航空产品热处理工艺的缺陷预防与全面质量控制

李燕

摘  要：热处理是将固态金属材料通过特定的加热、冷却、保温等方法，以消除原材料的加工残余内应力，改善原材料组织性能与机械性能的工艺技术总称。正是由于热处理工艺对于金属材料的微观组织和内应力的最终状态起到了关键作用，因此热处理工艺已成为了当前保障航空产品安全性、可靠性的重要工艺之一。本文结合工作实践，首先分析了航空产品热处理工艺的特点，并着重就其热处理工艺的缺陷预防与全面质量控制策略进行了研究与探讨。

关键词：航空产品;热处理;缺陷预防;全面质量控制

前言：

安全性是飞机航行时最为关键的性能，而安全性的获得是由各类航空产品制造过程中的每个环节所积累而成，任意环节都起到了决定性的作用而不容忽视。热处理工艺作为保障航空产品安全性的重要工艺措施之一。

一、航空产品热处理工艺的特点

（一）根据规格与配置的不同，需配备专用的设备与工装

由于我国飞机结构材料（如机型机身、机翼等）多以铝合金为主，其零部件产品的尺寸范围宽，小到几厘米，大到几米甚至几十米，这就需要在这些零部件产品的热处理工艺过程中，配备不同规格、不同需求的时效设备、退火设备、正火设备等。例如，我国飞机选用的铝合金多为预拉伸板，在热处理后为有效消除应力状态，在固溶后需要进行预拉伸，而这部分作业无法在零部件制造厂完成，这就需要配置不同精度的时效炉，以保障预拉伸的时效性及其他机械性能要求。又例如，航空产品在热处理过程中往往需要快速冷却，这也需要配备一定冷藏要求的冷藏库等。

（二）热处理工艺过程中工序多，质量要求严格

航空产品多为加工难度很大的钛合金、高强度合金铸钢件等零部件，往往需要机械加工、热处理、钣金等工艺手段不断反复组合才能保障产品的最终尺寸精度。但由于在制造过程中的加工内应力增多，且质量要求高，这就需要通过缓慢加热、冷却的方式，以及其他多种工序措施，以有效减少加工內应力的产生。

二、航空产品热处理工艺的缺陷预防

航空产品热处理工艺的实施过程，强调正确执行工艺规范及事先采取预防措施，以有效避免热处理工艺缺陷，提高零部件的加工生产质量。而一旦缺陷问题发生后，也必须及早查明原因并采取措施加以补救改正。

（一）合金钢热处理工艺的常见缺陷及预防

航空用合金钢在热处理的加热、保温、冷却过程中，因热应力与组织应力的作用，热处理后的零部件很可能存在过多的残余内应力，而导致变形开裂。此外，其热处理工艺常见的缺陷还包括了硬度不足、韧性偏低、淬火软点等。笔者结合工作实践，对各类缺陷问题的引发原因进行了总结，并提出了针对性的预防补救措施，详见下表1所示。

（二）钛合金热处理工艺的常见缺陷及预防

航空用钛合金因自身的物理和冶金性能因素，在热处理过程中极易出现过热或过烧、热处理裂纹这两类缺陷问题，其缺陷预防措施详见下表2所示。

三、航空产品热处理工艺的全面质量控制

航空产品热处理工艺的全面质量控制，是指对影响热处理工艺质量的所有因素实施全员、全过程、全方位的控制，以有效消除各类缺陷问题，提高航空产品的安全性与可靠性。从上文几类航空产品的典型缺陷问题分析可发现，其引发原因主要集中在人员、工艺过程、设备材料这三类因素问题。

（一）人员管控措施

一是应制定并实施严格的航空产品热处理质量保证体系，包括了明确热处理工艺的各部门职责分工，严格实施热处理工艺的相关技术标准、质量标准，建立完善的质量记录档案等。

二是应加强对员工的培训教育工作，做好对员工的技术培训，要求员工在热处理工艺过程中必须严格执行技术规范要求，并实施一定的奖惩机制，以减少因人为原因导致的产品缺陷问题，提高产品质量。

（二）工艺过程管控措施

一是应做好热处理前的工艺设计。应使热处理工艺设计能满足各类技术指标的要求，如硬度、变形量、抗冲击性、耐腐蚀性等物理性能或化学性能要求。

二是应做好热处理中的质量控制。首先，应选择合理的工艺方法、工艺路线、工艺参数，为最终热处理做好准备。其次，应严格生产操作控制，包括了加热前的油污清理、工件加夹方式、加热时间控制、加热温度控制、冷却时间控制、转移方式等，都必须严格执行工艺规范要求，要求操作者应认真填写生产记录卡，以便对航空产品的热处理质量进行信息跟踪。

（三）设备材料管控措施

一是应做好设备的选择管理。首先，应根据航空产品热加工的规格与配置的不同，配备专用的设备与工装，如专用的时效炉、冷藏库等;其次，应做好对相关设备的检验工作，确保设备具有良好的使用性能。

二是应做好材料的选择管理。首先，应做好原材料的设计选择，尤其应注意原材料的质量、尺寸和形状规格的选择，确保材料有良好的使用性能和加工工艺性。其次，应加强对各类原材料的质量管控，要求所有原材料在热处理加工之前，都必须进行严格的复查检验，合格后方可进行热处理加工。

结论

热处理工艺作为保障航空产品安全性的重要工艺措施之一，为提高其工艺质量水平，还必须做好工艺缺陷的预防，并对其工艺过程加以全面的质量控制，这样才能有效保障各类航空产品的安全与可靠。

参考文献

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[3]  鲍宸兴.热处理中特殊过程质量控制探讨[J].湖北农机化，2019（12）.