对AC 7101/3审核准则的应用解析

上海飞机制造有限公司理化计量中心

0 引言

AC 7101/3是美国国家航空航天和国防合同方授信项目（National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program缩写：NADCAP）对材料检测实验室开展机械性能试验的审核准则，当前最新版次为C版，其作为AC 7101/1的补充，适用于寻求对材料检测实验室机械性能试验进行NADCAP认证的供应商，意在为机械性能试验方法建立准则[1][2]。

AC 7101/3 C版全文共21个章节，其中第1-10章是对实验室开展机械性能试验的通用要求，第11-21章节则是对所开展试验项目的具体规定。审核范围涉及实验室管理程序、仪器设备校准与维护、温度测量、目击试验、人员培训以及试验记录和报告等内容；涉及项目包括拉伸、持久蠕变、弯曲、冲击、压缩、疲劳、断裂韧性、裂纹扩展、K-R曲线。本文主要从人员培训、设备控制、试样检查、方法标准及程序、环境控制这几个基本要点出发，对NADCAP实验室开展机械性能试验的相关要求和做法进行分析和解读，同时提出几点注意事项，用于提醒实验室在申请机械性能试验的NADCAP认证过程中需特别关注的方面。

1 对AC 7101/3几个基本要点的解读

1.1 人员培训

AC 7101/3明确要求审核过程中至少核查一个项目的人员培训情况。通常情况下，从事机械性能试验的人员应经过培训并取得资质证书后方可上岗，培训内容通常包括专业理论知识和实际操作两个部分，且应涵盖所用到的所有方法。实验室应保持有人员参加培训的记录，包括培训有资质的人员（师资）、被培训人员、培训日期、培训内容、培训结果等相关记录。

1.2 设备控制

1.2.1 设备的校准

AC 7101/3给出了不同试验项目所用传感器、引伸计的校准周期，设备位移和速度的校准周期以及通用类仪器设备的校准周期（具体见AC 7101/3中表1和表2），该周期是试验方法和供方没有规定时的最大允许周期。应注意到，AC 7101/3并未给出具体的校准方法。一般情况下，校准方法可从相关试验方法或标准中找到，或由试验方法或标准中引出，但必须获得相应确认。无论采用何种方法对设备进行校准，量值均应溯源至国家或国际标准。

除此之外，AC 7101/3专门利用一个章节的内容对试验机同轴度的校准做出规定。在此应特别注意，同轴度的校准应按照ASTM E1012进行，NADCAP不认可国家标准。对于静载试验，试验机的同轴度校准为首次校准，在拉伸状态下进行（对静载压缩试验无同轴度要求），后续当试验机发生损坏进行了大修等可能影响到同轴度精度时，需再次进行同轴度的校准；而对于动载试验，由于同轴度对动载试验结果影响的可能性更大，因此需要对试验机的同轴度进行周期性校准（通常周期为180 d），且拉压双向均需进行。另外，对于需要开展高温试验的设备中含有同轴度的校准时，由于校准其同轴度所用的应变装置会受到高温的影响，因此，其同轴度的校准允许在室温下进行[3]。

1.2.2 设备的维护保养

实验室应定期对仪器设备进行预防性维护保养，制定维护保养计划，并按照计划实施，同时保存相关维护保养记录。一般情况下，设备说明书会有对设备维护保养的相关要求，建议实验室根据设备说明书要求的频次和内容对设备进行维护保养。若说明书中无相关要求，可根据设备使用频率、设备使用状态等实际情况合理安排维护保养。

1.3 试样的检查

通常实验室应建立有试样加工所依据的图纸，图纸中应对试样的外形、尺寸、粗糙度等指标进行明确规定。若自身无试样加工能力，可委托外部供应商进行试样加工。无论是内部还是外部供应商提供的机加工试样，实验室均需要根据图纸对试样进行检查并记录，在检查时应着重于以下几个方面：

