一种测试飞机涂层海洋大气环境适应性的方法与流程

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及飞机测试技术领域，具体是涉及一种测试飞机涂层海洋大气环境适应性的方法。背景技术：2.飞机的生产制造中对结构件表面喷涂涂层，然而外场的工作环境逐渐使得涂层出现失光、变色、起泡、剥落等老化现象，一旦防护涂层失效，将会导致金属结构的裸露进而引起腐蚀的加速，而高湿热、高盐雾的海洋大气环境则会加剧这种现象的出现。所以提前开展飞机涂层在海洋气候环境中的失效机理研究对预防飞机腐蚀具有重要意义。3.涂层的自然环境试验能真实反映涂层失效演变历程，然而其试验周期较长(5～10年)，且试验过程中影响因素不可控制；目前关于涂层海洋大气环境人工加速试验，常采用湿热、紫外照射与盐雾试验的组合，并未考虑飞机结构件自身平台环境诱发温度、自身振动的特点和盐雾酸碱度对防护涂层体系的影响；防护涂层体系老化损伤特征多样(比如失光、起泡等)，仅仅对单项老化指标进行测试并不能全面地、综合地反映防护涂层体系的老化损伤程度。技术实现要素：4.为解决上述问题，本发明的技术方案如下：5.一种测试飞机涂层海洋大气环境适应性的方法，包括以下步骤：6.s1、选取试验件7.选取模拟飞机外表面材质的试验件，并通过对试验件两端造孔制备典型中心开口试验件；8.s2、试验件清理及试验准备，包括以下步骤：9.s2-1、对所有试验件在加速试验前彻底清洗，除掉油污、尘垢、油脂，检查试验件涂层是否有意外损伤；10.s2-2、检测记录原始状态试验件涂层的外观、光泽度、绝缘电阻率；11.s3、对试验件进行分组试验12.将试验件分为两组，第一组试验件持续进行等幅载荷的疲劳试验，第二组试验件进行加速腐蚀试验后，再进行等幅载荷的疲劳试验，加速腐蚀试验为：按照湿热暴露子试验、紫外照射子试验、热冲击子试验、低温疲劳子试验、盐雾子试验的顺序进行的组合式试验；13.s4、通过分组试验结果，分析加速腐蚀试验对试验件的腐蚀和疲劳寿命的影响，包括以下步骤：14.s4-1、对比第二组各试验件，分析各个周期涂层的重量、光泽度和绝缘电阻的变化规律；15.s4-2、对比第一组试验件和分别完成二、五、八、十个周期的加速腐蚀试验后的第二组试验件的寿命，得出加速腐蚀试验对试验件疲劳寿命带来的影响。16.说明：步骤s4-1分别讨论了不同试验周期对于飞机涂层的影响程度，根据不同参数多样化地提出长期处于海洋大气环境中飞机的最佳养护时间，使得测试结果更具有可靠性，步骤s4-2根据第一组试验件和第二组试验件进行比对，探讨海洋大气环境对于涂层寿命的影响，使得测试结果分析角度更加多样，得出结果的参考意义更大。17.进一步地，步骤s1中模拟飞机外表面材质的试验件以2024-351铝合金为基材，bms10-11底漆、bms10-60面漆、灰色面漆为涂层，试验件涂层情况与飞机外表面相同，使得试验数据更具有真实可靠性。18.进一步地，步骤s3还包括：以上五个子试验组成一个加速腐蚀试验周期，在第二组试验件分别完成二、五、八、十个周期的加速腐蚀试验后，再测试每件试验件的重量、表面光泽度、绝缘电阻及表观检查，最后进行等幅载荷的疲劳试验。19.进一步地，步骤s3中，湿热暴露子试验的环境相对湿度为90％rh～100％rh，环境温度为43℃±5℃，试验件表面的暴露时间为7天，湿热暴露子试验模拟夏季海洋大气的极端环境，能够最大程度地对飞机表面涂层进行恶劣环境测试。20.进一步地，步骤s3中，紫外照射子试验的环境温度为55℃±5℃，试验件表面接受的紫外线辐射平均强度为50.0～70.0w/m2，照射时间为7天，紫外照射子试验模拟海洋大气环境中极高的紫外线辐射，能够最大程度地对飞机表面涂层进行恶劣环境测试。21.更进一步地，步骤s3中，热冲击子试验的试验过程为：试验环境升温10分钟至环境温度为149℃±5℃后，保温1小时，热冲击子试验能够模拟飞机本身长期在海洋大气环境中产生的工作诱发高温，能够最大程度地对飞机表面涂层进行恶劣环境测试。22.