孔令利，成亦飛，賀瑞軍，田 野，郝軍軍

(北京航空材料研究院，北京 100095)

航空航天材料領(lǐng)域的美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)(Society of Automotive Engineers，SAE)的航宇材料規(guī)范(AMS)標(biāo)準(zhǔn)，是以科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)正向形成機(jī)制，提高了標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量水平，成為國(guó)際先進(jìn)材料標(biāo)準(zhǔn)的典型代表，被譽(yù)為航空航天材料領(lǐng)域的“全球性標(biāo)準(zhǔn)”。目前，AMS標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于全球范圍內(nèi)航空飛行器零件、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)及政府采購(gòu)，也是我國(guó)航空材料研制、生產(chǎn)和使用參照的重要標(biāo)準(zhǔn)。AMS2750作為AMS標(biāo)準(zhǔn)體系的質(zhì)量控制和工藝范疇的關(guān)鍵基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎指導(dǎo)或應(yīng)用于所有國(guó)際宇航材料熱處理的高溫測(cè)量過(guò)程控制。該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋溫度傳感器、儀表、熱處理設(shè)備、系統(tǒng)精度校驗(yàn)、爐溫均勻性測(cè)量、記錄、管理等方面的內(nèi)容[1-3]。

AMS2750航空航天材料規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷七個(gè)版本的修訂，見(jiàn)表1。最新版本為AMS2750G，是在AMS2750F發(fā)布兩年后完成更新并在2022年6月發(fā)布。通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化，刪除了過(guò)時(shí)內(nèi)容(特別是模擬儀表的相關(guān)要求)，解決了歷史版本中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，突顯出該標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性和科學(xué)性。該標(biāo)準(zhǔn)在航空器制造行業(yè)多被認(rèn)可，并作為NADCAP熱處理過(guò)程審核的重要依據(jù)，因此有必要對(duì)新版標(biāo)準(zhǔn)修訂內(nèi)容進(jìn)行解析，以提高對(duì)AMS2750G標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)。對(duì)于本文所整理的數(shù)據(jù)、結(jié)果均摘錄標(biāo)準(zhǔn)原文和部分內(nèi)容并結(jié)合作者個(gè)人理解，僅供參考。

表1 AMS2750現(xiàn)行與歷史版本

1 主要修訂內(nèi)容

標(biāo)準(zhǔn)AMS2750G共有8章內(nèi)容，其中第l章范圍，第2章引用文件，第3章技術(shù)要求，第4章質(zhì)量保證條款，第5章交付準(zhǔn)備，第6章確認(rèn)，第7章拒收，第8章備注。第2章分為兩條，第1條為使用文件；第2條為定義，也是主要內(nèi)容，對(duì)主要修訂內(nèi)容進(jìn)行了整理，詳見(jiàn)表2。

表2 AMS2750G第2章的修訂內(nèi)容

第3章內(nèi)容最多，也是主要修訂的章節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)AMS2750G中的第3章共分為8節(jié)，其中3.1溫度傳感器，3.2儀器，3.3熱處理設(shè)備，3.4系統(tǒng)精確度測(cè)試(SAT)，3.5溫度均勻性測(cè)試(TUS)，3.6實(shí)驗(yàn)室爐，3.7記錄，3.8數(shù)據(jù)修約。第3章技術(shù)要求的主要修訂內(nèi)容詳見(jiàn)表3。

表3 AMS2750G第3章的修訂內(nèi)容

在標(biāo)準(zhǔn)AMS2750G中，涉及傳感器、校準(zhǔn)、儀表、系統(tǒng)精確度測(cè)試(SAT)、溫度均勻性測(cè)試(TUS)等方面共計(jì)21份表，是本標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容并多有修訂，主要的修訂內(nèi)容詳見(jiàn)表4。

