一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法

摘要

本发明公开了一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，属于飞机制造喷涂技术领域，包括以下步骤：a、测试不同面积喷胶量的试验组，用分析天平测量设备，测定完成喷涂后每小时的质量变化，并进行封孔胶的停放质量曲线拟合；b、拟合多层喷涂的流挂力矩方程曲线；c、控制喷涂流量、移动速率和喷涂次数，对封孔胶进行多层喷涂。本发明能够通过定向的系列试验和计算，快速高效的解决自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试的问题，能够有效提高喷涂质量稳定性和一致性。

权利要求

1.一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，其特征在于，包括以下步骤：a、测试不同面积喷胶量的试验组，用分析天平测量设备，测定完成喷涂后每小时的质量变化，并进行封孔胶的停放质量曲线拟合；

b、拟合多层喷涂的流挂力矩方程曲线；

c、控制喷涂流量、移动速率和喷涂次数，对封孔胶进行多层喷涂；

所述步骤a中，封孔胶的停放质量曲线拟合具体是指以乘幂函数拟合封孔胶的停放质量曲线；

       式1

其中，p为单位面积喷胶量，单位 ；t为停放时间，单位h；a、b和c均为质量变化系数；

设时间间隔为 ，进行多层累加，第n次喷涂增加的重量随时间变化的曲线为：   式2

其中，n为喷涂遍数；

根据多组试验组拟合曲线与实际喷涂质量的对比，得到标准含胶上限和标准含胶下限，即 的合格公差带范围为：            式3

其中， 为完成喷涂后的单位面积喷胶量，单位 ；

所述步骤b中，流挂力矩通过式4计算得到；

   式4

静态状态下：

        式5

设重力产生的流挂力矩为 ，则有：        式6

设最大粘附力力矩为 ，则有：

          式7

其中，M为胶液的向下流挂力矩，r为力臂，单位 ；m为胶液的重量，单位g；g为重力加速度； 为胶层对铝层的粘附力，单位N。

2.根据权利要求1所述的一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，其特征在于：所述步骤a中，从封孔胶喷到零件表面开始计算停放时间。

3.根据权利要求1所述的一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，其特征在于：所述步骤c中，喷涂流量为125‑150ml/min，移动速率为500mm/s，喷涂次数为14次。

4.根据权利要求1所述的一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，其特征在于：所述步骤c中，对封孔胶进行多层喷涂的时间间隔为6‑10min。

说明书

一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法

技术领域

[0001] 本发明涉及到飞机制造喷涂技术领域，尤其涉及一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法。

背景技术

[0002] 航空复合材料制件成型后通常采用火焰喷铝工艺，纯度为99.9％的铝丝高温熔融涂覆，对其外表面进行导电处理。火焰喷铝喷涂的铝层疏松，粘接强度约7Mpa，易脱落，需及时采用封孔胶浸润铝层并固化，以防止铝层氧化，增大铝层的结合强度。

[0003] 封孔胶液配置后的粘度值为13.16‑13.46mm/s，浸润复合材料制件后表面易流挂，形成胶瘤，需进行打磨修饰。传统复合材料制件封孔通常采用制件平放或人工手动涂刷的方式。平放涂刷的方式效率低，双面制件还需往复进行固化。而人工手动涂刷的表面质量依靠操作经验，胶层厚度不均匀，返工率达37%，质量稳定性及一致性较差。

[0004] 为解决上述问题，近年来提出了采用自动化的方式进行喷封孔胶喷涂的方式，但是自动化喷封孔胶涉及的工艺参数复杂，多因素影响，造成不同航空复材材料制件工艺参数的调试周期长，效率低。尤其是立式喷涂，因封孔胶流动性强，极易流挂，故一般采取多层喷涂的工艺方法，参数设置及调试更为复杂。

