上海飛機(jī)制造有限公司理化計(jì)量中心

0 引言

AC 7101/3是美國(guó)國(guó)家航空航天和國(guó)防合同方授信項(xiàng)目（National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program縮寫：NADCAP）對(duì)材料檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展機(jī)械性能試驗(yàn)的審核準(zhǔn)則，當(dāng)前最新版次為C版，其作為AC 7101/1的補(bǔ)充，適用于尋求對(duì)材料檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室機(jī)械性能試驗(yàn)進(jìn)行NADCAP認(rèn)證的供應(yīng)商，意在為機(jī)械性能試驗(yàn)方法建立準(zhǔn)則[1][2]。

AC 7101/3 C版全文共21個(gè)章節(jié)，其中第1-10章是對(duì)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展機(jī)械性能試驗(yàn)的通用要求，第11-21章節(jié)則是對(duì)所開(kāi)展試驗(yàn)項(xiàng)目的具體規(guī)定。審核范圍涉及實(shí)驗(yàn)室管理程序、儀器設(shè)備校準(zhǔn)與維護(hù)、溫度測(cè)量、目擊試驗(yàn)、人員培訓(xùn)以及試驗(yàn)記錄和報(bào)告等內(nèi)容；涉及項(xiàng)目包括拉伸、持久蠕變、彎曲、沖擊、壓縮、疲勞、斷裂韌性、裂紋擴(kuò)展、K-R曲線。本文主要從人員培訓(xùn)、設(shè)備控制、試樣檢查、方法標(biāo)準(zhǔn)及程序、環(huán)境控制這幾個(gè)基本要點(diǎn)出發(fā)，對(duì)NADCAP實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展機(jī)械性能試驗(yàn)的相關(guān)要求和做法進(jìn)行分析和解讀，同時(shí)提出幾點(diǎn)注意事項(xiàng)，用于提醒實(shí)驗(yàn)室在申請(qǐng)機(jī)械性能試驗(yàn)的NADCAP認(rèn)證過(guò)程中需特別關(guān)注的方面。

1 對(duì)AC 7101/3幾個(gè)基本要點(diǎn)的解讀

1.1 人員培訓(xùn)

AC 7101/3明確要求審核過(guò)程中至少核查一個(gè)項(xiàng)目的人員培訓(xùn)情況。通常情況下，從事機(jī)械性能試驗(yàn)的人員應(yīng)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)并取得資質(zhì)證書后方可上崗，培訓(xùn)內(nèi)容通常包括專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)際操作兩個(gè)部分，且應(yīng)涵蓋所用到的所有方法。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)保持有人員參加培訓(xùn)的記錄，包括培訓(xùn)有資質(zhì)的人員（師資）、被培訓(xùn)人員、培訓(xùn)日期、培訓(xùn)內(nèi)容、培訓(xùn)結(jié)果等相關(guān)記錄。

1.2 設(shè)備控制

1.2.1 設(shè)備的校準(zhǔn)

AC 7101/3給出了不同試驗(yàn)項(xiàng)目所用傳感器、引伸計(jì)的校準(zhǔn)周期，設(shè)備位移和速度的校準(zhǔn)周期以及通用類儀器設(shè)備的校準(zhǔn)周期（具體見(jiàn)AC 7101/3中表1和表2），該周期是試驗(yàn)方法和供方?jīng)]有規(guī)定時(shí)的最大允許周期。應(yīng)注意到，AC 7101/3并未給出具體的校準(zhǔn)方法。一般情況下，校準(zhǔn)方法可從相關(guān)試驗(yàn)方法或標(biāo)準(zhǔn)中找到，或由試驗(yàn)方法或標(biāo)準(zhǔn)中引出，但必須獲得相應(yīng)確認(rèn)。無(wú)論采用何種方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，量值均應(yīng)溯源至國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

