對AC 7101/3審核準則的應(yīng)用解析

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0 引言

AC 7101/3是美國國家航空航天和國防合同方授信項目（National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program縮寫：NADCAP）對材料檢測實驗室開展機械性能試驗的審核準則，當前最新版次為C版，其作為AC 7101/1的補充，適用于尋求對材料檢測實驗室機械性能試驗進行NADCAP認證的供應(yīng)商，意在為機械性能試驗方法建立準則[1][2]。

AC 7101/3 C版全文共21個章節(jié)，其中第1-10章是對實驗室開展機械性能試驗的通用要求，第11-21章節(jié)則是對所開展試驗項目的具體規(guī)定。審核范圍涉及實驗室管理程序、儀器設(shè)備校準與維護、溫度測量、目擊試驗、人員培訓(xùn)以及試驗記錄和報告等內(nèi)容；涉及項目包括拉伸、持久蠕變、彎曲、沖擊、壓縮、疲勞、斷裂韌性、裂紋擴展、K-R曲線。本文主要從人員培訓(xùn)、設(shè)備控制、試樣檢查、方法標準及程序、環(huán)境控制這幾個基本要點出發(fā)，對NADCAP實驗室開展機械性能試驗的相關(guān)要求和做法進行分析和解讀，同時提出幾點注意事項，用于提醒實驗室在申請機械性能試驗的NADCAP認證過程中需特別關(guān)注的方面。

1 對AC 7101/3幾個基本要點的解讀

1.1 人員培訓(xùn)

AC 7101/3明確要求審核過程中至少核查一個項目的人員培訓(xùn)情況。通常情況下，從事機械性能試驗的人員應(yīng)經(jīng)過培訓(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)理論知識和實際操作兩個部分，且應(yīng)涵蓋所用到的所有方法。實驗室應(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

AC 7101/3給出了不同試驗項目所用傳感器、引伸計的校準周期，設(shè)備位移和速度的校準周期以及通用類儀器設(shè)備的校準周期（具體見AC 7101/3中表1和表2），該周期是試驗方法和供方?jīng)]有規(guī)定時的最大允許周期。應(yīng)注意到，AC 7101/3并未給出具體的校準方法。一般情況下，校準方法可從相關(guān)試驗方法或標準中找到，或由試驗方法或標準中引出，但必須獲得相應(yīng)確認。無論采用何種方法對設(shè)備進行校準，量值均應(yīng)溯源至國家或國際標準。

除此之外，AC 7101/3專門利用一個章節(jié)的內(nèi)容對試驗機同軸度的校準做出規(guī)定。在此應(yīng)特別注意，同軸度的校準應(yīng)按照ASTM E1012進行，NADCAP不認可國家標準。對于靜載試驗，試驗機的同軸度校準為首次校準，在拉伸狀態(tài)下進行（對靜載壓縮試驗無同軸度要求），后續(xù)當試驗機發(fā)生損壞進行了大修等可能影響到同軸度精度時，需再次進行同軸度的校準；而對于動載試驗，由于同軸度對動載試驗結(jié)果影響的可能性更大，因此需要對試驗機的同軸度進行周期性校準（通常周期為180 d），且拉壓雙向均需進行。另外，對于需要開展高溫試驗的設(shè)備中含有同軸度的校準時，由于校準其同軸度所用的應(yīng)變裝置會受到高溫的影響，因此，其同軸度的校準允許在室溫下進行[3]。

1.2.2 設(shè)備的維護保養(yǎng)

實驗室應(yīng)定期對儀器設(shè)備進行預(yù)防性維護保養(yǎng)，制定維護保養(yǎng)計劃，并按照計劃實施，同時保存相關(guān)維護保養(yǎng)記錄。一般情況下，設(shè)備說明書會有對設(shè)備維護保養(yǎng)的相關(guān)要求，建議實驗室根據(jù)設(shè)備說明書要求的頻次和內(nèi)容對設(shè)備進行維護保養(yǎng)。若說明書中無相關(guān)要求，可根據(jù)設(shè)備使用頻率、設(shè)備使用狀態(tài)等實際情況合理安排維護保養(yǎng)。