（1）核查影响试验结果的关键尺寸，例如拉伸试样的直径或宽度等；

（2）目视检查试样表面是否有缺陷、划伤等；

（3）核查试样标示是否准确、清晰，标示的方法和位置是否会对试验结果产生影响等。

若实验室委托外部供应商进行试样加工，该外部供应商也应满足AC7101/7的要求。若外部供应商未经过AC 7101/7的认证，则实验室应建立程序，规定如何核查外部供应商是否符合AC 7101/7的要求，同时对外部供应商进行评审，评审合格后方可委托外部供应商进行试样加工[4]。

1.4 方法标准及程序

不同试验项目涉及不同试验方法标准，实验室应能确保获得所用方法标准的最新有效版本，并方便相关人员查阅。当所用标准改版时，应对比新旧版本的差异，评估标准改版后对实验室所开展项目的影响，并及时采取相应措施以满足新版的要求。

实验室还应建立内部书面程序，对于所开展的试验项目，均应有详细的书面程序进行指导，并且书面程序的内容应满足相应试验方法标准的要求。

1.5 环境控制

AC 7101/3对不同试验项目的环境条件要求也不尽相同，例如：室温拉伸试验一般在10～38 ℃范围内进行；对于室温冲击试验，ASTM标准推荐（20±5）℃，ISO标准要求（23±5）℃；而对于断裂韧性试验，没有特定的环境温度或湿度要求。因此，实验室应根据具体试验方法标准或客户要求对环境温湿度进行测量和记录。

短时试验和长时试验对环境温湿度的测量要求不尽相同。对于短时试验，要求至少在试验开始的30 min内进行测量并记录；对于长时试验，要求在施加载荷后的30 min内测量一次，并以不超过30 min的间隔持续测量并记录。在测量温度时，温度测量仪器应远离热源或受气流影响较大的区域，否则测得的环境温度并不能代表设备本身所处的环境。

2 注意事项

NADCAP对实验室的审核要求极为细致和严苛，获得NADCAP认证也并非易事，在国内每年的NADCAP认证中都会出现由于供应商准备不充分而导致审核不通过的情况。要想顺利通过NADCAP认证，除了要满足以上所述基本要求外，在实际审核过程中还应特别注意一些比较容易忽视的方面。

2.1 仪器设备的校准

AC 7101/3的表1和表2中给出了机械性能试验所用仪器设备的校准周期，除了试验机、引伸计等的校准周期应符合表1的要求，试验过程中需用到的通用仪器（例如千分尺、温湿度记录仪等）的校准周期应满足表2的要求之外，还应特别注意：对于划线机、打点机等定标距设备，若该设备在定标距的同时，还进行了测量原始标距长度的操作，则应认为该设备具备千分尺/游标卡尺的功能，则应根据表2中千分尺/游标卡尺的校准周期要求对该设备进行控制。

另外，有些实验室拥有同一厂家同一型号或不同型号的多台试验机，每台试验机均配备了引伸计，这些引伸计可能是通用的。在这种情况下，由于对引伸计的校准通常是将其安装在试验机上，通过试验机上的软件或控制面板进行取值和判断，因此不可以将引伸计随意安装在任意一台试验机上使用，而必须与对应使用的试验机进行校准并符合要求后方可使用，这也是比较容易忽视的一个地方。

2.2 拉伸试验速率的选择

对于拉伸试验项目，试验速率和控制模式的正确选择和使用是一个容易忽视的问题。近年来，随着试验设备的更新换代和制造技术的成熟，应变速率的应用越来越得到实验室的重视。AC 7101/3由B版升为C版后明确规定了不同材料在不同标准方法下开展拉伸试验过程中的试验速率和控制模式的选择。也就是说，对于按照ASTM B557（一般指铝合金或镁合金材料）开展的试验，在材料屈服阶段可采用应力速率控制模式，屈服后可采用横梁位移控制直至试样断裂。而对于除按照ASTM B557（除了铝合金或镁合金以外的其他金属材料）开展的其他所有的拉伸试验，在材料屈服阶段必须采用应变速率控制模式，屈服后可采用横梁位移控制直至试样断裂。通常情况下，采用应变速率控制模式测得的材料的屈服强度要低于采用应力速率控制模式测得的屈服强度。