表4 AMS2750G中表格修訂內(nèi)容

2 修訂內(nèi)容的解析

2.1 傳感器配置和精度的修訂

傳感器配置的修訂內(nèi)容，首先將耐熱合金材質(zhì)傳感器C型熱電偶加入標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)C型傳感器的材質(zhì)為鎢錸合金，最高使用溫度為2300 ℃，但其精度誤差較大(標(biāo)準(zhǔn)中要求滿足±4.4 ℃或±1%的較大者)，限制了使用范圍。其次是在廉金屬類型中新增加的M型熱電偶，該類型傳感器在國(guó)內(nèi)較少使用，僅個(gè)別國(guó)家在使用；對(duì)于常用的貴金屬熱電偶如R型、S型和B型，標(biāo)準(zhǔn)要求在首次使用前應(yīng)滿足高精度(R型和S型為±0.6 ℃或 ±0.1%，B型為±0.25%)，才能用作SAT、TUS、控制和記錄的傳感器，同時(shí)也備注說(shuō)明在用作正常生產(chǎn)狀態(tài)的R型、S型和B型熱電偶精度可略微放寬，即：R型和S型為±1.5 ℃或±0.25%，B型為±0.5%。在負(fù)載傳感器方面，要求只有在高于260 ℃才對(duì)其使用情況進(jìn)行記錄；如果需要將負(fù)載熱電偶點(diǎn)焊到零件、模擬零件或散熱塊上時(shí)，要求負(fù)載熱電偶使用溫度不得高于1100 ℃。對(duì)于傳感器的封裝，則是新增加了一種礦物絕緣金屬護(hù)套帶有外露連接測(cè)量接頭的非易耗型封裝，該種封裝在真空爐中被廣泛應(yīng)用。

2.1 儀表和熱處理設(shè)備配置的修訂

標(biāo)準(zhǔn)AMS2750G中規(guī)定所有控制、記錄及超溫報(bào)警表都必須為數(shù)字儀表，因此將涉及模擬型的控制器、記錄儀的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了去除，如：原標(biāo)準(zhǔn)AMS2750F中表7備注(2)模擬儀表的最小靈敏度要求，表8記錄儀表的分辨率要求，表9記錄儀表打印及走紙速度要求，表10模擬數(shù)字記錄儀表的分類。數(shù)字記錄儀的可讀性應(yīng)為0.1 ℃，如果現(xiàn)有設(shè)備配置的數(shù)字記錄儀可讀性為1 ℃則允許使用到2023年6月，同時(shí)應(yīng)滿足其最大校準(zhǔn)精度為±1 ℃或溫度讀數(shù)的±0.2%(取四舍五入較小整數(shù))。配置的數(shù)字記錄儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的計(jì)時(shí)功能也需校準(zhǔn)，每年至少一次，精度應(yīng)達(dá)到±1 min/h，校準(zhǔn)測(cè)試時(shí)間可≤1 h，并將測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)換為±1 min/h。工藝過(guò)程數(shù)據(jù)記錄是確保工藝執(zhí)行滿足工藝文件要求的關(guān)鍵證據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)AMS2750G中對(duì)過(guò)程記錄要求也進(jìn)行了修訂，即記錄儀器應(yīng)自動(dòng)記錄零件或原材料在熱處理設(shè)備中的全過(guò)程數(shù)據(jù)，當(dāng)負(fù)載傳感器出現(xiàn)斷開(kāi)不能傳輸負(fù)載數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)有其他符合工藝要求的客觀證據(jù)；過(guò)程記錄數(shù)據(jù)收集應(yīng)至少為每個(gè)記錄傳感器在每個(gè)過(guò)程中收集六個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，記錄溫度數(shù)據(jù)間隔不超過(guò)10 min，數(shù)據(jù)記錄間隔應(yīng)足以證明符合冷卻速率要求。

對(duì)于熱處理設(shè)備的修訂內(nèi)容較少，其中本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定熱處理設(shè)備是指在控制溫度下對(duì)各種材料的任何容器，如高壓釜、爐子、烘箱、淬火和制冷設(shè)備、鹽浴、熱壓機(jī)等進(jìn)行熱處理，并首次將淬火設(shè)備列入熱處理設(shè)備；標(biāo)準(zhǔn)要求淬火設(shè)備應(yīng)在工作區(qū)最高溫度、最低溫度或高低溫兩處配置溫度記錄系統(tǒng)(傳感器和記錄儀表)。