1.3 試樣的檢查

通常實驗室應(yīng)建立有試樣加工所依據(jù)的圖紙，圖紙中應(yīng)對試樣的外形、尺寸、粗糙度等指標進行明確規(guī)定。若自身無試樣加工能力，可委托外部供應(yīng)商進行試樣加工。無論是內(nèi)部還是外部供應(yīng)商提供的機加工試樣，實驗室均需要根據(jù)圖紙對試樣進行檢查并記錄，在檢查時應(yīng)著重于以下幾個方面：

（1）核查影響試驗結(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）核查試樣標示是否準確、清晰，標示的方法和位置是否會對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響等。

若實驗室委托外部供應(yīng)商進行試樣加工，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AC 7101/7的認證，則實驗室應(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，同時對外部供應(yīng)商進行評審，評審合格后方可委托外部供應(yīng)商進行試樣加工[4]。

1.4 方法標準及程序

不同試驗項目涉及不同試驗方法標準，實驗室應(yīng)能確保獲得所用方法標準的最新有效版本，并方便相關(guān)人員查閱。當所用標準改版時，應(yīng)對比新舊版本的差異，評估標準改版后對實驗室所開展項目的影響，并及時采取相應(yīng)措施以滿足新版的要求。

實驗室還應(yīng)建立內(nèi)部書面程序，對于所開展的試驗項目，均應(yīng)有詳細的書面程序進行指導(dǎo)，并且書面程序的內(nèi)容應(yīng)滿足相應(yīng)試驗方法標準的要求。

1.5 環(huán)境控制

AC 7101/3對不同試驗項目的環(huán)境條件要求也不盡相同，例如：室溫拉伸試驗一般在10～38 ℃范圍內(nèi)進行；對于室溫沖擊試驗，ASTM標準推薦（20±5）℃，ISO標準要求（23±5）℃；而對于斷裂韌性試驗，沒有特定的環(huán)境溫度或濕度要求。因此，實驗室應(yīng)根據(jù)具體試驗方法標準或客戶要求對環(huán)境溫濕度進行測量和記錄。

短時試驗和長時試驗對環(huán)境溫濕度的測量要求不盡相同。對于短時試驗，要求至少在試驗開始的30 min內(nèi)進行測量并記錄；對于長時試驗，要求在施加載荷后的30 min內(nèi)測量一次，并以不超過30 min的間隔持續(xù)測量并記錄。在測量溫度時，溫度測量儀器應(yīng)遠離熱源或受氣流影響較大的區(qū)域，否則測得的環(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

NADCAP對實驗室的審核要求極為細致和嚴苛，獲得NADCAP認證也并非易事，在國內(nèi)每年的NADCAP認證中都會出現(xiàn)由于供應(yīng)商準備不充分而導(dǎo)致審核不通過的情況。要想順利通過NADCAP認證，除了要滿足以上所述基本要求外，在實際審核過程中還應(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

AC 7101/3的表1和表2中給出了機械性能試驗所用儀器設(shè)備的校準周期，除了試驗機、引伸計等的校準周期應(yīng)符合表1的要求，試驗過程中需用到的通用儀器（例如千分尺、溫濕度記錄儀等）的校準周期應(yīng)滿足表2的要求之外，還應(yīng)特別注意：對于劃線機、打點機等定標距設(shè)備，若該設(shè)備在定標距的同時，還進行了測量原始標距長度的操作，則應(yīng)認為該設(shè)備具備千分尺/游標卡尺的功能，則應(yīng)根據(jù)表2中千分尺/游標卡尺的校準周期要求對該設(shè)備進行控制。