优选地，步骤s3中，低温疲劳子试验的环境温度为-50℃±5℃，波形为等幅正弦波，加载频率为2hz，应力比为0.06，加载载荷为轴向拉拉载荷，试验最大名义应力为120mpa，低温疲劳子试验能够模拟飞机本身长期在海洋大气环境中产生的低温疲劳，能够最大程度地对飞机表面涂层进行恶劣环境测试。23.优选地，步骤s3中，盐雾子试验通过向试验环境内喷洒盐溶液达到试验效果，经24小时盐雾沉降后，每80cm2面积上盐雾量为1.0～2.0ml/h，盐雾子试验的环境温度为35℃±5℃，试验件表面的暴露时间为7天，第1～4天的试验环境内ph值为6.5～7.2，第5～7天的试验环境内ph值为3.5～4.5，其中，盐溶液为蒸馏水配制质量浓度为5％的氯化钠溶液，盐雾子试验能够模拟海洋大气中高盐分的气体环境，能够最大程度地对飞机表面涂层进行恶劣环境测试。24.优选地，步骤s3中，疲劳试验的加载载荷为等辐正弦波，应力比为0.06，频率为8hz，试验最大名义应力为100mpa，疲劳试验用于测试飞机长期处于载荷环境中的外表面涂层寿命，第一组试验件处于疲劳试验中直到其彻底损坏，第二组试验件分别在两个、五个、八个、十个试验周期后，处于疲劳试验中直到其彻底损坏，使用控制变量法让两组试验件最终处于同一环境，便于最终通过疲劳试验测试表面涂层寿命，以得出海洋大气环境对于飞机涂层寿命影响程度。25.本发明的有益效果是：26.(1)本发明对飞机服役期间所处恶劣环境进行模拟，不仅能够真实模拟出飞机服役期间所遭遇的各种恶劣的海洋大气环境，还能模拟飞机服役期间自身产生的低温疲劳和工作诱发高温的情况，能够更加全面地、由自身到外部环境地对飞机涂层海洋大气环境适应性进行试验，从而获得的数据更具有真实可靠性，飞机涂层海洋大气环境适应性测试方法得出的结果也更具有实际意义；27.(2)本发明结合飞机防护涂层易受腐蚀的结构件结构特点，制备典型试验件，有效还原飞机防护涂层体系的特征，本发明进一步采用的加速环境腐蚀试验能够有效实际反映海洋大气环境，具有周期短、易操作、稳定性好的优点；28.(3)本发明结合飞机自身平台诱发温度和自身振动的特点，在加速环境谱中添加了热冲击和低温疲劳，而加速腐蚀试验后的疲劳试验，能够对比涂层腐蚀前后试验件疲劳性能的变化；29.(4)本发明采用定周期性检测、多种检测方法多方面反映涂层老化和基材腐蚀的演变规律，改善了现有飞机涂层海洋大气环境适应性测试方法的单一性。附图说明30.图1是本发明的方法流程图；31.图2是本发明的第二组试验件试验流程图；32.图3本发明的试验件结构图。具体实施方式33.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。34.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。35.应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。36.实施例137.本实施例为一种测试飞机涂层海洋大气环境适应性的方法，如图1所示，包括以下步骤：38.s1、选取试验件39.选取模拟飞机外表面材质的试验件，并通过对所述试验件两端造孔制备典型中心开口试验件，模拟飞机外表面材质的试验件以2024-351铝合金为基材，bms10-11底漆、bms10-60面漆、灰色面漆为涂层，试验件如图3所示；40.s2、试验件清理及试验准备，包括以下步骤：41.s2-1、对所有试验件在加速试验前彻底清洗，除掉油污、尘垢、油脂，检查试验件涂层是否有意外损伤；42.s2-2、检测记录原始状态试验件涂层的外观、光泽度、绝缘电阻率；43.s3、对试验件进行分组试验44.将试验件分为两组，第一组试验件持续进行等幅载荷的疲劳试验，如图2所示，第二组试验件进行加速腐蚀试验后，再进行等幅载荷的疲劳试验，所述加速腐蚀试验为：按照湿热暴露子试验、紫外照射子试验、热冲击子试验、低温疲劳子试验、盐雾子试验的顺序进行的组合式试验，其中：45.湿热暴露子试验的环境相对湿度为95％rh，环境温度为43℃，试验件表面的暴露时间为7天，46.紫外照射子试验的环境温度为55℃，试验件表面接受的紫外线辐射平均强度为60.0w/m2，照射时间为7天，47.