A320型客機(jī)曲面壁板墻紙鋪設(shè)成型工藝探討

宗法忠，張秉科，吳劍兵

（廣州飛機(jī)維修工程有限公司，廣東 廣州 510470）

A320型客機(jī)客艙曲面壁板墻紙鋪設(shè)成型后，墻紙表面會(huì)出現(xiàn)不同程度的缺陷，本文通過對(duì)缺陷的造成原因進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)造成缺陷的各種可能原因進(jìn)行深入的分析和探討，力求在施工工藝方面獲得能提高鋪設(shè)此類墻紙質(zhì)量的方法。

1 A320曲面壁板墻紙成型常見故障及成因

客艙曲面壁板上的墻紙表面材料為一層Tedlar層（聚氟乙烯PVF），有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)出優(yōu)良的耐老化性，此外墻紙?zhí)赜械睦熳冃蔚奶匦阅軌蜃寜埑尚陀谌S曲面壁板的表面。然而在墻紙成型于曲面壁板后，墻紙表面會(huì)出現(xiàn)諸如類似褶皺、破損、鼓泡等現(xiàn)象，極大的影響墻紙的成型質(zhì)量。下面試著對(duì)墻紙成型后表現(xiàn)的不同種類的缺陷及各自成因展開探討。

類褶皺現(xiàn)象及成因分析:類似褶皺現(xiàn)象，即在真空成型的過程中因墻紙的拉伸變形導(dǎo)致的墻紙變形黏連的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因?yàn)閴埨熳冃蔚牟痪鶆?，溫度效果不夠時(shí)易造成墻紙的褶皺現(xiàn)象；另外作用在墻紙兩端的壓力不同，一邊高一邊低同樣會(huì)造成墻紙表面褶皺的現(xiàn)象。

破損現(xiàn)象及成因：墻紙?jiān)跓嵴婵粘尚瓦^程里墻紙會(huì)出現(xiàn)破損現(xiàn)象，這種現(xiàn)象主要因應(yīng)力集中所致。常出現(xiàn)的位置是橢圓形的窗框位，主要是在制作減壓孔時(shí)損傷墻紙致使拉伸形變時(shí)產(chǎn)生破損。

壁板折斷現(xiàn)象及成因：復(fù)合材料體在外載荷的作用下，出現(xiàn)應(yīng)力集中導(dǎo)致的一種破損。通常這種折斷很少發(fā)生，只是偶爾會(huì)在修理過的窗框位置出現(xiàn)。

修理復(fù)合材料時(shí)使用的粘接劑本身的性能對(duì)粘接強(qiáng)度的影響，粘接工藝也是影響復(fù)合材料強(qiáng)度的一個(gè)因素，比如粘接時(shí)的工作環(huán)境、粘接尺寸、表面處理等都會(huì)對(duì)粘接強(qiáng)度造成影響，在外載荷的作用下這些位置出現(xiàn)了折斷，如圖1所示。

圖1 曲面壁板出現(xiàn)折痕

鼓泡現(xiàn)象及成因：墻紙鼓泡是在墻紙和面板間形成一個(gè)類似鼓起的泡，這主要是因?yàn)閴埡捅诎彘g存留的空氣無法遁出，當(dāng)漏噴膠時(shí)該區(qū)域會(huì)出現(xiàn)空氣的存留，在加溫加壓時(shí)空氣無處溢流而導(dǎo)致的墻紙鼓泡；另一個(gè)原因可能是在墻紙形變的過程中不同部位對(duì)墻紙的拉伸形變要求不同，在拉伸形變較大的區(qū)域，溫度上升了可是拉伸所需要的拉力不足，就造成粘接膠的性能變化導(dǎo)致墻紙和壁板間產(chǎn)生了空氣形成鼓泡。

對(duì)一架C4檢中A320客機(jī)客艙翻新中出現(xiàn)故障墻紙數(shù)量及類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

表1 故障數(shù)量

在表1中可以看出曲面壁板墻紙鋪設(shè)成型后墻紙表面缺陷較多，需要對(duì)這種損傷進(jìn)行分析判斷并找出應(yīng)對(duì)方法。

2 曲面壁板維修施工工藝探討

曲面壁紙板的維修質(zhì)量，直接影響墻紙成型效果。所以對(duì)壁板進(jìn)行正確的維修就變得尤為重要。

2.1 曲面壁板常見損傷

曲面壁板屬于復(fù)合材料層壓板，其主要用于客艙區(qū)域。客艙側(cè)壁板就是這種類型的曲面壁板。

帶有墻紙的曲面壁板，使用過程中常由物理和化學(xué)的原因造成墻紙表面出現(xiàn)破損。去除破損墻紙后，復(fù)合材料層壓板常發(fā)現(xiàn)存在破損現(xiàn)象。表2列出曲面壁板出現(xiàn)問題的類型及其產(chǎn)生的原因。

表2 各種類型損傷原因表

表2中所提到的各種典型損傷會(huì)對(duì)墻紙的鋪設(shè)產(chǎn)生很大的影響，所以在更換曲面壁板墻紙時(shí)需要對(duì)壁板進(jìn)行檢查和修理。

