GJB 1951–1994在飛機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

劉久戰(zhàn) 王洪業(yè) 衛(wèi)二冬

（中航工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）公司，陜西 西安 710089）

GJB 1951–1994《航空用優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼棒規(guī)范》是目前我國飛機(jī)制造企業(yè)采用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)之一。

GJB 1951–1994發(fā)布的目的主要是取代YB674–73，對(duì)航空行業(yè)所采用的結(jié)構(gòu)鋼鋼棒從材料標(biāo)準(zhǔn)角度進(jìn)行統(tǒng)一。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)29個(gè)牌號(hào)的結(jié)構(gòu)鋼鋼棒的狀態(tài)、冶煉方法、化學(xué)成分、力學(xué)性能、內(nèi)部組織、工藝性能、規(guī)格尺寸以及公差、表面質(zhì)量、試驗(yàn)方法、訂貨內(nèi)容等作了規(guī)定，基本上解決了現(xiàn)階段各類飛機(jī)型號(hào)設(shè)計(jì)中所用大部分結(jié)構(gòu)鋼鋼棒的標(biāo)準(zhǔn)使用問題。然而，GJB 1951–1994仍存在很多不方便飛機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用的問題，分析和解決這些問題對(duì)于其他航空材料標(biāo)準(zhǔn)的制定、應(yīng)用必將產(chǎn)生積極的意義和深遠(yuǎn)的影響。

1 GJB 1951–1994應(yīng)用簡介

GJB 1951–1994中有18個(gè)牌號(hào)在西飛公司生產(chǎn)的各類軍用飛機(jī)、民用飛機(jī)上采用，如45A鋼棒、30CrMnSiA鋼棒、30CrMnSiNi2A鋼棒、40CrNiMoA鋼棒、12CrNi3A鋼棒、50CrVA鋼棒等。這些材料主要用于諸如連接螺栓、連桿、重要軸類零件、重要承力的鍛件等。長期以來，GJB1951–1994一直是西飛公司各類國產(chǎn)型號(hào)飛機(jī)所用結(jié)構(gòu)鋼零件設(shè)計(jì)、采購、驗(yàn)收以及生產(chǎn)中最重要的依據(jù)性文件之一。該標(biāo)準(zhǔn)基本上滿足了現(xiàn)階段西飛公司各類型號(hào)飛機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)方面對(duì)這些材料的基本需求。有了此標(biāo)準(zhǔn)，材料的選用、材料的大批量生產(chǎn)和穩(wěn)定供應(yīng)有了根本的保證，材料的生產(chǎn)、驗(yàn)收有了共同依據(jù)，材料的質(zhì)量也有了很大的提高。

2 GJB 1951–1994在飛機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的問題及分析

雖然GJB 1951–1994基本解決了現(xiàn)階段在各類飛機(jī)型號(hào)設(shè)計(jì)中大部分結(jié)構(gòu)鋼鋼棒的標(biāo)準(zhǔn)使用問題，但GJB 1951–1994在使用中仍存在很多不方便飛機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用的問題，該標(biāo)準(zhǔn)與國外發(fā)達(dá)國家同類型的材料標(biāo)準(zhǔn)（如美國的AMS材料標(biāo)準(zhǔn)、ASTM標(biāo)準(zhǔn)）還存在很大差距，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)和版次給設(shè)計(jì)選用帶來不便