另外，有些實驗室擁有同一廠家同一型號或不同型號的多臺試驗機，每臺試驗機均配備了引伸計，這些引伸計可能是通用的。在這種情況下，由于對引伸計的校準通常是將其安裝在試驗機上，通過試驗機上的軟件或控制面板進行取值和判斷，因此不可以將引伸計隨意安裝在任意一臺試驗機上使用，而必須與對應(yīng)使用的試驗機進行校準并符合要求后方可使用，這也是比較容易忽視的一個地方。

2.2 拉伸試驗速率的選擇

對于拉伸試驗項目，試驗速率和控制模式的正確選擇和使用是一個容易忽視的問題。近年來，隨著試驗設(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)用越來越得到實驗室的重視。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準方法下開展拉伸試驗過程中的試驗速率和控制模式的選擇。也就是說，對于按照ASTM B557（一般指鋁合金或鎂合金材料）開展的試驗，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）開展的其他所有的拉伸試驗，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)變速率控制模式測得的材料的屈服強度要低于采用應(yīng)力速率控制模式測得的屈服強度。

2.3 對比試驗

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

2.4 實驗室程序

AC 7101/3中的很多條款都明確說明需將條款要求落實到實驗室程序中，以對試驗人員進行指導(dǎo)。例如10.3節(jié)規(guī)定實驗室程序中需有標準化的修約方法，11.4.4節(jié)規(guī)定實驗室程序需對引伸計的選擇進行指導(dǎo)。對于這些有明確要求的，務(wù)必在實驗室程序中有所體現(xiàn)。而對于沒有明確說明有書面程序的，例如11.4.2節(jié)規(guī)定在試驗開始前和結(jié)束后對試驗夾具進行目視檢查，11.4.7節(jié)規(guī)定作為試驗過程的一部分，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到實驗室程序中，以確保試驗人員明確相關(guān)要求，正確開展工作。

2.5 試驗記錄和報告

實驗室應(yīng)按照客戶要求、相關(guān)標準/規(guī)范要求以及試驗過程中用于確定試驗結(jié)果的信息等來形成試驗記錄。試驗記錄應(yīng)是最原始的，在試驗過程中實時形成，且不應(yīng)有轉(zhuǎn)移。試驗記錄內(nèi)容應(yīng)盡可能全面、完整，不遺漏任何細節(jié)，便于追溯整個試驗過程，能夠有證據(jù)表明該過程得到了實施，且能夠確保使用試驗記錄中的信息生成試驗報告。一般情況下，試驗記錄中的信息應(yīng)不少于試驗報告的信息。

實驗室應(yīng)按照客戶要求、相關(guān)標準/規(guī)范要求等信息來形成試驗報告?？蛻羲蟮?、相關(guān)標準/規(guī)范所要求的信息必須在試驗報告中有所體現(xiàn)。

2.6 評審前準備

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

（1）待審試驗項目涉及的以往出具的試驗報告、原始記錄以備查；

（2）試驗儀器設(shè)備的溯源證書和維護保養(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）準備符合要求的試樣，用于目擊試驗。

3 結(jié)語

迄今為止，國內(nèi)已有多家實驗室通過了AC 7101/3 的NADCAP認證[5]。隨著國內(nèi)航空工業(yè)的不斷發(fā)展以及民用飛機制造和轉(zhuǎn)包生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，會有越來越多的實驗室尋求NADCAP的認證，以提高自身的水平和競爭力，滿足行業(yè)需要[6]。本文對AC 7101/3做了較為淺顯的分析和解讀，同時提出了評審時需特別關(guān)注的幾點注意事項，以期對所有準備NADCAP認證的實驗室有所幫助，促進國內(nèi)實驗室的建設(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，劉明粉.Nadcap航空特種工藝認證項目分析及建議[J].航空標準化與質(zhì)量，2013（2）：29-31+35.

[6]李彩云.Nadcap認證在國際民用飛機生產(chǎn)過程中的重要作用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010（27）：252.