航天产品零件热处理全周期质量控制

王义嘉

（贵州航天风华精密设备有限公司，贵阳 550009）

高性能金属材料对航天技术的发展，对航天产品的交付及正常使用起着至关重要的作用。航天用高性能金属材料包括铝合金、镁合金、钛合金、超高强度钢、高温合金、金属间化合物以及金属磁性材料等[1]。材料品种较多，这给各航天产品零件热处理质量管理带来了一定的挑战。本文主要阐述了航天产品零件热处理质量管理过程，在此基础上融入全周期管理模式，探究构建全周期管理模式对提升航天产品零件热处理质量控制水平的应用价值。

1 全周期管理构建

1.1 全周期管理引入

在航天产品零件制造过程中，热处理一般属于中间工序，主要是通过适当加热、保温及冷却的方式，使零件获得预期的组织结构与性能。热处理的质量是通过对试样或者抽取零件开展硬度、金相、材料拉伸试验等事后检测，比较个别和局部，并不能对热处理质量进行100%检测。从军工体系质量控制的观点来看，热处理过程属于《质量管理体系要求》（GJB9001C-2017）中定义的“特殊过程”，要采取相应的特殊控制。在军工企业的工艺质量质量控制程序中，都会有“特殊过程确认程序”，主要从热处理工艺过程的人、机、料、法、环、测六个方面，对人员资质、热处理设备、热处理原材料及工艺材料、工艺文件及执行状况、热处理操作环境控制、检测过程等进行确认[2]。但在生产实践中，即使很好地执行了“特殊过程确认程序”，也经常会发生一些热处理零件质量问题，造成质量部门技术员为分析原因而疲于奔命，花费大量的时间和精力去查证、复验、分析、判断，不断开展“归零活动”，为避免不合格零件流入后序环节，而增加X光、磁粉探伤等措施，零件加工周期延长，极大地增加操作成本和时间成本，同时也埋下质量隐患。

为此，有必要引入热处理全周期管理来实现更为细致的管理模式。全周期管理提出的理念是将所有牵涉热处理的工作流程做细，在质量管理上实现全周期，构建权责分明、关注细节、程序严谨、精确到位的管理理念，将热处理质量管理流程化，将质量控制责任落实到个人。

1.2 热处理质量全周期管理方向和模式设计

在“特殊过程确认程序”中，零件热处理质量管理要素包括人、机、料、法、环、测，这实际上是热处理质量控制横向因素的考量。而热处理质量全周期管理需要从纵向因素进行考量，明确热处理环节以及上下游各环节质量管理的不足之处，对整个全周期管理过程进行监督，并做出检查与评估，细化落实，保障热处理零件整个加工过程都处于监管状态中。突出全周期的特征，结合事前预估、过程监督、事后评价的原则，将航天产品零件生产流程作为基础，热处理环节与上下游生产环节质量管理作为核心线路，实现热处理质量全周期管理。

2 航天产品零件热处理质量全周期管理实践

2.1 热处理零件设计管理

设计环节是产品质量控制的源头，属于实施全周期管理的初始工作，对产品质量特性和制造难度等均具有决定性的影响。零件在设计期间，需要关注到的问题是确保零件能够满足航天产品零件应用周期以及性能，同时在零件热处理环节中也不能够基于设计因素而出现报废情况[3]。基于这些要求，需要将零件的结构、材料选择、热加工变形量等纳入设计方案的考虑因素中。但目前所面临的主要问题为，从事零件设计的技术人员往往缺少工艺和生产实践，过多依赖设计手册，不能充分结合实际生产所需进行选择。虽然有工艺会签的环节，但工艺会签人员往往都是从事机械加工工艺编制的技术人员，对热处理这种特殊专业不够充分了解。为此，此环节需要进行改进，热处理工艺技术人员最好能对有热处理要求的零件设计图样100%会签，最少也要对零件加工流程设计进行100%会签，充分约束原材料品种、采购加工状态的选择，同时避免锐角、厚薄突变、应力集中的结构情况，把后续机械加工的余量充分考虑。

2.2 零件原材料供应过程管理

零件材料质量是热处理质量的基础，存在缺陷将会在热处理环节中被放大，甚至直接导致零件的报废。生产实践中最常见的现象之一是原材料入厂复验不够充分，原材料的缺陷在复验环节未被发现，在热处理过程中暴露；之二是原材料的仓储、下料粗加工、流转等环节因仓储定置管理、标识不清等造成混料现象导致的热处理质量问题。将全周期管理模式应用到材料质量管理中的具体方案为：首先，在原材料采购入库前需要实施理化检测等复验工作，必要时开展X光等探伤检测，必须确保材料完全符合标准，同时对检验结果进行记录。其次，在原材料本体及存放仓位进行清晰的标识，对切割下料后的标识移植也要做好规定，在流转过程中交接清点，保证零件材料的标识一致性。最后，由于生产进度与采购周期的原因，经常要开展材料代用工作，代用手续必须经由设计与工艺人员的审核，才可以进行代料。

2.3 热处理前加工质量管理

航天产品部分零件的生产工艺较为复杂，进行热处理之前需要经历铸造、焊接、锻造等热加工形成零件毛坯，这些环节的质量如何均会对后期热处理质量造成影响。例如，锻件若是本身内部存在裂纹情况，在淬火时可能会出现淬火裂纹，同时加工应力的变动也可能会影响零件热处理变形量，最终导致其不符合要求。航天产品零件热处理前，加工质量管理所面临的主要问题为：锻件、铸造等外协加工，存在不确定因素，有质量隐患。将全周期管理模式应用到热处理前加工管理中，具体措施为：一是外协作的铸造、锻造等热加工，需热处理技术人员参与签订技术协议，明确外协检验及毛坯入厂时的技术状态；二是入厂时质量部门要根据技术协议进行复验；三是对于焊接的毛坯件，一定要在焊接工序中明确焊接后去除焊接应力的间隔时间。

2.4 热处理实施过程质量管理

热处理过程是质量隐患最大的环节，人员、工艺辅助材料、热处理设备、工艺参数设置、零件摆放及操作过程等均会对零件热处理质量造成影响，为此，其应该作为主要质量控制环节。在热处理实施期间，管理工作中所面临的主要问题是对过程监管力度不够，关注度放到结果上。人们可以将全周期管理融入热处理过程管理工作中，具体措施为：一是不定期开展“特殊过程确认”活动；二是定期对热处理设备和仪表进行检验，确保其在温度控制精准度、炉温度等方面均能够符合标准；三是现场需质量部门派驻检验员巡检，生产者对工艺过程进行生产记录，一旦发生问题能够明确责任主体。

3 结论

当前，航天军工企业的质量管理体系已经趋于完善，在各项工作的质量控制体系上也逐渐向全面方向发展，从整体上来看质量管理效果较为理想，但仍然不乏过低层次的质量问题。就航天产品零件热处理质量来讲，当前此环节的管理工作还存在一定的不足之处，导致热处理质量问题时有发生，而出现这些问题的主要原因就是管理工作的全周期程度不够。为此，笔者建议，积极引进全周期管理模式，将其融入航天产品零件零件热处理前、后处理过程的管理工作中，提升航天产品零件热处理质量管理水平。