如何解决飞机座舱盖/驾驶舱风挡玻璃的光畸变

可脉检测（南京）有限公司实验手记

    关键词：

抛光磨料：DePowder氧化铝抛光粉3μm、1μm、0.3μm

抛光织物：DuraCloth抛光布、MicroMet抛光布、ChemoCloth抛光布分别配合3μm、1μm、0.3μm的氧化铝抛光粉调制的抛光液

    一、飞机座舱盖/驾驶舱风挡玻璃的材质

目前，飞机座舱盖/驾驶舱风挡玻璃的主流材料是两层丙烯酸酯类材料（PMMA）中间夹一层聚碳酸酯类材料（PC）的复合结构有机玻璃。

丙烯酸酯类材料的优点是质轻而比强度高，透光性好，抗环境作用能力突出。

丙烯酸脂类材料的缺点是抗冲击性和耐温性差。

聚碳酸酯类材料的优点刚好是韧性好，强度大，抗冲击，耐热。

聚碳酸酯类材料的缺点是加工工艺难度大，耐磨性较差，易溶于有机溶剂，价格昂贵。

所以，将聚碳酸酯类材料夹在丙烯酸酯类材料中间的三明治工艺成为高质量座舱盖/风挡玻璃的优化解决方案。两者的优势性能被充分利用起来。

    二、飞机座舱盖/驾驶舱风挡玻璃加工过程中的工艺缺陷

无论是入厂的平板原料，还是成型后的弧形半成品，其两个表面层都有典型的工艺缺陷：

• 包装物痕迹

• 局部表面凸凹导致光畸变

• 表面划伤

• 砂纸打磨痕迹

所有这些表面缺陷必须消除，尤其是光畸变。

同时，工厂还必须考虑为了消除这些缺陷的投入、成本和效率问题：

• 不规则弧形凹凸正反面如何设计研磨抛光工艺？

• 研磨和抛光选择什么磨具、磨料、承载磨料的织物？

• 双面厚度各减薄0.2mm所需的研磨、抛光时间需要多久？

• 达到验收标准时，抛光布的使用寿命/消耗量是多少？

    三、飞机座舱盖/驾驶舱风挡玻璃取样

    四、飞机座舱盖/驾驶舱风挡玻璃样品的研磨与抛光实验

    1. 研磨阶段

    用QMAXIS（可脉）CarbiPaper碳化硅金相砂纸+水冷却研磨。

起步的砂纸粒径视材料表面划痕深度、宽度、数量而定——严重的划痕，从G280 [P320]粒径（约46μm）起步；而表面仅仅留有包装印迹和轻微划痕，甚至可以选择G1200 [P4000]粒径（约5μm）的砂纸一道完成研磨。

中间步骤，同样是看材料的原始表面状态来选择步骤数，亦即选择CarbiPaper砂纸的粒径。

最后一步研磨则是G1200 [P4000]粒径（约5μm）的CarbiPaper砂纸。

研磨阶段，即使到最后一步，工件表面有明显的砂纸划痕。

    2. 抛光阶段

分为三个抛光步骤——3μm、1μm、0.3μm

    金相抛光布：依次为QMAXIS（可脉）的DuraCloth、MicroMet、ChemoCloth

抛光液：QMAXIS（可脉）的DePowder氧化铝抛光粉用蒸馏水调制成抛光液

2.1. 用QMAXIS（可脉）DuraCloth抛光布+DePowder 3μm氧化铝抛光粉调制的抛光液作为第一道抛光步骤，宏观上已经可以透明地看到后面的设备，但是显微观察时还有轻微划痕。

2.2. 用QMAXIS（可脉）MicroMet抛光布+DePowder 1μm氧化铝抛光粉调制的抛光液作为第二道抛光步骤，已经完全透明，无划痕。

2.3. 用QMAXIS（可脉）ChemoCloth抛光布+DePowder 0.3μm氧化铝抛光粉调制的抛光液作为最后一道抛光步骤，完全透明，可以透过样品清晰地阅读后面设备铭牌的小号字体。

    五、飞机座舱盖/驾驶舱风挡玻璃样品抛光后的显微图像

以下显微照片使用的是Leica DVM 6拍摄。

图1 3微米抛光后，50X

 

图2 3微米抛光后，500X

 

图3 1微米抛光后，50X

 

图4 1微米抛光后，500X

 

图5 0.3微米抛光后，50X

 

图6 0.3微米抛光后，500X

    六、飞机座舱盖/驾驶舱风挡玻璃研磨抛光建议

1. 抛光工具

1.1. 弧形的非规则凸凹两面研磨和抛光，因光学检测质量为绝对性验收标准，所以，优选机器人抛光。

机器人既可以自动扫描工件，记忆轨迹，也可以通过示教器编程。自动化程度高，受外界影响因素少，因此，抛光的效果有保障。

1.2. 由于飞机座舱盖/驾驶舱风挡玻璃的产量/用量有限，如果用机器人抛光，投入——产出不理想，因此，以机械臂代替机器人更可取。

2. 抛光液

    2.1. 液体的运输成本高，应该购买QMAXIS（可脉）的DePowder氧化铝抛光粉，现场调试，混配成合适浓度的液体使用。

2.2. 从实验结果证明，QMAXIS（可脉）的CarbiPaper砂纸，G1200 [P4000]，约5μm，质量突出，已经取得了精磨的效果。因此可以跳过3μm的步骤，直接进入1μm的抛光步骤；同时，我们在显微图像中可以看到，1μm的DePowder氧化铝抛光粉质量确实出众，完全达到了抛光效果，消除了有机玻璃样品的光畸变，因此，最后的0.3μm步骤也可以取消。

3. 抛光布

3.1. 只保留1μm的抛光步骤，所以，只选择QMAXIS（可脉）的MicroMet抛光布即可。这是一款加工精湛的植绒布，配合3μm及以下的金刚石抛光液、各种氧化物抛光液，应用于所有材料的精抛。其100X的微观结构如下：

3.2. MicroMet抛光布的尺寸可以定制，以适应机器人或机械臂的工装夹具，可直接提供带自粘结构和适配器的成品。适应客户的各种使用需求和使用习惯。

可脉检测（南京）有限公司

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