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国内高端紧固件标准的不足与改进思路

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李英亮 李月 何文军 黄丽 许文蓝

(贵州航天精工制造有限公司,贵州遵义 563125)

  摘 要:高端紧固件在强度、精度、可靠性、寿命等方面有着更高要求,是高端装备不可或缺的重要组成部分。文章从研发投入、采标的系统性、国外标准跟踪与消化吸收等方面总结我国高端紧固件的不足,提出相应的改进思路。

  关键词:紧固件;紧固件标准;标准不足;标准改进

  与一般紧固件相比,高端紧固件不仅要求有更高强度、更高精度、更高可靠性、更长寿命,而且要求能够很好地与腐蚀、疲劳、高温、低温、辐射等型号系统所处的特殊工作环境相适应,广泛应用于航空、航天、核电以及舰船等领域,是高端装备不可或缺的重要组成部分,其性能的好坏直接影响着装备整机的性能水平、质量和可靠性,是《中国制造2025》规定重点发展的“四基工程”之一———“工业基础件”核心内容的重要组成部分,是我国建设“制造强国”重要基石和支撑。

  为配合主机单位修订《GH4169高温合金抗疲劳螺栓和螺钉通用技术条件》等企业标准,笔者对国内外主要标准进行了系统研读,对国内外相关标准的技术内容进行了对比分析。这一工作,使笔者对国内外高端紧固件标准的认识逐步趋于系统化,一段时间以来一直困惑于心的问题逐渐变得明了,对国内高端紧固件标准的相对不足及其今后的改进策略逐步有了一些思路。

  国内高端紧固件标准的不足

  和国外相关标准相比,国内高端紧固件标准的不足大体可以归纳为以下几个方面。

  1.1研发投入不足

  由于基础件方面的投入不容易见到直接的效益,国内长期存在重视主机系统、忽视配套零件的问题,在以紧固件为代表的基础件方面,投入一直比较少。不论是国家资金还是社会资金一般都不愿投入到基础件的研究开发上面。

  以高端紧固件标准为例,国内大量的标准都有着一定程度的“国外血统”,多是在消化吸收国外相关标准的基础上形成国内标准的雏形或标准本身;国家标准(GB)中有相当一部分是直接采用ISO等国际标准化组织的标准,国军标(GJB)、航天行业标准(QJ)、航空行业标准(HB)等有不少都是体系性引用国外标准,如GJB715系列标准,只是在MIL-STD-1312系列标准的基础上进行了公制化处理。原创标准比较少。

  尽管近年来国家出台了一些发展基础件的政策措施,但这方面的工作仍有必要进一步加强。

  1.2消化吸收国外先进标准系统性不强

  从笔者实际工作所接触到的标准范围看,国内高端紧固件标准在消化吸收国外相关标准方面系统性不强。

  比如,航空行业标准以及一些企业标准对螺栓或螺钉头部镦制十字槽的压伤都作了规定。虽然不同的标准文本表述略有差异,但主要内容相同。即螺栓或螺钉头部镦制十字槽处,无论是沿直径的压伤还是沿槽各棱边的压伤均不能大于0.2mm(如图1(a)所示),在半径R=0.35W的圆周内测量压伤深度(如图1(b)所示)。

图1 螺栓或螺钉头部镦制十字槽

  从图1看,这一表述似乎很清楚,但很难准确地理解和执行。因为螺栓或螺钉头十字槽是相对复杂的三维结构,所谓的“沿直径”、“沿凌边”定义并不清楚,压伤是三维结构,测量也很困难。

  这一表述,最早出现在HB1-218-74中,在前期版本HB1-218-67中没有类似规定;HB1-218的后期标准及一些近年出版的企业标准沿用了HB1-218-74的这一表述。

  在近年的国外标准如NAS4002、NAS4003、NASM7839等中,笔者未见到类似的表述;在ISO国际标准和我国国标系统中,笔者也未见类似的叙述。回溯我国标准的早期发展历史,这一表述多半源自于当时参考的某个国外标准。也就是说原标准的这一表述在消化吸收过程中未能及时地被沉淀掉。

  通常是肉眼看不出明显的压伤即算合格。实际上,十字槽都是用“精冲”一次成形出来的,一般不会出现十字槽压伤;除非发生“精冲”结构明显不正确或者“精冲”粘附上其他坚硬的异物等这类特别不正常情况,但其概率几乎为零。

  正因为这样,迄今为止,业界尚未发生过有关十字槽压伤的质量案例。笔者无意在这里探讨清楚如何完善相关标准这一具体内容表述,不过,作为对当前做法的肯定,笔者认为,“肉眼看不出明显的压伤”不失为一种比较可取的表述方法,虽然看似不够准确,却比较符合客观情况。由此看来,应结合科研生产实际,对国外标准进行系统性分析与研究。

