隨著高鐵技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和地域覆蓋面的不斷增加，航空工業(yè)面臨著越來(lái)越嚴(yán)峻的競(jìng)爭(zhēng)壓力。特別是新冠疫情肆虐導(dǎo)致航空業(yè)務(wù)受到重大影響，全球氣候變暖導(dǎo)致環(huán)境災(zāi)難頻發(fā)的時(shí)代背景下，如何降低飛行成本、減少溫室氣體排放是航空工業(yè)必須考慮的問(wèn)題。然而在這之上，航空安全才是重中之重。飛機(jī)零部件的高性能、抗疲勞性、抗侵蝕性是航行安全的基本要求。激光技術(shù)的應(yīng)用給航空安全、降低成本、減少碳排放提供了助力。

飛機(jī)維保過(guò)程中，需要定期對(duì)機(jī)體表面重新涂裝。涂裝前必須對(duì)機(jī)體表面的原有油漆予以去除。對(duì)局部細(xì)微裂縫、缺損進(jìn)行修補(bǔ)。傳統(tǒng)的飛機(jī)油漆去除方法有噴砂清洗、化學(xué)清洗、手工打磨拋光等。其中噴砂(噴丸、干冰)方法(約占清洗總量的20%)為接觸式清洗，易對(duì)工件造成損傷，影響機(jī)械力學(xué)性能，污染環(huán)境�；瘜W(xué)方法(約占清洗總量的75%)大多采用苯類(lèi)溶劑浸泡、鏟刮工藝去除油漆。溶劑毒性大，不降解，無(wú)法處理，污染環(huán)境，職業(yè)健康危害大;清洗時(shí)間周期長(zhǎng)，對(duì)零部件存在腐蝕和二次污染。手工打磨拋光方法(約占清洗總量的5%)為接觸式清洗，損傷工件表面，影響機(jī)械力學(xué)性能。勞動(dòng)強(qiáng)度大，清洗質(zhì)量不受控。

采用激光清洗代替?zhèn)鹘y(tǒng)清洗工藝去除老化的飛機(jī)涂裝是一個(gè)最佳選擇。激光脫漆為非接觸式清洗，激光能量被油漆層吸收，被基材反射，零部件的機(jī)械力學(xué)性能不受影響，抗腐蝕性強(qiáng)，激光清洗不損傷基材;激光脫漆不使用化學(xué)藥劑，無(wú)污染物排放，固態(tài)廢棄物易于收集處理，對(duì)零部件沒(méi)有二次污染，綠色環(huán)保;激光清洗設(shè)備易于實(shí)行自動(dòng)化智能清洗，清洗過(guò)程可被復(fù)制，重復(fù)實(shí)施，清洗質(zhì)量高，一致性好;激光脫漆過(guò)程無(wú)需耗材，設(shè)備運(yùn)行成本低。激光的無(wú)應(yīng)力無(wú)損綠色環(huán)保清洗優(yōu)勢(shì)為飛機(jī)維保提供了安全和質(zhì)量保證。

歷年來(lái)，各國(guó)對(duì)航空裝備表面激光脫漆先后進(jìn)行了各種嘗試。循著激光光源的發(fā)展軌跡，先后開(kāi)發(fā)了使用CO2激光光源、Nd:YAG激光光源和光纖激光光源的自動(dòng)、半自動(dòng)的在線、離線激光清洗設(shè)備，專(zhuān)業(yè)用于固定翼、旋翼飛行器表面的脫漆應(yīng)用。不同的激光器產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的激光輸出，為細(xì)分的各種脫漆應(yīng)用提供了選擇合適激光光源的可能。

下面介紹幾種國(guó)外飛機(jī)激光脫漆設(shè)備。

1、 RLCRS(Robotic laser coating removal system)

此設(shè)備為Concurrent Technologies公司為客戶(hù)定制的離線激光脫漆產(chǎn)品，與傳統(tǒng)脫漆工藝相比，使用該設(shè)備減少了脫漆時(shí)間，脫漆不使用干冰和砂粒，激光脫漆區(qū)域精確可控，減少了涂裝油漆的使用量，減少了固體廢棄物數(shù)量和污水排放量，當(dāng)年節(jié)省環(huán)保費(fèi)用39萬(wàn)美元，不到一年即可收回投資。

2、 ARBSS(Automated Rotor Blade Stripping System)

該設(shè)備是Lasertronics公司為用戶(hù)定制的專(zhuān)業(yè)清洗飛機(jī)旋翼(金屬、碳纖維復(fù)合材料)的離線清洗設(shè)備。安裝在導(dǎo)軌上的激光清洗頭工作區(qū)域可達(dá)50m，采用了Nd:YAG激光光源，能量通過(guò)光纖傳輸，柔性化好。該設(shè)備帶有圖像檢測(cè)單元，可評(píng)估工作表面顏色，確定清洗效果。該設(shè)備可對(duì)飛機(jī)上的邊角部位、縫隙進(jìn)行清洗。主要清洗對(duì)象為H-53，魚(yú)鷹V-22，H-60黑鷹，阿帕奇等。