除此之外，AC 7101/3專門利用一個(gè)章節(jié)的內(nèi)容對(duì)試驗(yàn)機(jī)同軸度的校準(zhǔn)做出規(guī)定。在此應(yīng)特別注意，同軸度的校準(zhǔn)應(yīng)按照ASTM E1012進(jìn)行，NADCAP不認(rèn)可國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)機(jī)的同軸度校準(zhǔn)為首次校準(zhǔn)，在拉伸狀態(tài)下進(jìn)行（對(duì)靜載壓縮試驗(yàn)無(wú)同軸度要求），后續(xù)當(dāng)試驗(yàn)機(jī)發(fā)生損壞進(jìn)行了大修等可能影響到同軸度精度時(shí)，需再次進(jìn)行同軸度的校準(zhǔn)；而對(duì)于動(dòng)載試驗(yàn)，由于同軸度對(duì)動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果影響的可能性更大，因此需要對(duì)試驗(yàn)機(jī)的同軸度進(jìn)行周期性校準(zhǔn)（通常周期為180 d），且拉壓雙向均需進(jìn)行。另外，對(duì)于需要開(kāi)展高溫試驗(yàn)的設(shè)備中含有同軸度的校準(zhǔn)時(shí)，由于校準(zhǔn)其同軸度所用的應(yīng)變裝置會(huì)受到高溫的影響，因此，其同軸度的校準(zhǔn)允許在室溫下進(jìn)行[3]。

1.2.2 設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)定期對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)，制定維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，并按照計(jì)劃實(shí)施，同時(shí)保存相關(guān)維護(hù)保養(yǎng)記錄。一般情況下，設(shè)備說(shuō)明書會(huì)有對(duì)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的相關(guān)要求，建議實(shí)驗(yàn)室根據(jù)設(shè)備說(shuō)明書要求的頻次和內(nèi)容對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。若說(shuō)明書中無(wú)相關(guān)要求，可根據(jù)設(shè)備使用頻率、設(shè)備使用狀態(tài)等實(shí)際情況合理安排維護(hù)保養(yǎng)。

1.3 試樣的檢查

通常實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建立有試樣加工所依據(jù)的圖紙，圖紙中應(yīng)對(duì)試樣的外形、尺寸、粗糙度等指標(biāo)進(jìn)行明確規(guī)定。若自身無(wú)試樣加工能力，可委托外部供應(yīng)商進(jìn)行試樣加工。無(wú)論是內(nèi)部還是外部供應(yīng)商提供的機(jī)加工試樣，實(shí)驗(yàn)室均需要根據(jù)圖紙對(duì)試樣進(jìn)行檢查并記錄，在檢查時(shí)應(yīng)著重于以下幾個(gè)方面：

（1）核查影響試驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵尺寸，例如拉伸試樣的直徑或?qū)挾鹊龋?/p>

（2）目視檢查試樣表面是否有缺陷、劃傷等；

（3）核查試樣標(biāo)示是否準(zhǔn)確、清晰，標(biāo)示的方法和位置是否會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響等。

若實(shí)驗(yàn)室委托外部供應(yīng)商進(jìn)行試樣加工，該外部供應(yīng)商也應(yīng)滿足AC7101/7的要求。若外部供應(yīng)商未經(jīng)過(guò)AC 7101/7的認(rèn)證，則實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建立程序，規(guī)定如何核查外部供應(yīng)商是否符合AC 7101/7的要求，同時(shí)對(duì)外部供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)審，評(píng)審合格后方可委托外部供應(yīng)商進(jìn)行試樣加工[4]。

1.4 方法標(biāo)準(zhǔn)及程序

不同試驗(yàn)項(xiàng)目涉及不同試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)能確保獲得所用方法標(biāo)準(zhǔn)的最新有效版本，并方便相關(guān)人員查閱。當(dāng)所用標(biāo)準(zhǔn)改版時(shí)，應(yīng)對(duì)比新舊版本的差異，評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)改版后對(duì)實(shí)驗(yàn)室所開(kāi)展項(xiàng)目的影響，并及時(shí)采取相應(yīng)措施以滿足新版的要求。

