李 琨，張樂(lè)樂(lè)，童斌斌，龐河臨，陳 彤，張攀輝

(1.西安電爐研究所有限公司，陜西 西安 710061； 2.陜西省四主體一聯(lián)合電爐工程技術(shù)中心，陜西 西安 710061；3.中冶電爐工程技術(shù)中心，陜西 西安 710061)

系統(tǒng)精度測(cè)試是一種現(xiàn)場(chǎng)比較的方法，即對(duì)儀器、導(dǎo)線、傳感器讀數(shù)或值以及測(cè)試儀器、導(dǎo)線、傳感器的校準(zhǔn)讀數(shù)或值進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)比較，從而確定測(cè)量溫度誤差是否滿足技術(shù)要求[1]。進(jìn)行系統(tǒng)精度測(cè)試的目的是確保爐子所有控制區(qū)的控制系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)的精度滿足生產(chǎn)要求。目前比較常用的測(cè)量系統(tǒng)精度的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有BAC 5621K、CPS 8100D及AMS2750F等。本文主要對(duì)AMS2750F展開(kāi)分析。

AMS2750F涵蓋了金屬材料熱處理所用設(shè)備的高溫測(cè)定要求。主要包括對(duì)系統(tǒng)精度試驗(yàn)和溫度均勻性測(cè)量等的技術(shù)要求，其中規(guī)范系統(tǒng)精度測(cè)試是生產(chǎn)質(zhì)量?jī)?yōu)良產(chǎn)品的必要要求之一[2]。

1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

AMS2750《Pyrometry》，美國(guó)宇航材料標(biāo)準(zhǔn)，是航空系統(tǒng) Nadcap 認(rèn)證的重要依據(jù)。AMS2750經(jīng)歷了 A、B、C、D、E、F等版本變更，現(xiàn)行版本為F版，涉及內(nèi)容有溫度傳感器、儀表、熱處理工藝設(shè)備、系統(tǒng)精度校驗(yàn)、爐溫均勻性測(cè)量、記錄、管理等，對(duì)每一部分內(nèi)容均有詳細(xì)規(guī)定，也是我國(guó)對(duì)外轉(zhuǎn)包生產(chǎn)的重要依據(jù)[3-4]。AMS2750F高溫測(cè)量于2020年6月正式發(fā)布，是在AMS2750D—2005和AMS2750E—2012基礎(chǔ)上進(jìn)行的經(jīng)驗(yàn)匯集和技術(shù)革新，其目的是推動(dòng)技術(shù)和工程科學(xué)狀態(tài)前進(jìn)。內(nèi)容上更新了記錄儀器的分辨率要求，使用百分比代替數(shù)字公差。同時(shí)對(duì)華氏溫度與攝氏溫度從“℉(℃)”改為“℉ 或℃”，對(duì)英制與SI測(cè)量單位從“英制單位(SI 單位)”改為“英制單位或 SI 單位”。

2 AMS2750F系統(tǒng)精度測(cè)試

系統(tǒng)精度測(cè)試(SAT)是為了保證熱處理爐所有控制區(qū)域的控制系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)的精度，也就是說(shuō)，除超溫報(bào)警傳感器及其系統(tǒng)不用進(jìn)行系統(tǒng)精度測(cè)試外，其余傳感器及其系統(tǒng)均需進(jìn)行系統(tǒng)精度測(cè)試。系統(tǒng)精度測(cè)試中應(yīng)特別注意的是測(cè)試溫度允差、測(cè)試周期、測(cè)試傳感器及測(cè)試過(guò)程記錄[5]。筆者認(rèn)為，根據(jù)工藝需要更換儀表后，不論儀表是否已檢定合格，均應(yīng)重新進(jìn)行系統(tǒng)精度測(cè)試，這一點(diǎn)往往很容易被忽視。

3 關(guān)鍵點(diǎn)解讀

AMS2750經(jīng)歷數(shù)年的變革、修訂，迎來(lái)了AMS2750F—2020版航空航天材料規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此版本已完成技術(shù)更改，解決了先前版本中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，更加具有先進(jìn)性和科學(xué)性。由于本次修訂完全重寫(xiě)了AMS2750F，因此，在使用新標(biāo)準(zhǔn)之前，對(duì)其中一些關(guān)鍵點(diǎn)的解讀是必不可少的。同時(shí)，與歷史版本的對(duì)比，更加有利于對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)的快速解讀和學(xué)習(xí)。本文數(shù)據(jù)、結(jié)果均取自標(biāo)準(zhǔn)原意及作者個(gè)人解讀和整理，僅供參考。

3.1 爐子等級(jí)劃分及儀表類(lèi)型要求

3.1.1 爐子等級(jí)劃分

如果沒(méi)有專(zhuān)門(mén)規(guī)定，爐子等級(jí)應(yīng)滿足所處理材料管理規(guī)范中確立的溫度均勻性要求。儀表類(lèi)型是根據(jù)為控制、記錄或指示所需溫度而使用的儀表等級(jí)來(lái)定義的。AMS2750F、AMS2750E和AMS2750D中對(duì)爐子等級(jí)的劃分比較統(tǒng)一。AMS2750F中規(guī)定為溫度均勻性公差(℉或℃)，其余二者為溫度均勻性范圍(℉或℃), 在描述上有所不同，但在本質(zhì)上是相同的。表1按照AMS2750F—2020中的規(guī)范要求進(jìn)行書(shū)寫(xiě)。

