AMS2750《高溫測量》標準G版修訂內容分析

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)

航空航天材料領域的美國汽車工程師協(xié)會(Society of Automotive Engineers，SAE)的航宇材料規(guī)范(AMS)標準，是以科學的標準正向形成機制，提高了標準質量水平，成為國際先進材料標準的典型代表，被譽為航空航天材料領域的“全球性標準”。目前，AMS標準應用于全球范圍內航空飛行器零件、系統(tǒng)的設計和生產及政府采購，也是我國航空材料研制、生產和使用參照的重要標準。AMS2750作為AMS標準體系的質量控制和工藝范疇的關鍵基礎標準，幾乎指導或應用于所有國際宇航材料熱處理的高溫測量過程控制。該標準涵蓋溫度傳感器、儀表、熱處理設備、系統(tǒng)精度校驗、爐溫均勻性測量、記錄、管理等方面的內容[1-3]。

AMS2750航空航天材料規(guī)范技術標準經(jīng)歷七個版本的修訂，見表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。通過進一步優(yōu)化，刪除了過時內容(特別是模擬儀表的相關要求)，解決了歷史版本中發(fā)現(xiàn)的問題，突顯出該標準的先進性和科學性。該標準在航空器制造行業(yè)多被認可，并作為NADCAP熱處理過程審核的重要依據(jù)，因此有必要對新版標準修訂內容進行解析，以提高對AMS2750G標準內容的認識。對于本文所整理的數(shù)據(jù)、結果均摘錄標準原文和部分內容并結合作者個人理解，僅供參考。

表1 AMS2750現(xiàn)行與歷史版本

1 主要修訂內容

標準AMS2750G共有8章內容，其中第l章范圍，第2章引用文件，第3章技術要求，第4章質量保證條款，第5章交付準備，第6章確認，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，也是主要內容，對主要修訂內容進行了整理，詳見表2。

表2 AMS2750G第2章的修訂內容

第3章內容最多，也是主要修訂的章節(jié)，標準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熱處理設備，3.4系統(tǒng)精確度測試(SAT)，3.5溫度均勻性測試(TUS)，3.6實驗室爐，3.7記錄，3.8數(shù)據(jù)修約。第3章技術要求的主要修訂內容詳見表3。

表3 AMS2750G第3章的修訂內容

在標準AMS2750G中，涉及傳感器、校準、儀表、系統(tǒng)精確度測試(SAT)、溫度均勻性測試(TUS)等方面共計21份表，是本標準的核心內容并多有修訂，主要的修訂內容詳見表4。

表4 AMS2750G中表格修訂內容

2 修訂內容的解析

2.1 傳感器配置和精度的修訂

傳感器配置的修訂內容，首先將耐熱合金材質傳感器C型熱電偶加入標準，國內C型傳感器的材質為鎢錸合金，最高使用溫度為2300 ℃，但其精度誤差較大(標準中要求滿足±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，該類型傳感器在國內較少使用，僅個別國家在使用；對于常用的貴金屬熱電偶如R型、S型和B型，標準要求在首次使用前應滿足高精度(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，同時也備注說明在用作正常生產狀態(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%。在負載傳感器方面，要求只有在高于260 ℃才對其使用情況進行記錄；如果需要將負載熱電偶點焊到零件、模擬零件或散熱塊上時，要求負載熱電偶使用溫度不得高于1100 ℃。對于傳感器的封裝，則是新增加了一種礦物絕緣金屬護套帶有外露連接測量接頭的非易耗型封裝，該種封裝在真空爐中被廣泛應用。

2.1 儀表和熱處理設備配置的修訂

標準AMS2750G中規(guī)定所有控制、記錄及超溫報警表都必須為數(shù)字儀表，因此將涉及模擬型的控制器、記錄儀的相關內容進行了去除，如：原標準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為0.1 ℃，如果現(xiàn)有設備配置的數(shù)字記錄儀可讀性為1 ℃則允許使用到2023年6月，同時應滿足其最大校準精度為±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)的計時功能也需校準，每年至少一次，精度應達到±1 min/h，校準測試時間可≤1 h，并將測試結果轉換為±1 min/h。工藝過程數(shù)據(jù)記錄是確保工藝執(zhí)行滿足工藝文件要求的關鍵證據(jù)，標準AMS2750G中對過程記錄要求也進行了修訂，即記錄儀器應自動記錄零件或原材料在熱處理設備中的全過程數(shù)據(jù)，當負載傳感器出現(xiàn)斷開不能傳輸負載數(shù)據(jù)時，應有其他符合工藝要求的客觀證據(jù)；過程記錄數(shù)據(jù)收集應至少為每個記錄傳感器在每個過程中收集六個數(shù)據(jù)點，記錄溫度數(shù)據(jù)間隔不超過10 min，數(shù)據(jù)記錄間隔應足以證明符合冷卻速率要求。

對于熱處理設備的修訂內容較少，其中本標準中規(guī)定熱處理設備是指在控制溫度下對各種材料的任何容器，如高壓釜、爐子、烘箱、淬火和制冷設備、鹽浴、熱壓機等進行熱處理，并首次將淬火設備列入熱處理設備；標準要求淬火設備應在工作區(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 熱處理設備SAT和TUS的修訂

熱處理設備的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，滿足生產要求的關鍵測試項目。測試方法分為比較法、替代法和赦免，由于替代法和赦免要滿足的條件相對較多，因此在實際熱處理生產中較為常見是比較法，即對儀器、導線、傳感器讀數(shù)或數(shù)值以及測試儀器、導線、傳感器的校準讀數(shù)或數(shù)值進行現(xiàn)場比較，從而確定測量溫度誤差是否滿足技術要求。在實際應用中一旦某種SAT方法被應用，則在之后應始終如一采用涵蓋測試過程的具體實施程序。在三種方法中比較法基本未變，替代法部分進行修訂，其中規(guī)定負載傳感器在高于260 ℃只能使用一次，在低于260 ℃時傳感器的更換時間≤SAT間隔，用于控制和記錄傳感器沒有溫度限制更換時間≤SAT間隔?；砻獠糠謩t是在結果記錄部分補充了對于不在內部執(zhí)行替代SAT需要確定代理機構并獲授權和批準的要求。

熱處理設備的TUS是在熱處理爐達到熱平衡前后，使用校準過的儀器裝置和熱傳感器對工作區(qū)溫度變化進行一系列測試，溫度變化是相對于爐膛中的傳感器而不是爐子設定點溫度，在熱處理爐有效加熱區(qū)內的溫度相對于設定溫度的變化。標準AMS2750G中TUS共分為17項條款，其中修訂部分主要在體積法測試內容部分，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)的外圍傳感器測量連接位置尺寸應位于工作區(qū)的末端；對于采用的測試方法變化時，則恢復初始TUS間隔直到完成所需數(shù)量的連續(xù)成功周期性測試后改為正常測試間隔；在矩形或方形工作區(qū)內頂點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，則導致整體TUS不合格。此外，在鋁真空釬焊設備開展TUS時，裝載的工裝、散熱板和鋁合金材料應盡量符合實際生產狀態(tài)。

3 結論

1)標準AMS2750《高溫測量》修訂后，條款內容變化不大，標準結構與F版相同。

2)傳感器增加耐熱合金材質C型和廉金屬M型，為熱處理設備控制、記錄、SAT、TUS傳感器的選擇種類更加豐富。新版標準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，對數(shù)據(jù)記錄要求進行了細化也更加嚴格。

3)熱處理設備SAT和TUS部分修訂內容不多，其中SAT主要在替代法部分、TUS主要在體積法測試內容部分進行了部分修訂。