實(shí)驗(yàn)室還應(yīng)建立內(nèi)部書面程序，對(duì)于所開(kāi)展的試驗(yàn)項(xiàng)目，均應(yīng)有詳細(xì)的書面程序進(jìn)行指導(dǎo)，并且書面程序的內(nèi)容應(yīng)滿足相應(yīng)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1.5 環(huán)境控制

AC 7101/3對(duì)不同試驗(yàn)項(xiàng)目的環(huán)境條件要求也不盡相同，例如：室溫拉伸試驗(yàn)一般在10～38 ℃范圍內(nèi)進(jìn)行；對(duì)于室溫沖擊試驗(yàn)，ASTM標(biāo)準(zhǔn)推薦（20±5）℃，ISO標(biāo)準(zhǔn)要求（23±5）℃；而對(duì)于斷裂韌性試驗(yàn)，沒(méi)有特定的環(huán)境溫度或濕度要求。因此，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)具體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)或客戶要求對(duì)環(huán)境溫濕度進(jìn)行測(cè)量和記錄。

短時(shí)試驗(yàn)和長(zhǎng)時(shí)試驗(yàn)對(duì)環(huán)境溫濕度的測(cè)量要求不盡相同。對(duì)于短時(shí)試驗(yàn)，要求至少在試驗(yàn)開(kāi)始的30 min內(nèi)進(jìn)行測(cè)量并記錄；對(duì)于長(zhǎng)時(shí)試驗(yàn)，要求在施加載荷后的30 min內(nèi)測(cè)量一次，并以不超過(guò)30 min的間隔持續(xù)測(cè)量并記錄。在測(cè)量溫度時(shí)，溫度測(cè)量?jī)x器應(yīng)遠(yuǎn)離熱源或受氣流影響較大的區(qū)域，否則測(cè)得的環(huán)境溫度并不能代表設(shè)備本身所處的環(huán)境。

2 注意事項(xiàng)

NADCAP對(duì)實(shí)驗(yàn)室的審核要求極為細(xì)致和嚴(yán)苛，獲得NADCAP認(rèn)證也并非易事，在國(guó)內(nèi)每年的NADCAP認(rèn)證中都會(huì)出現(xiàn)由于供應(yīng)商準(zhǔn)備不充分而導(dǎo)致審核不通過(guò)的情況。要想順利通過(guò)NADCAP認(rèn)證，除了要滿足以上所述基本要求外，在實(shí)際審核過(guò)程中還應(yīng)特別注意一些比較容易忽視的方面。

2.1 儀器設(shè)備的校準(zhǔn)

AC 7101/3的表1和表2中給出了機(jī)械性能試驗(yàn)所用儀器設(shè)備的校準(zhǔn)周期，除了試驗(yàn)機(jī)、引伸計(jì)等的校準(zhǔn)周期應(yīng)符合表1的要求，試驗(yàn)過(guò)程中需用到的通用儀器（例如千分尺、溫濕度記錄儀等）的校準(zhǔn)周期應(yīng)滿足表2的要求之外，還應(yīng)特別注意：對(duì)于劃線機(jī)、打點(diǎn)機(jī)等定標(biāo)距設(shè)備，若該設(shè)備在定標(biāo)距的同時(shí)，還進(jìn)行了測(cè)量原始標(biāo)距長(zhǎng)度的操作，則應(yīng)認(rèn)為該設(shè)備具備千分尺/游標(biāo)卡尺的功能，則應(yīng)根據(jù)表2中千分尺/游標(biāo)卡尺的校準(zhǔn)周期要求對(duì)該設(shè)備進(jìn)行控制。

另外，有些實(shí)驗(yàn)室擁有同一廠家同一型號(hào)或不同型號(hào)的多臺(tái)試驗(yàn)機(jī)，每臺(tái)試驗(yàn)機(jī)均配備了引伸計(jì)，這些引伸計(jì)可能是通用的。在這種情況下，由于對(duì)引伸計(jì)的校準(zhǔn)通常是將其安裝在試驗(yàn)機(jī)上，通過(guò)試驗(yàn)機(jī)上的軟件或控制面板進(jìn)行取值和判斷，因此不可以將引伸計(jì)隨意安裝在任意一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上使用，而必須與對(duì)應(yīng)使用的試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)并符合要求后方可使用，這也是比較容易忽視的一個(gè)地方。

