AIM型厨房烤箱安装螺栓的重新设计

胡先龙 胡仲才 张晓蕾

摘要：介绍了一种替代AIM公司烤箱螺栓的螺丝设计思路，解决了AIM型烤箱易腐蚀、难以拆卸的问题。烤箱螺栓的替代以基于等强度设计并提高了螺栓的抗锈蚀能力为原则，寻找到一种抗腐蚀能力强、易拆卸且强度高于原紧固件的螺栓。

关键词：烤箱；螺栓；替换；抗腐蚀

Keywords：oven；strew；alternative；corrosion resistance

1 设计背景

南航737NG机队大多选型AIM公司的厨房设备，AIM型厨房设备的烤箱的安装螺栓安装在厨房工作台面下。由于厨房工作台面是潮气以及旅客配餐汤汁的聚集地，形成一种极易腐蚀的工作环境。水汽与汤汁往往顺着夹缝渗入安装孔，造成螺栓的电化学腐蚀。AIM型烤箱原装螺栓是一种低合金钢材料表层镀镉的螺栓，当镀镉层遭到破坏后，裸露的铁基材料直接暴露在腐蚀环境中，腐蚀就会加剧。腐蚀产物往往附着在螺栓表面造成螺栓与安装孔机体直接黏着在一起，导致螺栓的拆卸困难。另外，原烤箱螺杆为沉头内十字槽螺钉，在反复拆装过程中极其容易损坏槽口，造成十字头螺刀打滑，如图1所示。

飞机烤箱设备可靠性并不高，大数据显示，几乎每隔24个月烤箱就会出现按键失效或者排风系统故障导致的内部电路跳闸等情况。航线中经常会出现在短停或航后更换烤箱设备的情况。如果恰好碰到一个需要更换的烤箱且其安装螺钉锈蚀，机务人员会感觉非常棘手。锈蚀的螺栓极难拆装，如果需要拆除一个刀口槽磨损且锈蚀的螺栓，基本都是采取破坏拆除法。首先需要像拆铆钉一样使用气钻钻掉螺钉沉头部分，然后用锯条插入烤箱与台面的缝隙锯断螺杆，最后使用气冲冲出断裂的螺杆。整个拆卸过程可能耗时7～8工时，且对操作手法要求非常高，稍有偏差就会破坏安装孔。这是由于安装孔为纸蜂窝结构，而螺钉为合金钢材料，在钻头进给过程中，钻头中心会自动向软的材料偏移。机务人员在需要特殊拆装烤箱螺杆时都会小心不去破坏螺钉的内衬孔内壁，避免造成二次破坏。即便如此，本机队每年因此而造成的维修损失仍不下数万元。此外，烤箱因故障保留会影响旅客配餐，也给航空公司客舱服务间接造成了影响。

2 替代螺栓设计方案的适航认证

为了从源头上解决这个问题，决定进行烤箱替代螺栓的设计。为此，需要解决两方面问题：1）替代的螺栓需符合适航要求；2）替代的螺栓应拆卸快捷，抗腐蚀性能好，强度满足要求。

螺栓标准规格与种类浩如烟海，常见有BAC、MS、AN等，飞机上安装的螺栓必须经过相应的批准。需要在种类繁多的螺栓标准中找到合适的材料并得到认证。

工作中发现，货舱地板螺钉处于极端潮气聚集地，但是货舱地板螺钉却从未发生腐蚀。查阅相关资料，发现地板螺钉材料为Ti-6Al-4V，该材料有着出色的抗腐蚀性能和高的比强度，被广泛应用于航空领域。内十字沉头螺栓的刀口槽在反复拆装过程中容易磨损，还会造成工具打滑。而六角螺栓可以使用套筒拆卸，工具不会打滑，且可以承受更大的扭力矩。综合以上两点要求，查阅所有BAC、MS、AN的紧固件标准，最終选定BACB30NM 系列六角头螺栓，Ti-6Al-4V材料制造，抗拉强度为160KSI，最高使用温度为450℉。烤箱原螺栓件号为MS24693S108，直径为4/16，抗拉强度为125KSI。因此，无论是从强度还是抗腐蚀性能来说，BACB30NM系列螺栓都优于原螺栓。

基于以上情况，将两种螺栓材质性能加以对比并上报波音公司，最终波音于2015年1月1日以SR3-3064324604批准此替代方案，我公司将波音SR上报AIM厂家，厂家经过两个月论证后，于2015年 3月17日发布新的服务信函，批复了我们的整体替代方案（见图2）。

3 埋头窝修理垫片的使用

原AIM厨房螺钉为埋头螺栓，在原安装面板下表面为埋头凹陷窝结构，不能直接安装六角螺栓。为保证安装时六角头不至于凹陷，需要用到埋头窝修理垫片。查阅波音结构手册以及波音图纸，有一种波音标准埋头窝修理垫片66-2955-4可以配合螺栓一起使用，如图3所示。

4 改装成果

南航湖北公司于2015年7月开始对执管飞机符合构型的AIM烤箱原安装螺栓进行了整体更换，截至2019年7月，在航线以及定检维修中再未发生一起因烤箱螺栓锈蚀而需要破坏拆装的案例。在航线短停的40分钟能够轻松完成烤箱设备的更换任务，整个烤箱拆装过程简单、快捷、方便。原烤箱螺栓腐蚀性问题以及难以拆装问题得到彻底解决。每年可为公司节省人力和航材成本数万元。鉴于其实用价值，可在行业内推广使用。

参考文献

[1] Boeing.D634A210 B737-800 Structural Repair Manual，Rev 64[Z]. 2018-11-10.

[2] Boeing. Boeing Part Standard-BACB30NM，Revision BC 22[Z]. 2018-3.

[3] Boeing. Drawing 66-2955[Z].