3、 LCR(laser coating removal robot)

該系統(tǒng)為L(zhǎng)R SYSTEMS定制的在線激光清洗設(shè)備。為覆蓋大型飛機(jī)機(jī)身的清洗，該脫漆機(jī)器人高15.85m，臂展25.9m，重45.4噸，導(dǎo)光臂有效精確傳輸距離最大可達(dá)30m。采用了20kw功率輸出的CO2激光器，可以滿足所有顏色漆層和涂料的清洗需要，可以選擇性去除機(jī)體面漆。除漆系統(tǒng)配備了機(jī)體表面輪廓跟蹤儀以保證激光清洗頭始終貼合機(jī)體表面恒距清洗。此外還采用了顏色傳感器和近紅外光譜成像等手段檢測(cè)油漆去除效果。激光清洗下來(lái)的固體廢棄物由真空抽吸系統(tǒng)收集。該清洗系統(tǒng)既可用于金屬基地材料的表面脫漆，也適用于復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的表面脫漆。

為適應(yīng)不同尺寸飛機(jī)的清洗要求，該系統(tǒng)共有四種尺寸規(guī)格，滿足從小型飛機(jī)(戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī))到大飛機(jī)(A380)的表面油漆剝離需求。

4、 RACRS(Robotic Automated Coatings Removal System)

該系統(tǒng)是Lasertronics公司將離線清洗設(shè)備ARBSS(清洗旋翼)應(yīng)用于在線清洗而派生出的機(jī)型。RACRS主要用于清洗飛機(jī)機(jī)身。采用的也是Nd:YAG激光器，激光能量可通過(guò)光纖傳輸，柔性化好。清洗頭工作區(qū)域半徑可達(dá)50m，可對(duì)飛機(jī)上的邊角、縫隙(如機(jī)翼油箱內(nèi)部)進(jìn)行清洗。主要清洗對(duì)象：魚(yú)鷹V-22機(jī)身及其他機(jī)身

5、 ARLCRSs(Advanced Robotic Laser Coating Removal Systems)

與RLCRS 一樣，ARLCRSs 是Concurrent Technologies的又一款定制產(chǎn)品。主要用于為商業(yè)航空公司和航空航天工業(yè)提供除漆服務(wù)。該系統(tǒng)包含6個(gè)機(jī)器人，2個(gè)用于F-16除漆，4個(gè)用于C-130除漆。整個(gè)系統(tǒng)采用了光纖激光器作為除漆光源。整個(gè)系統(tǒng)半自動(dòng)工作，以適應(yīng)不同機(jī)型的清洗要求。在清洗效率方面，與傳統(tǒng)清洗方法相比，F(xiàn)-16除漆時(shí)間可從7天縮短到3天，C-130除漆時(shí)間從10天減至5天。該系統(tǒng)適用于金屬或復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的除漆清洗，清洗下的固體廢棄物由真空抽吸系統(tǒng)收集處理。當(dāng)時(shí)的設(shè)備成本為500～700萬(wàn)美元。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些航空專(zhuān)業(yè)研究所和大學(xué)也開(kāi)展了一些飛機(jī)激光脫漆方面的研究。從激光清洗技術(shù)應(yīng)用來(lái)看，對(duì)航空部件進(jìn)行焊接、粘接前預(yù)處理，焊接后處理，飛機(jī)維保除污除油去脂等方面的應(yīng)用相對(duì)成熟些。對(duì)機(jī)體功能涂層的去除試驗(yàn)及效果分析也在不斷進(jìn)行中。由于航空工業(yè)的特殊性，一項(xiàng)工藝要應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際除了要有技術(shù)上的可靠支撐、嚴(yán)苛的惡劣氣象環(huán)境試驗(yàn)外，還必須通過(guò)嚴(yán)格的審批流程，經(jīng)歷從點(diǎn)到面的逐步實(shí)施過(guò)程。

南京集萃激光智能制造有限公司(www.jicuilaser.com)專(zhuān)注于激光加工技術(shù)和智能制造技術(shù)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的結(jié)合應(yīng)用，以激光智能制造技術(shù)解決生產(chǎn)制造過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題;致力于提升用戶(hù)產(chǎn)品品質(zhì)、提高生產(chǎn)效率、降低制造成本、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)、實(shí)現(xiàn)綠色制造。

針對(duì)航空制造業(yè)，集萃激光公司提供通用型JL-EasyCleaning 系列便攜式激光清洗機(jī)(50-100瓦)、JL-QuickCleaning系列移動(dòng)式激光清洗機(jī)(200-1000瓦)和JL-MultiCleaning多功能激光清洗機(jī)(100-1000瓦)供用戶(hù)選擇。可分別用于航空零部件銹漬、油污清洗，油漆剝離和機(jī)體功能涂層的逐層去除。

作者：楊和逸

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