一种航空有机透明制件的表面研抛方法
【技术领域】
[0001] 本发明是一种航空有机透明制件的表面研抛方法，属于表面处理技术领域，针对 聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯类航空透明制件的表面缺陷去除和透亮化处理问题。
【背景技术】
[0002] 现代科技与工业的高速发展，对通用航空的制造与维修能力提出了更高的要求。 作为飞机上的重要结构与功能材料，有机透明材料的加工至关重要。航空有机透明制件的 成型多采用阴/阳模热成形或者注射成形，限于模具表面的缺陷和柔性接触条件，制件表面 会存在大量的褶皱痕等缺陷或者面临切除浇口的问题，如何去除这些缺陷，获得良好的表 面质量，成为困扰航空透明制件成型制造的难题。同时，航空有机透明材料一般包括了聚甲 基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯两大类，其中聚甲基丙烯酸甲酯的透光性、耐环境性和硬度较高， 而聚碳酸酯的冲击性和耐温性较高。两种材料的硬度和韧性存在很大差异，对应两者的研 磨抛光性能存在较大差异，特别是针对聚碳酸酯，其本身材质较软，应用砂纸进行表面打磨 处理后，采用常规的抛光方法很难去除粒度较小的砂纸痕，存在越抛越花的现象。考虑到上 述问题的关键性，迫切需要开发一种能够兼顾两种材料的表面研抛方法。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了克服现有成型技术在制造航空透明件时造成的缺陷而提供 的一种工艺简单、普遍适用、成本低廉、效果良好的航空有机透明制件的表面研抛方法。
[0004] 本发明技术方案的具体内容如下：
[0005] 该种航空有机透明制件的表面研抛方法，所述制件是采用聚甲基丙烯酸甲酯或聚 碳酸酯材料制成的，该制件的制备过程是将航空级聚甲基丙烯酸甲酯或者聚碳酸酯板材进 行机械切割、钻孔，使用夹具固定于热成形模具工装上，在烘箱内加热至材料的软化温度点 附近，通过吸塑或者吹塑成型制件后冷却定型，再切除制件边缘，其特征在于:对制件的表 面研抛方法的步骤如下：
[0006] 步骤一、打磨缺陷
[0007] 使用600#水砂纸对制件的表面褶皱痕、缩痕缺陷进行粗化打磨，然后使用1200#水 砂纸打磨600#水砂纸在制件表面形成的砂纸痕，再使用3000#水砂纸打磨1200#水砂纸在制 件表面形成的砂纸痕，用去离子水清洗制件的打磨面；
[0008] 步骤二、去除机械划痕
[0009] 使用刮刀钝化和去除制件边缘的切割痕，使用600#水砂纸打磨制件边缘使之光 顺，然后使用1200#水砂纸打磨600#水砂纸在制件边缘形成的砂纸痕，再使用3000#水砂纸 打磨1200#水砂纸在制件边缘形成的砂纸痕，用去离子水清洗制件的打磨边缘；
[0010] 步骤三、精磨抛光
[0011] 针对聚甲基丙烯酸甲酯材料制备的制件采用以下方法进行精磨抛光：
[0012] 调整氧化铝抛光液的酸碱度，使pH = 6.5~7，使用圆形花瓣状微孔抛光垫沾取氧 化铝抛光液在打磨处精磨抛光，至表面透亮，且无划伤和光学畸变；
[0013] 针对聚碳酸酯材料制备的制件采用以下方法进行精磨抛光：
[0014] 调整氧化铝抛光液的酸碱度，使pH = 5~6.5，使用圆形花瓣状微孔抛光垫沾取氧 化铝抛光液在打磨处精磨抛光，至表面透亮，且无划伤和光学畸变；
[0015] 所述圆形花瓣状微孔抛光垫外围的花瓣数量为4~12个，花瓣沿径向的最大尺寸R 为50~100mm，保证了研磨脱落的材料颗粒不会再次进入研磨区域；
[0016] 所述精磨抛光的载荷小于等于20N;
[0017]步骤四、超声清洗与除静电
[0018]对精磨抛光后的制件进行超声清洗，清洗水的温度为30~60°C，超声频率为30~ 70KHz，然后对制件进行等离子去除静电处理，消电距离为25~100mm，处理时间为1~ 1〇111；[11，达到表面静电〈0.2￥。
[0019] 精磨抛光步骤中所用的氧化铝抛光液中氧化铝颗粒的直径小于等于1.5μπι。
[0020] 现有航空透明制件的研抛处理多采用砂纸逐级研磨和中性抛光液抛光的方法，对 硬质的聚甲基丙烯酸甲酯适用，但在聚碳酸酯软质材料上存在越抛越花的现象。基于不同 材料的研磨去除机理，本发明创新性地提出跨级式砂纸研磨与多孔抛光垫弱酸性抛光的方 法，其中跨级式砂纸研磨减少了研抛流程，提高了工作效率;抛光使用的弱酸性氧化铝抛光 液可以使制件表面硬化，提高抛光过程的材料去除率，实现软质材料的有效抛光，同时所使 用的圆形花瓣状微孔抛光垫可以存储被研磨掉的材料，有效冷却研抛表面，避免了软质透 明材料表面被再次划伤，实现了不同材质的航空透明制件的表面处理。
[0021] 本发明方法适用于航空观测系统或者照明系统的透明制件的成型、处理及后期维 护应用，可有效去除成型过程中所形成的表面缺陷，也可去除制件使用过程中的划伤痕和 氧化痕，增加制件的透光和亮度，消除了飞机的相关安全隐患。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明技术方案中使用的圆形花瓣状微孔抛光垫的外形示意图
【具体实施方式】
[0023]实施例1:某透明舷窗
[0024]本实施例所采用的材料为聚碳酸酯，在4_厚航空级聚碳酸酯板材上画线，用手锯 切割板材并在四周钻孔，使用夹具将原板材定位于热成形模具工装上，在烘箱内加热至138 °C，恒温2小时后真空吸附原板材于工装的成型面上，并通过螺钉固定孔位。程序控温定型 后打开烘箱门，自然冷却舷窗制件后用手锯切除制件边缘的无效区域。
[0025]表面研抛方法的具体工艺如下：
[0026]步骤一、打磨缺陷
[0027]使用600#水砂纸对制件的表面褶皱痕、缩痕缺陷进行粗化打磨，然后使用1200#水 砂纸打磨600#水砂纸在制件表面形成的砂纸痕，再使用3000#水砂纸打磨1200#水砂纸在制 件表面形成的砂纸痕，用去离子水清洗制件的打磨面；
[0028]步骤二、去除机械划痕
[0029]使用刮刀钝化和去除制件边缘的切割痕，使用600#水砂纸打磨制件边缘使之光 顺，然后使用1200#水砂纸打磨600#水砂纸在制件边缘形成的砂纸痕，再使用3000#水砂纸 打磨1200#水砂纸在制件边缘形成