標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)是一份標(biāo)準(zhǔn)的身份代碼，除非特殊需要，一般不列出標(biāo)準(zhǔn)的名稱和具體的版次字母，生產(chǎn)中一般執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)的最新版次。然而根據(jù)其他類似標(biāo)準(zhǔn)這幾年的修訂或者升版經(jīng)驗(yàn)，這些標(biāo)準(zhǔn)修訂或者升版后的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)一般變?yōu)椤癎JB XXXXA–YYYY”，編號(hào)中的“A”為版次信息，而“YYYY”為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的年代號(hào)，這也就是說，如果GJB 1951–1994在2011年修訂或者升版后，其標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)會(huì)變成GJB 1951A–2011，如果僅從數(shù)字字母的組合對(duì)比來看，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)與先前上一版的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)截然不同，對(duì)使用者（尤其是檢驗(yàn)人員）來說顯然就是兩份不同的文件。如果說采購部門必須采購符合“GJB 1951A–2011”的材料，那么生產(chǎn)部門領(lǐng)到的材料必然是符合“GJB 1951A–2011”的材料，原先圖樣或者文件中引用的“GJB 1951–1994”將不能采用符合“GJB 1951A–2011”的材料。除非這些圖樣或文件將原先標(biāo)注的“GJB 1951–1994”改為“GJB1951A–2011”，或者采用諸如代料等手續(xù)來另外進(jìn)行規(guī)定。前一種處理方法的結(jié)果必然是將圖樣或者文件中含有“GJB 1951–1994”的地方全都更改為“GJB 1951A–2011”，工作量很大；后一種處理方法的結(jié)果必然帶來很多額外工作。還有，如果設(shè)計(jì)人員不更改這些圖樣或文件，庫房很有可能已沒有符合“GJB 1951–1994”的材料，零件將沒有可用材料。當(dāng)然，問題遠(yuǎn)沒有結(jié)束，如果“GJB 1951A–2011”又升版了，假如變成了“GJB 1951B–2015”，如果原先的相關(guān)圖樣或者文件仍然有效，同樣的工作又需要重復(fù)。

2.2 材料中技術(shù)要求規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容過于復(fù)雜，不利于設(shè)計(jì)選材和標(biāo)注

GJB 1951–1994中對(duì)每個(gè)牌號(hào)的鋼棒都有狀態(tài)、冶煉方法、內(nèi)部組織、超聲波檢驗(yàn)、訂貨內(nèi)容等方面的規(guī)定。但這些相應(yīng)規(guī)定中可供選擇的余地較多，如果材料選用者對(duì)所選的材料的這些要求不進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，就很有可能造成設(shè)計(jì)意圖與實(shí)際采購或者使用材料之間出現(xiàn)偏差。就此我們不妨從以下幾個(gè)方面分別說明。

2.2.1 狀態(tài)

