飛機(jī)客艙塑料裝飾件損壞的常見原因及處理方法

宗法忠，龐洪躍，董智敏

（廣州飛機(jī)維修工程有限公司，廣東廣州 510470）

飛機(jī)客艙塑料裝飾件損壞的常見原因及處理方法

宗法忠，龐洪躍，董智敏

（廣州飛機(jī)維修工程有限公司，廣東廣州 510470）

飛機(jī)客艙裝飾件大部分為塑料件，安裝及使用不當(dāng)極易造成損壞，裝飾件損壞后無法修理，只能更換。通過對塑料裝飾件的內(nèi)應(yīng)力、擠壓應(yīng)力開裂、環(huán)境應(yīng)力開裂、人為因素?fù)p壞的分析，找出裝飾件損壞的主要原因，提出相應(yīng)的解決辦法，延長塑料裝飾件的使用壽命。

客艙塑料裝飾件;客艙維修;裝飾件損傷類型;應(yīng)力分析

塑料件以其質(zhì)輕，化學(xué)性穩(wěn)定，不易銹蝕，耐沖擊性好等優(yōu)點(diǎn)，被作為民航客艙的主要裝飾件。隨著中國民航業(yè)的飛速發(fā)展，各大航空公司機(jī)隊(duì)數(shù)量與日俱增，新機(jī)型不斷引進(jìn)，新型的裝飾件不斷提升飛機(jī)客艙環(huán)境水平。如今，客艙裝飾環(huán)境已經(jīng)成為衡量客艙級別的重要標(biāo)準(zhǔn)。客艙塑料裝飾件耐熱性差，熱膨脹率大，易變形，易老化，加之使用環(huán)境復(fù)雜多變，經(jīng)常出現(xiàn)應(yīng)力破損，出現(xiàn)不可維修的隱患。大批量的更換，成為客艙維護(hù)工作者頭疼的問題，更增加了航空公司維修成本，如何延長民航客艙塑料裝飾件的使用壽命成為客艙維修工作急需解決的問題。通過對客艙塑料裝飾件的損壞原因及解決辦法進(jìn)行分析探索，以延長塑料裝裝飾件的使用壽命。

1 塑料裝飾件內(nèi)應(yīng)力損壞原因及處理方法

1．1 塑料內(nèi)應(yīng)力破壞機(jī)理

塑料內(nèi)應(yīng)力是指在塑料熔融加工過程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素影響而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力實(shí)質(zhì)是熔融加工過程冷卻階段不能立即恢復(fù)到與環(huán)境條件相適應(yīng)的平衡構(gòu)象，出現(xiàn)凍結(jié)的高彈形變，并以位能形式貯存在塑料制品中。在各種客艙環(huán)境條件下，這種被迫的不穩(wěn)定的構(gòu)象將向自由的穩(wěn)定的構(gòu)象轉(zhuǎn)化，位能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芏尫拧．?dāng)大分子鏈間的作用力和相互纏結(jié)力承受不住這種動能時(shí)，內(nèi)應(yīng)力平衡即遭到破壞，塑料制品就會產(chǎn)生應(yīng)力開裂及翹曲變形等現(xiàn)象。

1．2 塑料內(nèi)應(yīng)力類型

依引起內(nèi)應(yīng)力的原因不同，內(nèi)應(yīng)力分為取向內(nèi)應(yīng)力和冷卻內(nèi)應(yīng)力。［1］

1）取向內(nèi)應(yīng)力

取向內(nèi)應(yīng)力是塑料熔體在流動充模和保壓補(bǔ)料過程中，大分子鏈沿流動方向排列定向構(gòu)象被凍結(jié)而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。取向的大分子鏈凍結(jié)在塑料制品內(nèi)也就意味著其中存在未松弛的可逆高彈形變，所以說取向應(yīng)力就是大分子鏈從取向構(gòu)象力圖過渡到無取向構(gòu)象的內(nèi)力。

2）冷卻應(yīng)力

冷卻內(nèi)應(yīng)力是塑料制品在熔融加工過程中因冷卻定型時(shí)收縮不均勻而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。尤其是對厚壁塑料制品，塑料制品的外層首先冷卻凝固收縮，其內(nèi)層可能還是熱熔體，這樣芯層就會限制表層的收縮，導(dǎo)致芯層處于壓應(yīng)力狀態(tài)，而表層處于拉應(yīng)力狀態(tài)。帶金屬嵌件的塑料制品，由于金屬與塑料的熱脹系數(shù)相差較大，容易形成收縮不一均勻的內(nèi)應(yīng)力。