热冲击子试验的试验过程为：试验环境升温10分钟至环境温度为149℃后，保温1小时，48.低温疲劳子试验的环境温度为-50℃，波形为等幅正弦波，加载频率为2hz，应力比为0.06，加载载荷为轴向拉拉载荷，试验最大名义应力为120mpa，49.盐雾子试验通过向试验环境内喷洒盐溶液达到试验效果，经24小时盐雾沉降后，每80cm2面积上盐雾量为1.4ml/h，盐雾子试验的环境温度为35℃，试验件表面的暴露时间为7天，第1～4天的试验环境内ph值为6.9，第5～7天的试验环境内ph值为3.7，其中，盐溶液为蒸馏水配制质量浓度为5％的氯化钠溶液，50.以上五个子试验组成一个加速腐蚀试验周期，在第二组试验件分别完成二、五、八、十个周期的加速腐蚀试验后，再测试每件试验件的重量、表面光泽度、绝缘电阻及表观检查，最后进行等幅载荷的疲劳试验，其中，疲劳试验的加载载荷为等辐正弦波，应力比为0.06，频率为8hz，试验最大名义应力为100mpa，51.完成两个试验周期后，对每件试验件的重量、表面光泽度、绝缘电阻检查结果如表1、表2、表3所示：52.表1两个试验周期后试验件重量测试表(单位：g)[0053][0054]表2两个试验周期后试验件光泽度测试表[0055][0056]表3两个试验周期后试验件绝缘电阻值测试表(单位：ω)[0057][0058]完成五个试验周期后，对每件试验件的重量、表面光泽度、绝缘电阻检查结果如表4、表5、表6所示：[0059]表4五个试验周期后试验件重量测试表(单位：g)[0060][0061]表5五个试验周期后试验件表面光泽度测试表[0062][0063]表6五个试验周期后试验件绝缘电阻测试(单位：ω)[0064][0065]完成八个试验周期后，对每件试验件的重量、表面光泽度、绝缘电阻检查结果如表7、表8、表9所示：[0066]表7八个试验周期后试验件重量测试表(单位：g)[0067][0068]表8八个试验周期后试验件涂层光泽度测试表[0069][0070]表9八个试验周期后试验件绝缘电阻测试表(单位：ω)[0071][0072]完成十个试验周期后，对每件试验件的重量、表面光泽度、绝缘电阻检查结果如表10、表11、表12所示；[0073]表10十个试验周期后试验件重量测试表(单位：g)[0074][0075]表11十个试验周期后试验件表面光泽度测试表[0076][0077]表12十个试验周期后试验件绝缘电阻测试表(单位：ω)[0078][0079]s4、通过分组试验结果，分析加速腐蚀试验对试验件的腐蚀和疲劳寿命的影响，包括以下步骤：[0080]s4-1、对比第二组各试验件，分析各个周期涂层的重量、光泽度和绝缘电阻的变化规律：[0081]对第二组试验件各个周期涂层的重量变化规律进行分析，由表1、表4、表7、表10可知：[0082]两个试验周期后，测试的试验件a1～a8重量下降值率分别是：0.017％、0.015％、0.016％、0.025％、0.023％、0.027％、0.017％、0.017％，重量下降率的均值为0.02％，[0083]五个试验周期后，测试的试验件a9～a16重量下降值率分别是：-0.0007％、-0.0003％、-0.0003％、-0.0006％、-0.0004％、-0.0004％、-0.002％、0.004％，重量下降率的均值为-0.0001％，[0084]八个试验周期后，测试的试验件a25、a26、a27、a65、a66、a67、a68重量下降率的均值为0.0026％，[0085]十个试验周期后，测试的试验件a17～a24重量下降率的均值为0.0095％，[0086]由以上数据分析可得：在前八个周期内，试验件的重量损失不明显，而第八个周期开始至第十个周期这段时间内，试验件重量下降相对于之前急剧上升，因而，从重量损失角度而言，飞机涂层在前八个周期内表现良好，而飞机服役后的第八试验周期前应作为涂层检修的最佳间点，[0087]对第二组试验件各个周期涂层的光泽度变化规律进行分析，由表2、表5、表8、表11可知：[0088]两个试验周期后，测试的试验件a1～a8光泽度下降率分别是：-1.48％、0.54％、-0.53％、7.85％、0.17％、-5.91％、6.14％、5.