表1 AMS2750 爐子等級(jí)劃分

3.1.2儀表類(lèi)型要求

AMS2750F儀表類(lèi)型分類(lèi)要求見(jiàn)表2。

表2 AMS2750F儀表類(lèi)型分類(lèi)要求

AMS2750F要求，儀表類(lèi)型從左到右按質(zhì)量降序順序來(lái)排列，即A優(yōu)于B等；超溫保護(hù)傳感器也可用作記錄傳感器，其呈現(xiàn)了A型或C型儀表的最熱位置，或者在適當(dāng)位置用作為D+型的附加記錄傳感器。

AMS2750E爐子儀器類(lèi)型劃分要求見(jiàn)表3。

表3 AMS2750F儀表類(lèi)型分類(lèi)要求

AMS2750D中對(duì)儀表類(lèi)型的要求與AMS2750E中基本一致，此處不再贅述。

3.2 SAT精度允差

SAT是對(duì)傳感器、延長(zhǎng)線(和連接器)和儀器的組合誤差或修正量的總和的評(píng)估，系統(tǒng)精度允差是按照爐溫均勻性等級(jí)劃分的， SAT 差值應(yīng)記錄為：受試傳感器系統(tǒng)(儀器/延長(zhǎng)線/傳感器)的讀數(shù)與 SAT 傳感器和 SAT儀器的修正讀數(shù)(在設(shè)定溫度采用 SAT 傳感器和 SAT 儀器修正系數(shù)進(jìn)行過(guò)代數(shù)修正之后)之間計(jì)算的差值。表4為各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)精度測(cè)試最大允差的規(guī)定。

表4 系統(tǒng)精度測(cè)試最大允差規(guī)定

從表4中可以看出：三者對(duì)零件爐與原材料爐系統(tǒng)精度測(cè)試最大允差的規(guī)定相差不大，但AMS2750F相較于前兩個(gè)版本在技術(shù)規(guī)定上更加嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、和先進(jìn)。AMS2750F與AMS2750E相較于AMS2750D增加了對(duì)制冷和淬火設(shè)備系統(tǒng)精度測(cè)試最大SAT允差的規(guī)范[3]。此外，上述最大允許 SAT 差值，都是以較大的(℉或℃，或讀數(shù)的百分比)為準(zhǔn)，這也是三者相統(tǒng)一的地方。系統(tǒng)精度最大允差數(shù)據(jù)均來(lái)源于已出版的AMS2750技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，精確度上存在細(xì)微差別，但本質(zhì)一樣。

3.3 測(cè)試周期

系統(tǒng)精度測(cè)試周期同樣是按照爐溫均勻性等級(jí)進(jìn)行劃分，并且按照儀表類(lèi)型進(jìn)行細(xì)分，表5所示的表達(dá)方式均引用標(biāo)準(zhǔn)原有字詞，存在個(gè)別字詞差異，但表達(dá)的含義相同。如D、E、F三個(gè)版本中對(duì)測(cè)試周期的表達(dá)分別為：正常的SAT間隔、正常系統(tǒng)精度測(cè)試間隔、正常SAT間隔。

表5 各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)精度測(cè)試周期

3.4 測(cè)試傳感器要求

系統(tǒng)精度測(cè)試對(duì)測(cè)量傳感器同樣具有嚴(yán)格要求，本節(jié)主要匯總了AMS2750F、AMS2750E和AMS2750D中對(duì)測(cè)量傳感器的技術(shù)要求和校準(zhǔn)周期，由表6可知,各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)精度測(cè)試傳感器的技術(shù)要求和校準(zhǔn)周期間略有差別，也接受具有同等或更好校準(zhǔn)精度的傳感器。使用RTD時(shí)，應(yīng)按照ME1137 或 IEC 60751 中給出的 A 級(jí)公差要求。

表6 各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試傳感器的技術(shù)要求和校準(zhǔn)周期

3.5 記錄儀器分辨率要求

AMS2750D版、E版及F版中對(duì)圖表紙的最高度數(shù)和最大圖表記錄增量要求是一致的，但在數(shù)字儀器的可讀性上卻大有差別。表7匯總了AMS2750D、E、F版系統(tǒng)精度測(cè)試對(duì)記錄儀器分辨率的要求。

表7 記錄儀器分辨率要求

結(jié)合表7和各標(biāo)準(zhǔn)[1，2，5]可知：AMS2750 D版中規(guī)定的是爐子圖紙記錄儀表的分辨力而非分辨率，數(shù)字式儀表的可讀性為1℉(1 ℃)；AMS2750E版中規(guī)定數(shù)字式儀表的可讀性應(yīng)達(dá)到1℉或1 ℃，而AMS2750F版中則對(duì)數(shù)字儀器的可讀性要求更加嚴(yán)格，精確度達(dá)到了0.1℉ 或 0.1 ℃。除此之外，E、F版本中對(duì)制冷和淬火設(shè)備的記錄儀器分辨率做出了具體要求，而D版中對(duì)此部分內(nèi)容未作要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)AMS2750F新標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)精度測(cè)試中爐子等級(jí)劃分、儀表類(lèi)型要求、系統(tǒng)精度允差、測(cè)試周期、測(cè)試傳感器及儀器分辨率的解讀，可以發(fā)現(xiàn)，新版本AMS2750F標(biāo)準(zhǔn)相比歷史D、E版本在內(nèi)容上發(fā)生了一定的改進(jìn)和升級(jí)。因此，在生產(chǎn)管理質(zhì)量體系認(rèn)證過(guò)程中，選擇正確、合適的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作為熱處理爐質(zhì)量評(píng)價(jià)依據(jù)是非常有必要的。

AMS2750是航空系統(tǒng) Nadcap 認(rèn)證的重要依據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)綜合參數(shù)測(cè)試儀進(jìn)行整體多參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，解決企業(yè)測(cè)試儀器儀表溯源的難題，節(jié)約成本，降低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也為企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)提供了依據(jù)和技術(shù)支持。