1．3 內(nèi)應(yīng)力損壞原因分析

1）取向內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的開裂原因分析

塑料裝飾件存在一些不規(guī)則壁厚及尺寸，所以利用模具加工時(shí)，塑料件在冷卻成型的過程中，不可避免的會產(chǎn)生不均勻取向內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)存在不均勻內(nèi)應(yīng)力的成品塑料裝飾件投入使用后，由于內(nèi)部分子鏈構(gòu)形的不規(guī)則改變，不均勻取向應(yīng)力將會表現(xiàn)出來，在壁厚的過渡處及拐角位置將發(fā)生開裂現(xiàn)象。

2）冷卻內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的開裂原因分析

客艙塑料裝飾件的使用條件有嚴(yán)格限制，在設(shè)計(jì)過程中考慮到受力因素，會在塑料件的受力較大部分鑲嵌一些金屬，以保證強(qiáng)度。但是，由于金屬材料的膨脹系數(shù)小于塑料的膨脹系數(shù)，在冷卻成型過程中，塑料受冷收縮，會把金屬材料會緊緊貼住塑料表面。在過渡處便產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，在裝機(jī)后，加之長時(shí)間外力的作用，便會在塑料裝飾件與金屬件的連接處產(chǎn)生裂痕。

1．4 處理方法

1）改善塑料制品的形狀和尺寸設(shè)計(jì)

在具體設(shè)計(jì)塑料制品時(shí)，應(yīng)遵循這樣的原則：制品外形應(yīng)盡可能保持連續(xù)性，避免銳角、直角、缺口及突然擴(kuò)大或縮小，邊緣處應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。對于壁厚相差較大的部位，應(yīng)設(shè)計(jì)成壁厚盡可能均勻的制件，對不均勻壁厚，要進(jìn)行合理過渡。

2）合理設(shè)計(jì)金屬嵌件

塑料與金屬的熱膨脹系數(shù)相差5－10倍，因而帶金屬嵌件的塑料制品在冷卻時(shí)，兩者形成的收縮程度不同，因塑料的收縮比較大而緊緊抱住金屬嵌件，在嵌件周圍的塑料內(nèi)層受壓應(yīng)力，而外層受拉應(yīng)力作用，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。

3）塑料制品上孔的巧妙合理設(shè)計(jì)

塑料制品上孔的形狀、孔數(shù)及孔的位置都會對內(nèi)應(yīng)力集中程度產(chǎn)生很大的影響。為避免應(yīng)力開裂，切忌在塑料制品上開設(shè)棱形、矩形、方形或多邊形孔（WEBER座椅扶手裝飾板上耳機(jī)插孔為方形）。應(yīng)盡可能開設(shè)圓形孔，其中橢圓形孔的效果最好，并應(yīng)使橢圓形孔的長軸平行于外力作用方向。

2 塑料件擠壓應(yīng)力開裂的原因分析及處理方法

擠壓應(yīng)力是因擠壓而引起的應(yīng)力。部件在受到外力的作用下，在擠壓面及壓力作用面上產(chǎn)生內(nèi)力來與擠壓力平衡，由于塑料材料自身的延展特性，在擠壓的過程中擠壓面便會發(fā)生形變。裝飾件長期受擠壓應(yīng)力的影響，會在擠壓面產(chǎn)生疲勞裂痕。

2．1 擠壓應(yīng)力開裂原因分析

為保正客艙美觀性，絕大部分塑料裝飾件在固定的過程中會避免緊固件裸露在外，所以，裝飾件的緊固主要靠硬質(zhì)塑料裝飾件環(huán)抱薄壁塑料裝飾件，利用緊固件在不易被看到的位置緊固硬質(zhì)塑料件的方式實(shí)現(xiàn)緊固的。當(dāng)硬質(zhì)裝飾件受力時(shí)，薄壁裝飾件不可避免的會受力，加之薄壁裝飾件尺寸不合格及安裝不到位等因素，會在固定處產(chǎn)生擠壓變形，造成擠壓開裂。