43％，光泽度下降率的均值为1.39％，[0089]五个试验周期后，测试的试验件a9～a16光泽度下降率分别是：3.01％、1.21％、1.25％、3.43％、1.60％、2.09％、0、3.65％，光泽度下降率的均值为2.32％，[0090]八个试验周期后，测试的试验件a25、a26、a27、a65、a66、a67、a68光泽度下降率的均值为10.16％，[0091]十个试验周期后，测试的试验件a17～a24光泽度下降率的均值为21.76％，[0092]由以上数据分析可得：在前五个周期内，试验件的光泽度损失不明显，而第五个周期开始至第十个周期这段时间内，试验件光泽度下降率相对于之前急剧上升，因而，从光泽度损失角度而言，飞机涂层在前五个周期内表现良好，而飞机服役后的第五试验周期至第八试验周期过程中应作为涂层光泽度修整的最佳间点，[0093]对第二组试验件各个周期涂层的绝缘电阻值变化规律进行分析，由表3、表6、表9、表12可知：[0094]两个试验周期后，测试的试验件a1～a8绝缘电阻值下降数量级的均值为0～0.5，[0095]五个试验周期后，测试的试验件a9～a16绝缘电阻值下降数量级的均值为0.5～1，[0096]八个试验周期后，测试的试验件a25、a26、a27、a65、a66、a67、a68绝缘电阻值下降数量级的均值为2～3，[0097]十个试验周期后，测试的试验件a17～a24绝缘电阻值下降数量级的均值约2个，[0098]由以上数据分析可得：在前五个周期内，试验件的绝缘电阻值下降数量级不明显，而第五个周期开始至第十个周期这段时间内，试验件绝缘电阻值下降数量级相对于之前下降较快，因而，从绝缘电阻值损失角度而言，飞机涂层在前五个周期内表现良好，而飞机服役后的第五试验周期至第八试验周期过程中应作为绝缘电阻值维护的最佳间点，[0099]s4-2、对比第一组试验件和分别完成二、五、八、十个周期的加速腐蚀试验后的第二组试验件的寿命，得出加速腐蚀试验对试验件疲劳寿命带来的影响。[0100]实施例2[0101]本实施例与实施例1的区别之处在于：[0102]湿热暴露子试验的环境相对湿度为90％rh，环境温度为38℃，试验件表面的暴露时间为7天，[0103]紫外照射子试验的环境温度为50℃，试验件表面接受的紫外线辐射平均强度为50.0w/m2，照射时间为7天，[0104]热冲击子试验的试验过程为：试验环境升温10分钟至环境温度为144℃后，保温1小时，[0105]低温疲劳子试验的环境温度为-55℃，波形为等幅正弦波，加载频率为2hz，应力比为0.06，加载载荷为轴向拉拉载荷，试验最大名义应力为120mpa，[0106]盐雾子试验通过向试验环境内喷洒盐溶液达到试验效果，经24小时盐雾沉降后，每80cm2面积上盐雾量为1.0ml/h，盐雾子试验的环境温度为30℃，试验件表面的暴露时间为7天，第1～4天的试验环境内ph值为6.5，第5～7天的试验环境内ph值为3.5，其中，盐溶液为蒸馏水配制质量浓度为5％的氯化钠溶液。[0107]实施例3[0108]本实施例与实施例1的区别之处在于：[0109]湿热暴露子试验的环境相对湿度为100％rh，环境温度为48℃，试验件表面的暴露时间为7天，[0110]紫外照射子试验的环境温度为60℃，试验件表面接受的紫外线辐射平均强度为70.0w/m2，照射时间为7天，[0111]热冲击子试验的试验过程为：试验环境升温10分钟至环境温度为154℃后，保温1小时，[0112]低温疲劳子试验的环境温度为-45℃，波形为等幅正弦波，加载频率为2hz，应力比为0.06，加载方向为轴向拉伸，试验最大名义应力为120mpa，[0113]盐雾子试验通过向试验环境内喷洒盐溶液达到试验效果，经24小时盐雾沉降后，每80cm2面积上盐雾量为2.0ml/h，盐雾子试验的环境温度为40℃，试验件表面的暴露时间为7天，第1～4天的试验环境内ph值为7.2，第5～7天的试验环境内ph值为4.5，其中，盐溶液为蒸馏水配制质量浓度为5％的氯化钠溶液。









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