基于LIBS光谱与成分分析的飞机蒙皮激光除漆可控性研究

作者：杨文锋^*; 钱自然; 曹宇; 魏桂明; 朱德华; 王峰; 付婵媛

来源：光谱学与光谱分析, 2021, 41(10): 3233-3239.

• 飞机蒙皮
• 激光除漆
• 激光诱导击穿光谱
• 可控性
• 监测与反馈

激光除漆作为激光清洗技术的分支,有望替代传统打磨及化学除漆工艺,实现飞机蒙皮表面漆层的可控清除,但除漆过程及质量的可控性依赖于有效的原位、在线监测技术。针对飞机铝合金蒙皮表面多漆层结构,采用LIBS技术对不同漆层、不同厚度时漆层特征元素进行光谱与成分分析,在信号解译基础上建立漆层去除层数、去除厚度与LIBS光谱变化的内在关联,实现除漆过程质量的实时监测与反馈控制。结果表明,分层除漆过程中面漆、底漆完全清除后,漆层特征元素(Fe, Ti)的光谱峰消失。LIBS监测到面漆的特征元素Fe在501.494 1和521.517 9 nm处FeⅠ的光谱特征峰消失时,判定面漆完全清除。监测到底漆特征元素Ti在498.173 0, 499.107 0和521.039 0 nm处TiⅠ的光谱特征峰消失时,判定底漆完全清除。厚度除漆时,随漆层厚度降低或激光脉冲作用次数增加,漆层特征元素(Ca)的光谱峰强相应降低,至漆层厚度为0时(完全去除),漆层特征元素光谱峰消失,同时基体特征元素(Al)光谱峰出现。LIBS监测616.217 0, 643.907 0和422.673 0 nm处CaⅠ的光谱信号强度变化能够监测激光除漆时剩余漆层厚度,实现对激光除漆厚度的可控清除监测。另外,结合EDS与SEM测试分析,验证了LIBS用于飞机蒙皮激光除漆过程与效果监测、分层与厚度控制的可行性,表明在不损伤基体氧化层的前提下,通过监测对应波长位置的面漆、底漆特征元素光谱与成分变化规律能够实现激光分层可控、厚度可控除漆。

• 单位
  机电工程学院; 温州大学; 中国民用航空飞行学院