下面我們以常見的座椅扶手裝飾板為例，利用CATIA軟件對裝飾板所受擠壓應(yīng)力進(jìn)行分析。［2］

1）約束裝飾件兩個(gè)側(cè)面，如圖1所示。

圖1 模擬裝機(jī)狀態(tài)約束裝飾件兩個(gè)側(cè)面示意圖

2）對座椅扶手裝飾板進(jìn)行建模。利用三維零件形式，模擬零件在安裝后的受力環(huán)境，達(dá)到對零件的受力分析，如圖2所示。

圖2 經(jīng)濟(jì)艙扶手裝飾板三維零件圖

3）對約束后裝飾板施加應(yīng)力。通過對裝飾板的兩個(gè)側(cè)面的約束，裝飾板的前端面便成為了受力面，對受力面施加50N的力，以此來模擬乘客在乘坐飛機(jī)時(shí)對座椅扶手所施加的壓力。

利用軟件把零件分解成若干個(gè)應(yīng)力塊可以發(fā)現(xiàn)，紅圈內(nèi)的位置發(fā)生了嚴(yán)重的形變，零件長期存在于這種環(huán)境便會發(fā)開裂，造成零件損壞，如圖3所示。

圖3 裝飾板前端受應(yīng)力后發(fā)生的形變示意圖

2．2 應(yīng)對擠壓應(yīng)力的處理方法

1）及時(shí)與生產(chǎn)廠家溝通反饋，提高塑料裝飾件尺寸合格率

因零件尺寸不合格導(dǎo)致而產(chǎn)生擠壓應(yīng)力積累的損壞，需要及時(shí)將安裝過程中發(fā)現(xiàn)的問題做詳細(xì)的記錄，諸如裝飾件涉及的手冊章節(jié)號、座椅的類型、裝飾件件號、批號，在不斷的反饋過程中，使廠家件的生產(chǎn)工藝和標(biāo)準(zhǔn)得以提高。

2）提高維修人員業(yè)務(wù)素質(zhì)

提高維修人員正確使用手冊的能力，使維修人員在安裝裝飾件時(shí)能嚴(yán)格按章手冊標(biāo)準(zhǔn)去施工，避免安裝位置不合理。

3 環(huán)境應(yīng)力開裂的原因分析及處理方法

環(huán)境應(yīng)力開裂（ESC）是塑料樹脂當(dāng)有應(yīng)力存在下受化學(xué)試劑作用發(fā)生的降解現(xiàn)象，最終導(dǎo)致塑料組分的損壞。這是一種溶劑誘導(dǎo)型的破壞，是化學(xué)試劑和機(jī)械應(yīng)力協(xié)同作用發(fā)生的裂解。最新研究表明，塑料零部件破損，其中25%屬于環(huán)境應(yīng)力開裂。

3．1 環(huán)境應(yīng)力開裂原因分析

化學(xué)試劑滲透到分子結(jié)構(gòu)并損害了塑料聚合物鏈的內(nèi)分子力，從而加快分子斷裂。如在對客艙進(jìn)行清潔的時(shí)候，會利用酒精、丙酮等化學(xué)試劑進(jìn)行清潔，裝飾件總是直接與液態(tài)活性化學(xué)試劑接觸，微觀缺損點(diǎn)或應(yīng)力集中點(diǎn)便會被活性化學(xué)試劑腐蝕，造成超越單行形變的脆性斷裂。多重開裂、平滑開裂、纖維伸展、交錯(cuò)斷裂均與外界環(huán)境或溶劑影響有間接關(guān)系。［3］

3．2 損壞的機(jī)械原因

機(jī)械損壞類似于蠕變損壞，它包括流體吸收、塑性化、細(xì)紋出現(xiàn)、紋裂擴(kuò)展和最終破壞。化學(xué)試劑吸收越快，聚合越易開裂，隨之而來的塑料破損。這種加速作用結(jié)果顯著縮短初期開裂的時(shí)間，縮短了最終破損時(shí)間。

3．3 應(yīng)對環(huán)境應(yīng)力的處理方法

設(shè)立分析小組，進(jìn)一步避免溶及機(jī)械作用造成的各種形式的斷裂，加強(qiáng)工作人員裝配工藝，減小內(nèi)應(yīng)力及機(jī)械原因造成的蠕變累計(jì)斷裂。記錄日常裝飾件損壞原因，與生產(chǎn)廠家保持溝通與反饋，通過改變塑料添加劑，提高塑料件的抗腐蝕抗溶劑影響性能。