GJB 1951–1994中對(duì)鋼棒狀態(tài)的描述是在“1.3分類”中描述的。該條款的內(nèi)容如下：

1.3 分類

1.3.1 鋼棒按交貨狀態(tài)分為：

a. 鍍制、軋制和冷拉；

b. 鍛樹，軋制和冷拉后熱處理（正火，退火，回火或正火+回火）。

鋼棒的交貨狀態(tài)應(yīng)在合同中注明。

1.3.2 鋼棒接使用加工方法分為：

a. 壓力加工用鋼；

b. 切削加工用鋼。

鋼棒的使用加工方法必須在合同中注明，未注明者按切削加工用鋼。

1.3.3 鋼棒按表面狀態(tài)分為：

a. 鍛制或軋制表面；

b. 玲拉表面；

c. 酸洗或噴砂表面；

d. 剝皮表面；

e. 車光或銀亮鋼表面。

訂貨合同未注明時(shí)，熱壓力加工用鍛軋制鋼棒按酸洗或噴砂表面，切削加工用鋼按鍛制或軋制表面，其它要求必須在合同中注明。

分析以上條款內(nèi)容，我們不難發(fā)現(xiàn)，材料選用者必須規(guī)定材料的交貨狀態(tài)、使用加工方法、表面狀態(tài)，并且必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中1.3條款規(guī)定的具體內(nèi)容進(jìn)行有效的選擇。但到底怎樣選擇呢？1.3.1交貨狀態(tài)規(guī)定了“鍛制、軋制和冷拉”或者“鍛制、軋制和冷拉后熱處理（正火、退火、回火或正火+回火）”兩種情況，當(dāng)然，這并不是說材料選用者只需要把其中一種情況直接標(biāo)注在圖樣中就可以了。鍛制、軋制和冷拉是不同的棒材加工方式，而正火、退火、回火或正火+回火又是不同的熱處理方式，對(duì)同一個(gè)牌號(hào)、同一個(gè)規(guī)格的鋼棒，采用不同的加工方式以及不同熱處理或者不進(jìn)行熱處理，所花費(fèi)的成本以及所得材料的內(nèi)部組織、硬度、表面質(zhì)量是截然不同的。因此，必須對(duì)所要求的鋼棒指明具體的加工方式以及具體熱處理方式，材料制造商才有可能提供給用戶相應(yīng)的材料。然而，簡單排列組合計(jì)算就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些交貨狀態(tài)之間的組合結(jié)果會(huì)有15種之多，這么多組合對(duì)于一般材料選用者來說要想做出正確選擇無疑相當(dāng)困難。至于1.3.3中的表面狀態(tài)要求、1.3.2零件的使用加工方法要求，這些都是在材料選用中必須明確的狀態(tài)要求，但把這些要求都組合到一起并做出準(zhǔn)確的狀態(tài)選擇對(duì)一般材料選用者來說實(shí)在是太難了。

2.2.2 冶煉方法

GJB 1951–1994中對(duì)鋼棒冶煉方法這樣規(guī)定：“鋼應(yīng)采用電爐、電爐加電渣重熔或真空冶煉方法冶煉。除電爐冶煉外，其它冶煉方法必須在訂貨合同中注明?！边@樣規(guī)定的目的很明顯，不外乎就是盡可能滿足不同用戶對(duì)材料冶煉方法的需求。由于并沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或文件另外規(guī)定飛機(jī)用鋼必須采用哪種冶煉方法，只有認(rèn)真研究不同冶煉方法對(duì)材料的性能會(huì)產(chǎn)生哪些影響，從而才能根據(jù)不同的影響去選擇所需的冶煉方法。然而GJB 1951–1994中對(duì)這些影響并沒有給出比較詳細(xì)的信息，只是在化學(xué)成分、內(nèi)部組織中提到了一些相關(guān)信息，這對(duì)一部分并不十分熟悉各種材料化學(xué)成分、內(nèi)部組織的材料選用者來說，要搞清楚這些信息之間的差異可能并不容易。另外，該標(biāo)準(zhǔn)也沒有明確冶煉方法如何在選用時(shí)標(biāo)注，標(biāo)準(zhǔn)中只是要求在訂貨合同中注明冶煉方法。而采購合同中的冶煉方法只能由材料選用者來規(guī)定。這也就是說，如果材料選用者選擇了GJB 1951–1994作為所選材料的材料標(biāo)準(zhǔn)，材料選用者就必須對(duì)冶煉方法做出選擇并在圖樣或者文件中標(biāo)注清楚。然而圖紙中對(duì)冶煉方法幾乎沒有一個(gè)設(shè)計(jì)員去規(guī)定。

2.2.3 超聲波檢驗(yàn)

GJB 1951–1994中對(duì)鋼棒的超聲波檢驗(yàn)要求規(guī)定如下：

3.7 超聲波檢驗(yàn)

3.7.1 鋼棒(或坯)逐支進(jìn)行縱波檢驗(yàn)。

3.7.1.1 縱波檢驗(yàn)的質(zhì)量驗(yàn)收級(jí)別參照GB／T 4162表l中的從AA、A、B級(jí)，并在合同中注明，根據(jù)需方要求，雙方協(xié)商可選擇其它級(jí)別。

3.7.1.2 在規(guī)定的靈敏度內(nèi)，如果出現(xiàn)雜亂信號(hào)或一次底帔反射與正常組織鋼棒比較有大千6dB的降低時(shí)，應(yīng)進(jìn)行冶盤分析，以確定其原因，鋼棒的臺(tái)格與否，應(yīng)以措金分析結(jié)果為依據(jù)。