2.3 熱處理設(shè)備SAT和TUS的修訂

熱處理設(shè)備的SAT是確保所有控制區(qū)的控制系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)的精度，滿足生產(chǎn)要求的關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)目。測(cè)試方法分為比較法、替代法和赦免，由于替代法和赦免要滿足的條件相對(duì)較多，因此在實(shí)際熱處理生產(chǎn)中較為常見(jiàn)是比較法，即對(duì)儀器、導(dǎo)線、傳感器讀數(shù)或數(shù)值以及測(cè)試儀器、導(dǎo)線、傳感器的校準(zhǔn)讀數(shù)或數(shù)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。在實(shí)際應(yīng)用中一旦某種SAT方法被應(yīng)用，則在之后應(yīng)始終如一采用涵蓋測(cè)試過(guò)程的具體實(shí)施程序。在三種方法中比較法基本未變，替代法部分進(jìn)行修訂，其中規(guī)定負(fù)載傳感器在高于260 ℃只能使用一次，在低于260 ℃時(shí)傳感器的更換時(shí)間≤SAT間隔，用于控制和記錄傳感器沒(méi)有溫度限制更換時(shí)間≤SAT間隔?；砻獠糠謩t是在結(jié)果記錄部分補(bǔ)充了對(duì)于不在內(nèi)部執(zhí)行替代SAT需要確定代理機(jī)構(gòu)并獲授權(quán)和批準(zhǔn)的要求。

熱處理設(shè)備的TUS是在熱處理爐達(dá)到熱平衡前后，使用校準(zhǔn)過(guò)的儀器裝置和熱傳感器對(duì)工作區(qū)溫度變化進(jìn)行一系列測(cè)試，溫度變化是相對(duì)于爐膛中的傳感器而不是爐子設(shè)定點(diǎn)溫度，在熱處理爐有效加熱區(qū)內(nèi)的溫度相對(duì)于設(shè)定溫度的變化。標(biāo)準(zhǔn)AMS2750G中TUS共分為17項(xiàng)條款，其中修訂部分主要在體積法測(cè)試內(nèi)容部分，具體規(guī)定在初始和周期性 TUS 期間，方形或矩形工作區(qū)邊角傳感器或圓柱形工作區(qū)的外圍傳感器測(cè)量連接位置尺寸應(yīng)位于工作區(qū)的末端；對(duì)于采用的測(cè)試方法變化時(shí)，則恢復(fù)初始TUS間隔直到完成所需數(shù)量的連續(xù)成功周期性測(cè)試后改為正常測(cè)試間隔；在矩形或方形工作區(qū)內(nèi)頂點(diǎn)位置或圓柱形工作區(qū)的外圍(頂部/底部或前/后)位置的TUS傳感器發(fā)生失效，則導(dǎo)致整體TUS不合格。此外，在鋁真空釬焊設(shè)備開(kāi)展TUS時(shí)，裝載的工裝、散熱板和鋁合金材料應(yīng)盡量符合實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)。

3 結(jié)論

1)標(biāo)準(zhǔn)AMS2750《高溫測(cè)量》修訂后，條款內(nèi)容變化不大，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與F版相同。

2)傳感器增加耐熱合金材質(zhì)C型和廉金屬M(fèi)型，為熱處理設(shè)備控制、記錄、SAT、TUS傳感器的選擇種類更加豐富。新版標(biāo)準(zhǔn)已不允許使用模擬類型的控制和記錄儀表并要求全部配置數(shù)字型儀表，對(duì)數(shù)據(jù)記錄要求進(jìn)行了細(xì)化也更加嚴(yán)格。

3)熱處理設(shè)備SAT和TUS部分修訂內(nèi)容不多，其中SAT主要在替代法部分、TUS主要在體積法測(cè)試內(nèi)容部分進(jìn)行了部分修訂。