2.2 拉伸試驗(yàn)速率的選擇

對(duì)于拉伸試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)速率和控制模式的正確選擇和使用是一個(gè)容易忽視的問(wèn)題。近年來(lái)，隨著試驗(yàn)設(shè)備的更新?lián)Q代和制造技術(shù)的成熟，應(yīng)變速率的應(yīng)用越來(lái)越得到實(shí)驗(yàn)室的重視。AC 7101/3由B版升為C版后明確規(guī)定了不同材料在不同標(biāo)準(zhǔn)方法下開(kāi)展拉伸試驗(yàn)過(guò)程中的試驗(yàn)速率和控制模式的選擇。也就是說(shuō)，對(duì)于按照ASTM B557（一般指鋁合金或鎂合金材料）開(kāi)展的試驗(yàn)，在材料屈服階段可采用應(yīng)力速率控制模式，屈服后可采用橫梁位移控制直至試樣斷裂。而對(duì)于除按照ASTM B557（除了鋁合金或鎂合金以外的其他金屬材料）開(kāi)展的其他所有的拉伸試驗(yàn)，在材料屈服階段必須采用應(yīng)變速率控制模式，屈服后可采用橫梁位移控制直至試樣斷裂。通常情況下，采用應(yīng)變速率控制模式測(cè)得的材料的屈服強(qiáng)度要低于采用應(yīng)力速率控制模式測(cè)得的屈服強(qiáng)度。

2.3 對(duì)比試驗(yàn)

AC 7101/1F版的附錄B中規(guī)定了AC 7101/3各機(jī)械性能試驗(yàn)項(xiàng)目的對(duì)比試驗(yàn)（這里稱：ROUND ROBIN）頻次要求，其中包括了內(nèi)部試驗(yàn)人員的ROUND ROBIN以及試驗(yàn)設(shè)備間的ROUND ROBIN，有的項(xiàng)目為每2 a一次，如拉伸試驗(yàn)；有的項(xiàng)目為每5 a一次，如斷裂韌性試驗(yàn)；有的項(xiàng)目無(wú)需開(kāi)展ROUND ROBIN，如沖擊試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室除了需要按照該表格的頻次要求開(kāi)展試驗(yàn)人員和設(shè)備的ROUND ROBIN之外，還應(yīng)特別注意一點(diǎn)：對(duì)于從未參加過(guò)ROUND ROBIN的新入職的員工，除了應(yīng)取得項(xiàng)目合格證以外，建議還應(yīng)根據(jù)ROUND ROBIN程序與已參加過(guò)ROUND ROBIN的員工進(jìn)行人員比對(duì)并合格后方可開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)。

2.4 實(shí)驗(yàn)室程序

AC 7101/3中的很多條款都明確說(shuō)明需將條款要求落實(shí)到實(shí)驗(yàn)室程序中，以對(duì)試驗(yàn)人員進(jìn)行指導(dǎo)。例如10.3節(jié)規(guī)定實(shí)驗(yàn)室程序中需有標(biāo)準(zhǔn)化的修約方法，11.4.4節(jié)規(guī)定實(shí)驗(yàn)室程序需對(duì)引伸計(jì)的選擇進(jìn)行指導(dǎo)。對(duì)于這些有明確要求的，務(wù)必在實(shí)驗(yàn)室程序中有所體現(xiàn)。而對(duì)于沒(méi)有明確說(shuō)明有書面程序的，例如11.4.2節(jié)規(guī)定在試驗(yàn)開(kāi)始前和結(jié)束后對(duì)試驗(yàn)夾具進(jìn)行目視檢查，11.4.7節(jié)規(guī)定作為試驗(yàn)過(guò)程的一部分，需復(fù)查拉伸曲線等，也應(yīng)酌情考慮將這些條款要求落實(shí)到實(shí)驗(yàn)室程序中，以確保試驗(yàn)人員明確相關(guān)要求，正確開(kāi)展工作。