[0005] 公开号为CN110273122A，公开日为2019年09月24日的中国专利文献公开了聚酰亚胺复合材料外调节片长寿命隔热涂层的制备方法，其特征在于，在聚酰亚胺复合材料外调节片表面制备多层陶瓷隔热涂层，包含：树脂‑金属打底层、金属中间层和陶瓷隔热面层；其制备过程包含以下步骤：(1)采用工业丙酮或碱性清洗剂对外调节片表面进行擦洗后，采用压缩空气吹干调节片表面后待用；(2)将配置好的树脂‑金属混合底漆均匀的喷涂于外调节片待喷涂表面；所述的树脂‑金属混合底漆，由液态树脂和金属粉体按质量比100：(10～50)均匀混合制得，其中液态树脂为聚酰亚胺树脂或其改性产物；所述金属粉体为Al、Cu、Ni其中的一种或其合金中的一种，其中金属粉体的粒度为(30～90)μm；(3)在60～300℃环境下，固化0.5～3小时，获得厚度为20～70μm打底层；(4)对底漆表面进行清洗和喷砂预处理；(5)采用爆炸喷涂工艺制备金属中间层，中间层厚度为(20～150)μm；(6)采用爆炸喷涂工艺制备多孔结构隔热面层，面层厚度为(50～500)μm，孔隙率不低于20％；(7)完成喷涂后，采用封孔剂对涂层表面进行刷涂或喷涂防护。

[0006] 该专利文献公开的聚酰亚胺复合材料外调节片长寿命隔热涂层的制备方法，具有工艺过程可控性强、成本低，喷涂效率高的优点。但是，用于自动立式喷封孔胶多层喷涂时，仍然存在工艺参数调试复杂的问题，影响喷涂质量稳定性和一致性。

发明内容

[0007] 本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，本发明能够通过定向的系列试验和计算，快速高效的解决自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试的问题，能够有效提高喷涂质量稳定性和一致性。

[0008] 本发明通过下述技术方案实现：

[0009] 一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，包括以下步骤：

[0010] a、测试不同面积喷胶量的试验组，用分析天平测量设备，测定完成喷涂后每小时的质量变化，并进行封孔胶的停放质量曲线拟合；

[0011] b、拟合多层喷涂的流挂力矩方程曲线；

[0012] c、控制喷涂流量、移动速率和喷涂次数，对封孔胶进行多层喷涂。

[0013] 所述步骤a中，封孔胶的停放质量曲线拟合具体是指以乘幂函数拟合封孔胶的停放质量曲线；

[0014]       式1

[0015] 其中，p为单位面积喷胶量，单位 ；t为停放时间，单位h；a、b和c均为质量变化系数；

[0016] 设时间间隔为  ，进行多层累加，第n次喷涂增加的重量随时间变化的曲线为：

[0017]   式2

[0018] 其中，n为喷涂遍数；

[0019] 根据多组试验组拟合曲线与实际喷涂质量的对比，得到标准含胶上限和标准含胶下限，即 的合格公差带范围为：

[0020]            式3

[0021] 其中，  为完成喷涂后的单位面积喷胶量，单位  。

[0022] 所述步骤a中，从封孔胶喷到零件表面开始计算停放时间。

[0023] 所述步骤b中，流挂力矩通过式4计算得到；

[0024]   式4

[0025] 静态状态下：

[0026]        式5

[0027] 设重力产生的流挂力矩为  ，则有：

[0028]        式6

[0029] 设最大粘附力力矩为 ，则有：

[0030]           式7

[0031] 其中，M为胶液的向下流挂力矩，r为力臂，单位 ；m为胶液的重量，单位g；g为重力加速度；为胶层对铝层的粘附力，单位N。

[0032] 所述步骤c中，喷涂流量为125‑150ml/min，移动速率为500mm/s，喷涂次数为14次。

[0033] 所述步骤c中，喷涂流量为150ml/min，移动速率为500mm/s，喷涂次数为14次。

[0034] 所述步骤c中，对封孔胶进行多层喷涂的时间间隔为6‑10min。

[0035] 本发明的基本原理如下：

[0036] 首先通过试验拟合封孔胶的停放质量曲线，提出以乘幂函数拟合封孔胶的停放质量曲线，构建多层喷涂胶溶质挥发及叠加曲线，并得到标准含胶上限和标准含胶下限的合格公差带范围。再提出一种拟合多层喷涂的流挂力矩方程曲线，拟合重力产生的流挂力矩，以及胶液变化的最大粘附力力矩。理论而言，立式喷胶过程中，最大粘附力矩应一直大于流挂力矩，否则会促发胶液流挂。

