800℃。
[0013]优选的，所述步骤1)中的温度采集器的采集频率为1～1000Hz，测温精度为
±
0.5℃以内。本专利技术所述的采集频率可以使1～1000Hz中的任意值以及任意值之间的范围，例如10Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、600Hz、700Hz、800Hz、900Hz、10Hz～100Hz、10Hz～200Hz、10Hz～500Hz、10Hz～1000Hz、100Hz～500Hz、100Hz～1000Hz等。
[0014]优选的，所述步骤3)中的脉冲激光器为CO2激光器、Nd：YAG激光器或光纤激光器，所述脉冲激光器功率范围为10W～1000W；激光波长范围为200nm～10.6μm，输出功率范围为5％～100％；脉宽范围为1ns～500ns，脉冲频率范围为10Hz～2000kHz；激光扫描速度范围为100mm/s～8000mm/s，线间距范围为0.001mm～5mm。
[0015]优选的，所述步骤3)中的激光平均功率密度范围为10W/cm2～500W/cm2。
[0016]优选的，所述步骤3)中选用圆形激光光斑或方形激光光斑进行激光加工，所述步骤3)中的圆形激光光斑的直径为10μm～20mm，方形激光光斑的边长为10μm～25mm。
[0017]优选的，所述步骤3)中根据隐身涂层的厚度对隐身涂层进行1～20次的去除。
[0018]优选的，所述步骤4)中的温度陡增倾向为数量级变化，包括从两位数到三位数，以及从三位数到四位数的量级变化。
[0019]优选的，所述步骤4)中的温度陡增倾向为数量级变化，包括10℃到100℃，100℃到1000℃的量级变化。
[0020]优选的，当两位数≤50℃时，所述的数量级变化包括从两位数变化到≥100℃；当两位数n大于50℃时，所述的数量级变化包括从两位数n变化到≥2n℃。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022](1)本专利技术利用激光直接作用基材导致的温度响应，将基材损伤与否和可视化的温度变化联系起来，巧妙地将无法目测去除效果转化为可实时监测的温度曲线变化，进而解决了激光去除过程中无法识别基材损伤的痛点。
[0023](2)本专利技术提出在去除样件底面监测温度变化的策略，通过热电偶、采集器和控制端即可实现温度监测，结构简单、操作便捷、且价格低廉。由于隐身涂层的激光去除会产生明显的火焰，本专利技术避开了火焰导致无法监测样件表面温度的难题。同时，解决了激光诱导击穿光谱技术等目前已有的激光去除在线监测装置造价昂贵、操作复杂的问题。
[0024](3)本专利技术还可应用于其他激光去除的场合，包括复材清洗、焊前处理等，可以保证样件表面能够去除干净，且对于无损基材的激光去除具有重要的意义。
附图说明
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0026]图1为本专利技术的可识别基材损伤响应的隐身涂层激光去除方法原理图；
[0027]图2(a)为实施例1中隐身去除前后的截面形貌，图2(b)为未处理以及采取不同的处理后样品表面的硬度；
[0028]图中，1
‑
飞机蒙皮样件，2
‑
隐身涂层，3
‑
激光束，4
‑
激光器，5
‑
高精度热电偶，6
‑
温度采集器，7
‑
控制端。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0030]实施例1
[0031]本专利技术的可识别基材损伤响应的飞机表面隐身涂层激光去除方法如下：
[0032]第一步，将待去除的飞机蒙皮样件2024铝合金底面固定K型高精度热电偶5，并与温度采集器6和控制端7相连，温度采集器6的频率为100Hz，实时记录样件底面的温度变化；
[0033]第二步，将飞机蒙皮样件2024铝合金放置于工作台上，厚度1.05mm的隐身涂层2朝向激光器4；
[0034]第三步，打开激光器，采用100W的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可识别基材损伤响应的隐身涂层激光去除方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将待去除的飞机蒙皮样件底面固定热电偶，并与温度采集器和控制端相连，实时记录样件底面的温度变化；2)将飞机蒙皮样件放置于工作台上，隐身涂层朝向激光器；3)打开激光器，调整参数，对隐身涂层进行去除；4)在控制端实时观察样件底面的温度变化，当温度曲线出现陡增倾向时，立马停止激光去除。2.根据权利要求1所述的可识别基材损伤响应的隐身涂层激光去除方法，其特征在于，所述步骤1)中的热电偶量程为
‑
200～1800℃。3.根据权利要求1所述的可识别基材损伤响应的隐身涂层激光去除方法，其特征在于，所述步骤1)中的温度采集器的采集频率为1～1000Hz，测温精度为
±
0.5℃以内。4.根据权利要求1所述的可识别基材损伤响应的隐身涂层激光去除方法，其特征在于，所述步骤3)中的脉冲激光器为CO2激光器、Nd：YAG激光器或光纤激光器，所述脉冲激光器功率范围为10W～1000W；激光波长范围为200nm～10.6μm，输出功率范围为5％～100％；脉宽范围为1ns～500ns，脉冲频率范围为10Hz～2000kHz；激光扫描速度范围为100mm/s～8000mm/s，线间距范围为0.001mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈一洲，何兆儒，舒送，熊卫彪，
申请(专利权)人：国营芜湖机械厂，
类型：发明
国别省市：