4 人為因素導(dǎo)致塑料件損壞原因分析及處理方法

4．1 人為因素導(dǎo)致塑料件損壞的原因

客艙塑料裝飾件主要使用在旅客座椅，廚房，廁所以及PSU等區(qū)域，這些區(qū)域也是旅客或機(jī)組使用最頻繁的區(qū)域，因此造成的塑料裝飾件損傷故障也極其頻繁，造成上述位置的塑料件損傷主要原因如下。［4］

1）座椅裝飾件部分旅客在使用旅客座椅功能的過程中，造成的裝飾件的破損。

2）在維修過程尺寸、配鉆等不精準(zhǔn)的國產(chǎn)件的大量應(yīng)用，使工作者進(jìn)行二次加工，造成裝飾件的開裂。

3）現(xiàn)代民航客機(jī)以單通道和雙通道的飛機(jī)多見，且過道位置狹窄。空勤、地勤人員在工作和清潔過程中勢必會出現(xiàn)刮碰破壞。

4）在施工過程中，裝飾件的安裝大量使用緊固件，由于安裝時(shí)的裝配應(yīng)力過大，造成安裝孔周圍的裂縫，勢必會對整個(gè)裝飾件帶來損傷。

4．2 應(yīng)對上述人為原因造成損傷的處理方法

1）大修過程和航線維護(hù)過程嚴(yán)格安裝手冊的施工要求，正確拆裝各裝飾件。嚴(yán)格按照部件維修手冊的要求，正確使用各種清潔劑，避免對裝飾件的化學(xué)腐蝕減緩造成的材料的老化。

2）加強(qiáng)對旅客使用客艙設(shè)施的指引，尤其是對公務(wù)艙和頭等艙旅客功能的使用指引。

3）針對國產(chǎn)裝飾件存在的質(zhì)量問題，建議工程技術(shù)人員建立的質(zhì)量缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，定時(shí)與廠家反饋產(chǎn)品質(zhì)量問題。

4）對安裝施工過程中，建議設(shè)立獨(dú)立的工作間和平臺，改變座椅擺放在地板上的現(xiàn)狀，設(shè)立工作平臺，方便復(fù)雜位置緊固件的拆裝，減少拆裝過程的力矩導(dǎo)致應(yīng)力損傷的問題。

5）針對空勤和地勤工種施工的問題，建議增加服務(wù)手冊對客艙設(shè)施的重點(diǎn)保證條款。延長客艙設(shè)施的使用壽命。

5 結(jié)束語

文章重點(diǎn)論述了客艙裝飾件的常見損壞原因及應(yīng)對方法，旨在通過分析總結(jié)，對一些常見的損壞原因探索應(yīng)對方法，客艙裝飾件在滿足適航的前提下，使其使用壽命獲得延長，節(jié)省航空維修成本。同時(shí)，提高客艙內(nèi)裝飾功能的完整性，提高客艙維修的質(zhì)量，提升航空公司提服務(wù)質(zhì)量。

［1］徐宏文．應(yīng)力分析［M］．北京：科學(xué)出版社，2004．

［2］高志華，劉國濤，郭圣路．CATIA V6從入門到精通［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2008．

［3］張克惠．塑料材料學(xué)［M］．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2005．

［4］張麗，謝春訊．客艙設(shè)備運(yùn)行及管理［M］．北京：旅游教育出版社，2007．

［編校：鄧桂萍］

Aircraft Cabin Plastic Decorative Parts’Common Damage Reasons and Countermeasures

ZONG Fazhong，PANG Hongyue，DONG Zhiming
（Guangzhou Aircraft Maintenance Engineering Co．ltd，Guangzhou Guangdong 510470）

Sincemost of the aircraft cabin decorative parts are plastic，an improper installation and use easily causess the damage，and also the damage parts cannot be repaired，but only replaced．This article，through the analysis of decorative plastic parts＇extrusion stress，stress cracking，environmental stress cracking，damage due to human factors，finds out the main causes of the damage of decorative parts，proposes solutions so as to extend the service life of the plastic decorative parts．

aircraft cabin decorative parts;cabinmaintenance;damage types of decorative parts; stress analysis

V267+．4

A

1671－9654（2012）02－043－04

2012－05－18

宗法忠（1983－），男，山東德州人，研究方向?yàn)槊窈斤w機(jī)客艙維修及工藝。