2.2 曲面壁板的維修

當(dāng)壁板出現(xiàn)損傷時(shí)需要對(duì)損傷區(qū)域進(jìn)行判斷，然后根據(jù)不同的損傷類型進(jìn)行維修。

2.2.1 損傷類型的判斷

(1) 壁板表面損傷無裂紋

這種損傷的界定是明確的數(shù)值要求，損傷位置距離壁板的邊緣不能大于50.80mm；損傷位置距離支架最大允許距離為101.60mm；損傷區(qū)域的直徑為不能超10.16mm；面板表面損傷數(shù)量最多不能超過十處；損傷允許的最大面積為103.22cm2；缺陷之間的最小允許距離為20.32mm。

(2) 裂紋在壁板的表面

這種損傷的界定是有嚴(yán)格要求的，損傷位置距離壁板邊緣不能超過50.80mm；損傷位置距離支架最大允許距離為101.60mm；裂紋的最大尺寸不能超過30.48mm；面板上的裂紋處不能多于兩處；裂紋之間的距離最小為20.32mm。

(3) 單一表面損傷并且傷及蜂窩狀材料

損傷位置距離壁板邊緣不能超過50.80mm；損傷位置距離支架最大允許距離為101.60mm；裂紋的最大尺寸不能超過30.48mm；面板上的裂紋處不能多于兩處；缺陷之間的最小距離不能超過60.96mm。

(4) 單或雙面表面破損與蜂窩狀材料破損

這種損傷的界定是有嚴(yán)格要求的，損傷位置距離壁板邊緣不能超過50.80mm；損傷位置距離支架最大允許距離為101.60mm；損傷區(qū)域的最大直徑不能超過101.60mm；壁板表面損傷處不能超過1處。

2.2.2 損傷區(qū)域的維修施工

對(duì)表面損傷無裂紋的損傷修理，需清潔損傷區(qū)域并涂上樹脂并室溫下固化，用砂紙打磨使修理區(qū)域與部件外形一致，用更細(xì)的砂紙打磨表面。

對(duì)裂紋在壁板表面的損傷修理，需清潔損傷區(qū)域并填充樹脂，待室溫固化后用砂紙打磨使修理區(qū)域與部件外形一致，用更細(xì)的砂紙打磨表面，不要傷到周邊纖維層。

對(duì)損傷到蜂窩芯的修理，需去除損傷的壁板和蜂窩芯，對(duì)修理區(qū)域進(jìn)行型面加工，更換蜂窩芯并鋪層修理，真空固化，表面修理。

第一，創(chuàng)建一個(gè)VI，在前面板上放置圖形顯示控件中的波形圖和Express XY圖，默認(rèn)的橫縱坐標(biāo)就可以，并將他們分別再?gòu)?fù)制兩個(gè)以作為顯示波形和頻譜。

對(duì)穿透的損傷類型進(jìn)行修理，需去除損傷的蒙皮和蜂窩芯，對(duì)修理區(qū)域進(jìn)行型面加工，準(zhǔn)備更換蜂窩芯并鋪層修理，真空固化并檢查修理效果，表面修理。

2.3 曲面壁板維修的耗材及施工要點(diǎn)

為獲得理想的維修效果，需徹底清潔曲面壁板損傷區(qū)域及周邊。使用的清潔劑主要包括異丙醇等溶劑。修理曲面壁板所使用的耗材基體材料主要是樹脂，增強(qiáng)材料主要是玻璃纖維織物，另外還有一些輔助材料，比如分離膜、透氣棉、真空袋膜等。

用不起毛的棉布蘸少量清潔劑，擦拭墻紙和曲面壁板表面，用干的擦拭紙擦去表面多余的清潔劑，擦拭方向?yàn)閱我环较?。清潔目的是為提高面板表面與墻紙表面的粘接性能。

墻紙鋪設(shè)需使用熱敏膠BOSTIK 7132及固化劑BOSCODUR 24T，按16:1的體積比進(jìn)行調(diào)配。為提高噴涂效果，通常會(huì)在配好的粘接膠中添加一定比例的MEK溶劑，保證噴涂效果。

3 曲面壁板墻紙成型施工工藝探討

用于鋪設(shè)曲面壁板的墻紙是一種薄且不帶膠的墻紙，在使用時(shí)需在其背面和壁板上分別刷涂或噴涂接觸膠。

本文以Schneller廠家生產(chǎn)的牌號(hào)為S1201為鋪設(shè)成型研究對(duì)象，同時(shí)對(duì)其展開施工工藝的介紹。

主要施工工具有風(fēng)筒和氣動(dòng)噴槍。墻紙的鋪設(shè)：粘接膠噴涂完后在室溫下靜置時(shí)間15分鐘后進(jìn)行墻紙的鋪設(shè)。鋪設(shè)時(shí)先將墻紙工整的鋪設(shè)在壁板表面，確保墻紙不出現(xiàn)褶皺然后根據(jù)壁板曲面輪廓，在不加溫的情況下用手輕輕的將墻紙和壁板粘接，之后用加溫槍對(duì)墻紙表面加熱，使粘接膠獲得溫度進(jìn)而在墻紙和壁板表面產(chǎn)生分子擴(kuò)散力，將墻紙粘在壁板表面。鋪設(shè)時(shí)需特別關(guān)注溫度和壓力的搭配，在墻紙發(fā)軟時(shí)及時(shí)對(duì)表面施加壓力確保墻紙粘接牢固。