[0037] 本发明的有益效果主要表现在以下方面：

[0038] 1、本发明，a、测试不同面积喷胶量的试验组，用分析天平测量设备，测定完成喷涂后每小时的质量变化，并进行封孔胶的停放质量曲线拟合；b、拟合多层喷涂的流挂力矩方程曲线；c、控制喷涂流量、移动速率和喷涂次数，对封孔胶进行多层喷涂，较现有技术而言，能够通过定向的系列试验和计算，快速高效的解决自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试的问题，能够有效提高喷涂质量稳定性和一致性。

[0039] 2、本发明，通过建立计算模型，并实践证明实际流挂情况与模型符合，可以避免无效的参数调试，能够简单高效且科学合理的得到自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数组合。

[0040] 3、本发明，相较于现有技术而言，由于自动化立式喷封孔胶试验人员、材料及设备成本相对较高，影响喷封孔胶质量的因素较多，因此，简单高效且科学合理的得到自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数组合显得尤为重要，能够有效保障喷涂效率和喷涂质量。

[0041] 4、本发明，喷胶的表面质量好，封孔胶干膜连续、均匀且无流挂。

附图说明

[0042] 下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：

[0043] 图1 为本发明喷涂及停放过程中喷涂表面胶层质量变化曲线；

[0044] 图2为本发明喷封孔胶胶层受力分析图；

[0045] 图3为本发明喷涂及停放过程中喷涂表面胶层力矩曲线。

具体实施方式

[0046] 实施例1

[0047] 一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，包括以下步骤：

[0048] a、测试不同面积喷胶量的试验组，用分析天平测量设备，测定完成喷涂后每小时的质量变化，并进行封孔胶的停放质量曲线拟合；

[0049] b、拟合多层喷涂的流挂力矩方程曲线；

[0050] c、控制喷涂流量、移动速率和喷涂次数，对封孔胶进行多层喷涂。

[0051] 本实施例为最基本的实施方式，较现有技术而言，能够通过定向的系列试验和计算，快速高效的解决自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试的问题，能够有效提高喷涂质量稳定性和一致性。

[0052] 实施例2

[0053] 一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，包括以下步骤：

[0054] a、测试不同面积喷胶量的试验组，用分析天平测量设备，测定完成喷涂后每小时的质量变化，并进行封孔胶的停放质量曲线拟合；

[0055] b、拟合多层喷涂的流挂力矩方程曲线；

[0056] c、控制喷涂流量、移动速率和喷涂次数，对封孔胶进行多层喷涂。

[0057] 进一步的，所述步骤a中，封孔胶的停放质量曲线拟合具体是指以乘幂函数拟合封孔胶的停放质量曲线；

[0058]       式1

[0059] 其中，p为单位面积喷胶量，单位  ；t为停放时间，单位h；a、b和c均为质量变化系数；

[0060] 设时间间隔为  ，进行多层累加，第n次喷涂增加的重量随时间变化的曲线为：

[0061]   式2

[0062] 其中，n为喷涂遍数；

[0063] 根据多组试验组拟合曲线与实际喷涂质量的对比，得到标准含胶上限和标准含胶下限，即 的合格公差带范围为：

[0064]            式3

[0065] 其中， 为完成喷涂后的单位面积喷胶量，单位  。

[0066] 所述步骤a中，从封孔胶喷到零件表面开始计算停放时间。

[0067] 本实施例为一较佳实施方式，通过建立计算模型，并实践证明实际流挂情况与模型符合，可以避免无效的参数调试，能够简单高效且科学合理的得到自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数组合。