3.7.2 根據(jù)需方要求，可按GB／T 4162的規(guī)定增加橫渡檢驗(yàn)。

分析以上條款要求，鋼棒的超聲波檢驗(yàn)要求規(guī)定有3個(gè)級(jí)別，分別是AA、A、B級(jí)。這也就是說材料生產(chǎn)廠可以供應(yīng)3個(gè)超聲波級(jí)別的鋼棒，具體需要哪個(gè)級(jí)別必須在合同中注明。這個(gè)要求與上述的冶煉方法類似，一般材料選用者（零件設(shè)計(jì)者）怎么可能對(duì)此給出準(zhǔn)確選擇呢？

綜上所述，GJB 1951–1994中這些技術(shù)要求規(guī)定的過于復(fù)雜，給材料選用者的具體選用帶來了很多不便。另外，對(duì)這些選用信息的標(biāo)注也是一個(gè)不得不提的問題。如果需要材料選用者把GJB 1951–1994中要求明確的信息都在圖樣或者文件中標(biāo)注出來，那么可以肯定，目前幾乎沒有一份圖樣或者文件能做到，GJB 1951–1994的編制者只要自己去設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)例就可以明白此問題的嚴(yán)重程度，這些問題可能是標(biāo)準(zhǔn)編制者所沒有料到的。

3 改進(jìn)建議

3.1 材料標(biāo)準(zhǔn)是材料制造企業(yè)必須遵守的共同文件，由某一材料制造廠編制材料標(biāo)準(zhǔn)的模式不利于標(biāo)準(zhǔn)的使用，并且可能也不能真正代表產(chǎn)品設(shè)計(jì)者對(duì)材料的需求，必須研究基于行業(yè)協(xié)會(huì)和專家團(tuán)隊(duì)的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)、編制、管理模式。這一點(diǎn)我們不妨借鑒美國AMS標(biāo)準(zhǔn)、ASTM標(biāo)準(zhǔn)的編制模式，AMS標(biāo)準(zhǔn)、ASTM標(biāo)準(zhǔn)能在美國乃至歐洲發(fā)達(dá)國家順利執(zhí)行并被航空企業(yè)廣泛采用是有目共睹的。

3.2 必須對(duì)材料標(biāo)準(zhǔn)的可持續(xù)性發(fā)展有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的編號(hào)、版次、編制規(guī)則和內(nèi)容、出版、銷售、維護(hù)必須考慮用戶對(duì)其產(chǎn)品的可持續(xù)性發(fā)展需求，必須避免給材料標(biāo)準(zhǔn)使用者帶來大量的額外工作或者意想不到的麻煩。材料標(biāo)準(zhǔn)是為用戶產(chǎn)品服務(wù)的，不能為用戶產(chǎn)品提供長期保障的材料標(biāo)準(zhǔn)是不可能被用戶接受的。

3.3 材料標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該具備被不同國家用戶認(rèn)可的基本條件并具有走向世界的發(fā)展性理念，只有標(biāo)準(zhǔn)走出國門，按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的材料才有可能走出國門，由這些材料所制成的產(chǎn)品才可能走出國門。我們國家按GJB 1951–1994生產(chǎn)的鋼棒為什么發(fā)達(dá)國家?guī)缀醪徊捎?？我們的飛機(jī)為什么銷往國外困難重重？我們?yōu)槭裁纯偸且罅坎捎冒l(fā)達(dá)國家的材料標(biāo)準(zhǔn)以及采用按這些標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的航空材料？這些問題充分說明，不被用戶認(rèn)可并采納的材料標(biāo)準(zhǔn)永遠(yuǎn)是落后的，并且必將是要被淘汰的。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)的作用不是僅停留在推薦意義上的，必須強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制性作用，不執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的材料在飛機(jī)產(chǎn)品上的應(yīng)用必將受到很大限制，尤其是民用飛機(jī)所用的材料，沒有一個(gè)統(tǒng)一、強(qiáng)大并被飛機(jī)制造企業(yè)、適航部門等所公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)體系，國內(nèi)材料要想在國際認(rèn)可的民用飛機(jī)上完全應(yīng)用以及走向世界無疑是一句空話。