  1.3跟踪国外标准动态不系统、不及时

  国内高端紧固件标准采用国外标准形成自己的系统以后,很多就不再跟踪引用标准的变化或者不是系统的跟踪也或者跟踪不及时。

  如对镦制螺栓等产品的“头-杆流线”规定,早期外国标准一般都附有图形示例,新出版的标准则不再附图,只进行文字叙述。这是因为无法用一二个图形,将各种可能的头部形状及其对应的流线形式都表达清楚,即给出的一二个图形不具有普遍的指导性。而笔者工作接触到的国内标准特别是企业标准当前多还保留着附图。

  1.4消化吸收国外标准再创新不够

  国内高端紧固件标准采用国外标准形成自己的标准时,再创新不足。由于这种不足的存在,所以我们总跟在别人后面,一直在不停地消化吸收,不容易提出自己的东西,难以走出自己的路子。

  1.5标准体系不够严谨

  国外高端紧固件标准在产品规格、材料标准、工艺规范、尺寸公差体制、表面状态规定等方面相互配套,标准体系是相对完整而协调的。而国内高端紧固件标准特别是企业标准在采用国外标准形成自己的系统时常常不能保持这样的完整性和协调性。

  如我们科研生产中接触到的一些英制企业标准,几乎无例外地引用GJB715《紧固件试验方法》系列标准作为其试验标准,但GJB715系列标准是基于公制尺寸体系的,其所列规格与英制标准没有对应关系,不能对英制标准提供具体的指导,充其量只能提供一些形式参考。

  改进对策

  以上所述标准的不足,有较大的普遍性;如果不加以解决,将在很大程度上制约着国内高端紧固件标准和国内高端紧固件本身质量的提升,国内高端紧固件发展将还是难以摆脱“仿制—仿制—还仿制.....”的命运,国内高端紧固件因发展不足而束缚高端装备发展的状态也将难以有大的改观。为了推动国内高端紧固件标准更好地发展,笔者提出以下一些对策。

  2.1适当加大研发投入

  在国家层面,继续保持总体平衡,继续给予高端紧固件标准同等的立项机会。

  在主机厂层面,把高端紧固件科研相关工作纳入型号科研系统统筹管理、在立项、经费、人才资源配备等方面给予高端紧固件产品及其标准足够的重视,同时充分借助配套厂现成的研发、生产、试验等资源,以制定联合标准、组织联合研发等灵活多样的形式,用最少的投入实现最大的成果。

  在配套厂层面,不仅仅充当产品配套的角色,而是积极寻求与主机厂建立更深层次的合作,建立更高层次的互信机制,为主机厂分担更多的压力,提早介入高端紧固件研制,将自身配套齐全的资源、专业技术积累与主机厂对产品使用要求的完整认识有机结合,努力构建对国家、主机厂、配套厂都有利的、多赢式研发格局,推进高端紧固件标准的研发。

  2.2进一步强化标准编审管理

  强化标准编审管理是提升标准质量的重要手段。对那些通过引进、消化、吸收形成的标准,除了应对原标准内容仔细理解外,还应对形成的标准各要素进行认真推敲,必要时进行试验验证,以保证标准的科学性、合理性和可行性。

  2.3强化对引进类标准的后期管理

  对引进类标准,特别是持续使用的标准,不能发布了就完事,后期的跟踪管理非常重要。对于后期仍然需要继续跟踪采用的引进类标准,及时地跟踪相关国外标准的发展情况自然是不可少的;对于后期不跟踪采用的引进类标准,也需要根据新的历史条件对标准的适宜性进行及时的评估,保持对相关国外标准发展情况的跟踪无疑是评估标准适宜性的最直接的方法之一。

  所谓不跟踪采用,或许是我们标准更新跟不上,或者是认为外标变化不大,不改也可以满足国内当前的型号发展需要而暂不修改。如前面讲的GJB715系列,外标从MIL体系变成了NASA体系,标准内容也做了些修改,但我们的GJB没有变化。

  2.4消化吸收与再创新并举

  消化吸收国外标准,可以迅速缩小国内标准相对国外先进标准的差距,但不能消除差距,这是因为我们引进消化的是别人已经成文的标准。标准和书籍一样,从出版发行的一刻起,就在不断地走向“过时”。

  我们消化吸收的国外标准所总结提炼的一定是其出版发行时间以前的成果,不包含最新成果。通过消化吸收国外标准形成国内高端紧固件标准时,必须在消化吸收对应标准的同时,进行必须的再创新,去除原标准中错误要素、落后要素,在消化吸收国外标准形成的国内高端紧固件标准中及时融进社会科技进步的最新成果,我们才能最终消除与外国标准的差距,赶上或赶超国外标准。

  2.5提升标准体系的严谨性

  标准“引用控制”是提升标准体系严谨性的重要钥匙。只要严格控制住标准引用这一环节,标准体系的严谨性就有了基本保障。做好标准引用控制,其核心关键工作是要深入细致地研究被引用的标准,研究被引用标准所规定的对象和范围是不是符合引用标准的要求,符合则引用,不符合则不能引用。
来源:《航天标准化》2019年第1期