航天產品零件熱處理全周期質量控制

王義嘉

（貴州航天風華精密設備有限公司，貴陽 550009）

高性能金屬材料對航天技術的發展，對航天產品的交付及正常使用起著至關重要的作用。航天用高性能金屬材料包括鋁合金、鎂合金、鈦合金、超高強度鋼、高溫合金、金屬間化合物以及金屬磁性材料等[1]。材料品種較多，這給各航天產品零件熱處理質量管理帶來了一定的挑戰。本文主要闡述了航天產品零件熱處理質量管理過程，在此基礎上融入全周期管理模式，探究構建全周期管理模式對提升航天產品零件熱處理質量控制水平的應用價值。

1 全周期管理構建

1.1 全周期管理引入

在航天產品零件制造過程中，熱處理一般屬于中間工序，主要是通過適當加熱、保溫及冷卻的方式，使零件獲得預期的組織結構與性能。熱處理的質量是通過對試樣或者抽取零件開展硬度、金相、材料拉伸試驗等事后檢測，比較個別和局部，并不能對熱處理質量進行100%檢測。從軍工體系質量控制的觀點來看，熱處理過程屬于《質量管理體系要求》（GJB9001C-2017）中定義的“特殊過程”，要采取相應的特殊控制。在軍工企業的工藝質量質量控制程序中，都會有“特殊過程確認程序”，主要從熱處理工藝過程的人、機、料、法、環、測六個方面，對人員資質、熱處理設備、熱處理原材料及工藝材料、工藝文件及執行狀況、熱處理操作環境控制、檢測過程等進行確認[2]。但在生產實踐中，即使很好地執行了“特殊過程確認程序”，也經常會發生一些熱處理零件質量問題，造成質量部門技術員為分析原因而疲于奔命，花費大量的時間和精力去查證、復驗、分析、判斷，不斷開展“歸零活動”，為避免不合格零件流入后序環節，而增加X光、磁粉探傷等措施，零件加工周期延長，極大地增加操作成本和時間成本，同時也埋下質量隱患。

為此，有必要引入熱處理全周期管理來實現更為細致的管理模式。全周期管理提出的理念是將所有牽涉熱處理的工作流程做細，在質量管理上實現全周期，構建權責分明、關注細節、程序嚴謹、精確到位的管理理念，將熱處理質量管理流程化，將質量控制責任落實到個人。

1.2 熱處理質量全周期管理方向和模式設計

在“特殊過程確認程序”中，零件熱處理質量管理要素包括人、機、料、法、環、測，這實際上是熱處理質量控制橫向因素的考量。而熱處理質量全周期管理需要從縱向因素進行考量，明確熱處理環節以及上下游各環節質量管理的不足之處，對整個全周期管理過程進行監督，并做出檢查與評估，細化落實，保障熱處理零件整個加工過程都處于監管狀態中。突出全周期的特征，結合事前預估、過程監督、事后評價的原則，將航天產品零件生產流程作為基礎，熱處理環節與上下游生產環節質量管理作為核心線路，實現熱處理質量全周期管理。

2 航天產品零件熱處理質量全周期管理實踐

2.1 熱處理零件設計管理

設計環節是產品質量控制的源頭，屬于實施全周期管理的初始工作，對產品質量特性和制造難度等均具有決定性的影響。零件在設計期間，需要關注到的問題是確保零件能夠滿足航天產品零件應用周期以及性能，同時在零件熱處理環節中也不能夠基于設計因素而出現報廢情況[3]。基于這些要求，需要將零件的結構、材料選擇、熱加工變形量等納入設計方案的考慮因素中。但目前所面臨的主要問題為，從事零件設計的技術人員往往缺少工藝和生產實踐，過多依賴設計手冊，不能充分結合實際生產所需進行選擇。雖然有工藝會簽的環節，但工藝會簽人員往往都是從事機械加工工藝編制的技術人員，對熱處理這種特殊專業不夠充分了解。為此，此環節需要進行改進，熱處理工藝技術人員最好能對有熱處理要求的零件設計圖樣100%會簽，最少也要對零件加工流程設計進行100%會簽，充分約束原材料品種、采購加工狀態的選擇，同時避免銳角、厚薄突變、應力集中的結構情況，把后續機械加工的余量充分考慮。

2.2 零件原材料供應過程管理

零件材料質量是熱處理質量的基礎，存在缺陷將會在熱處理環節中被放大，甚至直接導致零件的報廢。生產實踐中最常見的現象之一是原材料入廠復驗不夠充分，原材料的缺陷在復驗環節未被發現，在熱處理過程中暴露；之二是原材料的倉儲、下料粗加工、流轉等環節因倉儲定置管理、標識不清等造成混料現象導致的熱處理質量問題。將全周期管理模式應用到材料質量管理中的具體方案為：首先，在原材料采購入庫前需要實施理化檢測等復驗工作，必要時開展X光等探傷檢測，必須確保材料完全符合標準，同時對檢驗結果進行記錄。其次，在原材料本體及存放倉位進行清晰的標識，對切割下料后的標識移植也要做好規定，在流轉過程中交接清點，保證零件材料的標識一致性。最后，由于生產進度與采購周期的原因，經常要開展材料代用工作，代用手續必須經由設計與工藝人員的審核，才可以進行代料。

2.3 熱處理前加工質量管理

航天產品部分零件的生產工藝較為復雜，進行熱處理之前需要經歷鑄造、焊接、鍛造等熱加工形成零件毛坯，這些環節的質量如何均會對后期熱處理質量造成影響。例如，鍛件若是本身內部存在裂紋情況，在淬火時可能會出現淬火裂紋，同時加工應力的變動也可能會影響零件熱處理變形量，最終導致其不符合要求。航天產品零件熱處理前，加工質量管理所面臨的主要問題為：鍛件、鑄造等外協加工，存在不確定因素，有質量隱患。將全周期管理模式應用到熱處理前加工管理中，具體措施為：一是外協作的鑄造、鍛造等熱加工，需熱處理技術人員參與簽訂技術協議，明確外協檢驗及毛坯入廠時的技術狀態；二是入廠時質量部門要根據技術協議進行復驗；三是對于焊接的毛坯件，一定要在焊接工序中明確焊接后去除焊接應力的間隔時間。

2.4 熱處理實施過程質量管理

熱處理過程是質量隱患最大的環節，人員、工藝輔助材料、熱處理設備、工藝參數設置、零件擺放及操作過程等均會對零件熱處理質量造成影響，為此，其應該作為主要質量控制環節。在熱處理實施期間，管理工作中所面臨的主要問題是對過程監管力度不夠，關注度放到結果上。人們可以將全周期管理融入熱處理過程管理工作中，具體措施為：一是不定期開展“特殊過程確認”活動；二是定期對熱處理設備和儀表進行檢驗，確保其在溫度控制精準度、爐溫度等方面均能夠符合標準；三是現場需質量部門派駐檢驗員巡檢，生產者對工藝過程進行生產記錄，一旦發生問題能夠明確責任主體。

3 結論

當前，航天軍工企業的質量管理體系已經趨于完善，在各項工作的質量控制體系上也逐漸向全面方向發展，從整體上來看質量管理效果較為理想，但仍然不乏過低層次的質量問題。就航天產品零件熱處理質量來講，當前此環節的管理工作還存在一定的不足之處，導致熱處理質量問題時有發生，而出現這些問題的主要原因就是管理工作的全周期程度不夠。為此，筆者建議，積極引進全周期管理模式，將其融入航天產品零件零件熱處理前、后處理過程的管理工作中，提升航天產品零件熱處理質量管理水平。