2.5 試驗(yàn)記錄和報(bào)告

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)按照客戶要求、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范要求以及試驗(yàn)過(guò)程中用于確定試驗(yàn)結(jié)果的信息等來(lái)形成試驗(yàn)記錄。試驗(yàn)記錄應(yīng)是最原始的，在試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)形成，且不應(yīng)有轉(zhuǎn)移。試驗(yàn)記錄內(nèi)容應(yīng)盡可能全面、完整，不遺漏任何細(xì)節(jié)，便于追溯整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程，能夠有證據(jù)表明該過(guò)程得到了實(shí)施，且能夠確保使用試驗(yàn)記錄中的信息生成試驗(yàn)報(bào)告。一般情況下，試驗(yàn)記錄中的信息應(yīng)不少于試驗(yàn)報(bào)告的信息。

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)按照客戶要求、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范要求等信息來(lái)形成試驗(yàn)報(bào)告?？蛻羲蟮摹⑾嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范所要求的信息必須在試驗(yàn)報(bào)告中有所體現(xiàn)。

2.6 評(píng)審前準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)進(jìn)行充分的準(zhǔn)備以迎接審核員的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審。首先應(yīng)根據(jù)AC 7101/3第2.5節(jié)的要求準(zhǔn)備一份設(shè)備及其能力表，以供評(píng)審時(shí)提交審核員。第2.5節(jié)中規(guī)定了表格中需包含的內(nèi)容，但對(duì)于表格的格式，未進(jìn)行明確規(guī)定。一般情況下，可參考AC 7101/3 B版第2頁(yè)的表格。除此之外，實(shí)驗(yàn)室還應(yīng)根據(jù)審核范圍做好如下準(zhǔn)備工作：

（1）待審試驗(yàn)項(xiàng)目涉及的以往出具的試驗(yàn)報(bào)告、原始記錄以備查；

（2）試驗(yàn)儀器設(shè)備的溯源證書和維護(hù)保養(yǎng)記錄，確保儀器設(shè)備處于受控狀態(tài)；

（3）人員資質(zhì)情況；

（4）ROUND ROBIN完成情況；

（5）準(zhǔn)備符合要求的試樣，用于目擊試驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

迄今為止，國(guó)內(nèi)已有多家實(shí)驗(yàn)室通過(guò)了AC 7101/3 的NADCAP認(rèn)證[5]。隨著國(guó)內(nèi)航空工業(yè)的不斷發(fā)展以及民用飛機(jī)制造和轉(zhuǎn)包生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，會(huì)有越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)室尋求NADCAP的認(rèn)證，以提高自身的水平和競(jìng)爭(zhēng)力，滿足行業(yè)需要[6]。本文對(duì)AC 7101/3做了較為淺顯的分析和解讀，同時(shí)提出了評(píng)審時(shí)需特別關(guān)注的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)，以期對(duì)所有準(zhǔn)備NADCAP認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室有所幫助，促進(jìn)國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和航空工業(yè)的發(fā)展。

[1]PRI.AC 7101A General Requirements for the Nadcap Materials Testing Laboratory Accreditation Program[S].Warrendale：2008.

[2]PRI.AC 7101/1F Audit Criteria for Materials Testing Laboratories General Requirements for All Laboratories[S].Warrendale：2014.

[3]ASTM Committee E28.ASTM E1012-14 Standard Practice for Verification of Testing Frame and Specimen Alignment Under Tensile and Compressive Axial Force Application[S].West Conshohocken：ASTM International，2014.

[4]PRI.AC7101/7C Audit Criteria For Materials Testing Laboratories-Mechanical Testing Specimen Preparation[S].Warrendale：2011.

[5]劉樂(lè)，劉明粉.Nadcap航空特種工藝認(rèn)證項(xiàng)目分析及建議[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2013（2）：29-31+35.

[6]李彩云.Nadcap認(rèn)證在國(guó)際民用飛機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中的重要作用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（27）：252.