2.3 对比试验

AC 7101/1F版的附录B中规定了AC 7101/3各机械性能试验项目的对比试验（这里称：ROUND ROBIN）频次要求，其中包括了内部试验人员的ROUND ROBIN以及试验设备间的ROUND ROBIN，有的项目为每2 a一次，如拉伸试验；有的项目为每5 a一次，如断裂韧性试验；有的项目无需开展ROUND ROBIN，如冲击试验。实验室除了需要按照该表格的频次要求开展试验人员和设备的ROUND ROBIN之外，还应特别注意一点：对于从未参加过ROUND ROBIN的新入职的员工，除了应取得项目合格证以外，建议还应根据ROUND ROBIN程序与已参加过ROUND ROBIN的员工进行人员比对并合格后方可开展相关试验。

2.4 实验室程序

AC 7101/3中的很多条款都明确说明需将条款要求落实到实验室程序中，以对试验人员进行指导。例如10.3节规定实验室程序中需有标准化的修约方法，11.4.4节规定实验室程序需对引伸计的选择进行指导。对于这些有明确要求的，务必在实验室程序中有所体现。而对于没有明确说明有书面程序的，例如11.4.2节规定在试验开始前和结束后对试验夹具进行目视检查，11.4.7节规定作为试验过程的一部分，需复查拉伸曲线等，也应酌情考虑将这些条款要求落实到实验室程序中，以确保试验人员明确相关要求，正确开展工作。

2.5 试验记录和报告

实验室应按照客户要求、相关标准/规范要求以及试验过程中用于确定试验结果的信息等来形成试验记录。试验记录应是最原始的，在试验过程中实时形成，且不应有转移。试验记录内容应尽可能全面、完整，不遗漏任何细节，便于追溯整个试验过程，能够有证据表明该过程得到了实施，且能够确保使用试验记录中的信息生成试验报告。一般情况下，试验记录中的信息应不少于试验报告的信息。

实验室应按照客户要求、相关标准/规范要求等信息来形成试验报告。客户所要求的、相关标准/规范所要求的信息必须在试验报告中有所体现。

2.6 评审前准备

实验室应进行充分的准备以迎接审核员的现场评审。首先应根据AC 7101/3第2.5节的要求准备一份设备及其能力表，以供评审时提交审核员。第2.5节中规定了表格中需包含的内容，但对于表格的格式，未进行明确规定。一般情况下，可参考AC 7101/3 B版第2页的表格。除此之外，实验室还应根据审核范围做好如下准备工作：

（1）待审试验项目涉及的以往出具的试验报告、原始记录以备查；

（2）试验仪器设备的溯源证书和维护保养记录，确保仪器设备处于受控状态；

（3）人员资质情况；

（4）ROUND ROBIN完成情况；

（5）准备符合要求的试样，用于目击试验。

3 结语

迄今为止，国内已有多家实验室通过了AC 7101/3 的NADCAP认证[5]。随着国内航空工业的不断发展以及民用飞机制造和转包生产规模的不断扩大，会有越来越多的实验室寻求NADCAP的认证，以提高自身的水平和竞争力，满足行业需要[6]。本文对AC 7101/3做了较为浅显的分析和解读，同时提出了评审时需特别关注的几点注意事项，以期对所有准备NADCAP认证的实验室有所帮助，促进国内实验室的建设和航空工业的发展。

[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]刘乐，刘明粉.Nadcap航空特种工艺认证项目分析及建议[J].航空标准化与质量，2013（2）：29-31+35.

[6]李彩云.Nadcap认证在国际民用飞机生产过程中的重要作用[J].科技创新导报，2010（27）：252.