減壓孔的制作（圖2）：熱真空成型時(shí)為獲取墻紙表面的真空壓力，大多在窗框位置制作減壓孔。根據(jù)窗框大小確定減壓孔的大小，制作減壓孔避免損失墻紙。

圖2 減壓孔

檢查成型后的墻紙：取出成型后的工件并檢查表面墻紙成型鋪設(shè)質(zhì)量

窗框位置墻紙反包（圖3）：借助熱風(fēng)筒包邊窗框位置的墻紙。

圖3 窗口位墻紙翻邊

4 提高墻紙成型質(zhì)量的工藝探討

墻紙?jiān)谡婵粘尚蜋C(jī)內(nèi)借助溫度、壓力的作用粘接到壁板表面，如何獲得更好的獲得墻紙成型質(zhì)量，值得探討。

固定燈組真空成型機(jī)是一款飛機(jī)側(cè)壁板墻紙成型設(shè)備，利用真空壓力和紅外輻射加熱的方式，用于多種型號(hào)飛機(jī)壁板墻紙鋪設(shè)工作。設(shè)備主要由加溫設(shè)備、壓膜設(shè)備、抽真空設(shè)備及控制系統(tǒng)組成。

曲面壁板通常存放在支撐模具的中部，面板和支撐模具之間放置通氣棉和真空砂。確保面板得到均勻的支撐力。

4.1 墻紙成型施工要點(diǎn)探討

墻紙成型施工時(shí)曲面壁板放置在密閉的膠膜腔內(nèi)并給以溫度和壓力，加溫方式為紅外線燈泡，加壓方式為真空泵抽取空氣形成真空負(fù)壓。

將手工鋪設(shè)好的曲面壁板放置在真空床內(nèi)，確?；⌒兔姘宓氐撞拷佑|面不能出現(xiàn)懸空，然后將膠膜框緩慢放置到真空床正上方，接著將熱電偶導(dǎo)線擺在覆蓋曲面壁板的最低位置，將真空床推至加熱箱下開始加溫加壓，墻紙成型后待冷卻至30攝氏度后卸去真空負(fù)壓，如圖4所示。

圖4 成型過程圖

損傷類型和部位的不同對(duì)熱成型所需壓力和溫度提出不同的要求，需根據(jù)面板修復(fù)情況來匹配溫度、壓力及其作用時(shí)間。在大量的施工經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上總結(jié)出A320型客艙曲面壁板墻紙成型時(shí)的溫度、壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖5所示。

圖5 加溫加壓曲線圖

4.2 提高墻紙成型質(zhì)量的工藝初探

4.2.1 曲面壁板維修工藝創(chuàng)新

在長(zhǎng)期的維修過程中發(fā)現(xiàn)，損傷區(qū)域面積的大小和損傷的位置對(duì)成型墻紙時(shí)所需的壓力溫度有影響。所以在修理過程中會(huì)根據(jù)損傷的類型和位置，設(shè)計(jì)不同的修補(bǔ)型面。一般會(huì)將損傷區(qū)域的修補(bǔ)型面做成圓形以提高修理質(zhì)量。

4.2.2 曲面壁板窗框位置開減壓孔

為使墻紙表面獲得足夠且均勻壓力，嘗試在窗框位置處開出不同形狀和尺寸的減壓孔讓墻紙?jiān)诖翱蛭恢毛@得充足的形變。實(shí)踐證明這種方法能讓墻紙?jiān)诖翱蛭恢毛@得預(yù)期的成型效果。

4.2.3 溫度和壓力的控制

在總結(jié)大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值并反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，獲得能夠較好成型A320型墻紙的真空壓力和溫度以及時(shí)間的匹配數(shù)值，具體見表3。

表3 溫度壓力時(shí)間匹配數(shù)據(jù)表圖

4.2.4 創(chuàng)新工藝對(duì)墻紙鋪設(shè)成型的直接影響以一架飛機(jī)38塊側(cè)壁板墻紙更換為例，損傷板材的數(shù)據(jù)為零，具體見表4。

表4 墻紙損傷分類數(shù)據(jù)表

5 結(jié)論

在整個(gè)A320弧面壁板墻紙鋪設(shè)的過程里面，通過不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并嘗試新的施工方法，得出能有效提高墻紙成型質(zhì)量的方法，即通過制作修補(bǔ)型面、在墻紙上做減壓孔、匹配溫度壓力等方法，來提高成型的質(zhì)量和效率，初步解決以往墻紙成型時(shí)出現(xiàn)的不同問題。