[0068] 实施例3

[0069] 一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，包括以下步骤：

[0070] a、测试不同面积喷胶量的试验组，用分析天平测量设备，测定完成喷涂后每小时的质量变化，并进行封孔胶的停放质量曲线拟合；

[0071] b、拟合多层喷涂的流挂力矩方程曲线；

[0072] c、控制喷涂流量、移动速率和喷涂次数，对封孔胶进行多层喷涂。

[0073] 所述步骤a中，封孔胶的停放质量曲线拟合具体是指以乘幂函数拟合封孔胶的停放质量曲线；

[0074]       式1

[0075] 其中，p为单位面积喷胶量，单位 ；t为停放时间，单位h；a、b和c均为质量变化系数；

[0076] 设时间间隔为  ，进行多层累加，第n次喷涂增加的重量随时间变化的曲线为：

[0077]   式2

[0078] 其中，n为喷涂遍数；

[0079] 根据多组试验组拟合曲线与实际喷涂质量的对比，得到标准含胶上限和标准含胶下限，即 的合格公差带范围为：

[0080]            式3

[0081] 其中，  为完成喷涂后的单位面积喷胶量，单位 。

[0082] 所述步骤a中，从封孔胶喷到零件表面开始计算停放时间。

[0083] 进一步的，所述步骤b中，流挂力矩通过式4计算得到；

[0084]   式4

[0085] 静态状态下：

[0086]        式5

[0087] 设重力产生的流挂力矩为 ，则有：

[0088]        式6

[0089] 设最大粘附力力矩为 ，则有：

[0090]           式7

[0091] 其中，M为胶液的向下流挂力矩，r为力臂，单位 ；m为胶液的重量，单位g；g为重力加速度；为胶层对铝层的粘附力，单位N。

[0092] 所述步骤c中，喷涂流量为125ml/min，移动速率为500mm/s，喷涂次数为14次。

[0093] 所述步骤c中，对封孔胶进行多层喷涂的时间间隔为6min。

[0094] 本实施例为又一较佳实施方式，相较于现有技术而言，由于自动化立式喷封孔胶试验人员、材料及设备成本相对较高，影响喷封孔胶质量的因素较多，因此，简单高效且科学合理的得到自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数组合显得尤为重要，能够有效保障喷涂效率和喷涂质量。

[0095] 实施例4

[0096] 参见图1‑图3，一种自动立式喷封孔胶多层喷涂工艺参数调试方法，包括以下步骤：

[0097] a、测试不同面积喷胶量的试验组，用分析天平测量设备，测定完成喷涂后每小时的质量变化，并进行封孔胶的停放质量曲线拟合；

[0098] b、拟合多层喷涂的流挂力矩方程曲线；

[0099] c、控制喷涂流量、移动速率和喷涂次数，对封孔胶进行多层喷涂。

[0100] 所述步骤a中，封孔胶的停放质量曲线拟合具体是指以乘幂函数拟合封孔胶的停放质量曲线；

[0101]       式1

[0102] 其中，p为单位面积喷胶量，单位 ；t为停放时间，单位h；a、b和c均为质量变化系数；

[0103] 设时间间隔为 ，进行多层累加，第n次喷涂增加的重量随时间变化的曲线为：

[0104]   式2

[0105] 其中，n为喷涂遍数；

[0106] 根据多组试验组拟合曲线与实际喷涂质量的对比，得到标准含胶上限和标准含胶下限，即 的合格公差带范围为：

[0107]            式3

[0108] 其中， 为完成喷涂后的单位面积喷胶量，单位  。

[0109] 所述步骤a中，从封孔胶喷到零件表面开始计算停放时间。

[0110] 所述步骤b中，流挂力矩通过式4计算得到；

[0111]   式4

[0112] 静态状态下：

[0113]        式5

[0114] 设重力产生的流挂力矩为 ，则有：

[0115]        式6

[0116] 设最大粘附力力矩为 ，则有：

[0117]           式7

[0118] 其中，M为胶液的向下流挂力矩，r为力臂，单位 ；m为胶液的重量，单位g；g为重力加速度；  为胶层对铝层的粘附力，单位N。

[0119] 所述步骤c中，喷涂流量为150ml/min，移动速率为500mm/s，喷涂次数为14次。

[0120] 所述步骤c中，对封孔胶进行多层喷涂的时间间隔为10min。

[0121] 本实施例为最佳实施方式，喷胶的表面质量好，封孔胶干膜连续、均匀且无流挂。

[0122] 封孔胶停放质量曲线与乘幂函数具有极高的拟合度，不同单位面积胶量停放质量曲线与乘幂函数拟合度如表1所示。

[0123] 表1

[0124]

[0125] 多层喷涂的流挂力矩方程曲线的原理如下：

[0126] 封孔胶喷涂到产品表面后，伴随有机溶剂挥发和环氧树脂固化，将会造成胶液的黏度增大。同时因环氧树脂固化过程中伴随着放热反应，将对封孔胶的流挂产生复杂的影响，通过多层喷涂的流挂力矩方程曲线，能够用于判定不同自动化喷封孔胶工艺参数组合下喷涂表面是否会产生流挂。