機械部品の一般的な故障モードと原因

機械部品の故障とは、部品の使用中に部品の設計機能が部分的または完全に失われることを指します。部品が完全に破壊されて作業を続行できない、または部品が深刻な損傷を受けている場合、作業を続けると安全性が失われます。または、安全に動作するが、設計精度が失われているなど、すべての現象が故障と見なされます。

コンポーネントの故障を防ぐために、コンポーネントに対して次の故障分析を実行する必要があります。つまり、コンポーネントの故障形態を判断し、コンポーネントの故障メカニズムと原因を特定し、ターゲットを絞った方法で材料を選択し、合理的な方法を決定します。処理ルート、失敗防止策の提案。

機械部品の一般的な故障モードは、過変形故障、破断故障、表面損傷故障の 3 つのタイプに分けることができます。

(1) 過変形故障

部品の故障は、許容範囲を超える過度の変形によって引き起こされます。主に、高温で発生する過度の弾性変形、塑性変形、クリープなどの故障形態を含みます。

(2) 破壊失敗

過大な負荷や疲労損傷により、部品が2つ以上の接続されていない部品に分離する現象。骨折は最も深刻な障害です。これには、延性破壊破壊、低温脆性破壊破壊、疲労破壊破壊、クリープ破壊破壊、および環境破壊破壊が含まれます。

(3) 表面損傷故障

部品が動作しているとき、表面の相対摩擦や環境媒体の腐食により、部品の表面が損傷したり、サイズが変化して故障の原因となります。主に、表面摩耗破壊、腐食破壊、および表面疲労破壊の形態が含まれます。

同じ機械部品が複数の故障モードで動作することが多いことを指摘する必要があります。しかし、一般的に、部品が故障した場合、必ず 1 つの方法が主役になります。故障解析の中心的な問題は、主な故障モードを見つけることです。

機械部品が故障する要因は数多くあり、部品の構造設計、材料の選択、材料の加工と製造、製品の組み立て、メンテナンスなど、比較的複雑です。

(1) 不合理な設計

これは主に、部品のギャップ、小さな円弧コーナー、さまざまな形状の遷移領域など、部品の構造や形状が不適切または不合理であることを指します。部品の実稼働能力が不足し、部品の早期故障につながります。

(2) 無茶な材料の選択

設計では、部品の故障モードが誤って判断され、選択された材料の性能が作業条件の要件を満たすことができませんでした。材料の選択に基づく性能指標は、実際の故障モードに対する材料の耐性を反映しておらず、間違った材料が選択されていました。選択した材料の品質が低すぎる、設計要件を満たさない不適格な構成または性能などは、すべて不合理な材料の選択です。

(3) 無理な加工技術

部品の加工技術を誤ると様々な不具合が発生し、使用中の部品の早期故障につながります。たとえば、熱間加工中に過熱、過燃焼、および帯状構造が発生しました。熱処理中に脱炭、変形、割れが発生した。冷間加工中に深いナイフ跡と研削クラックが発生しました。

(4) 不適切な設置および使用

組み立てと取り付けのプロセスが、きつすぎる、緩すぎる、不正確な位置合わせ、不安定な固定などの技術的要件を満たしていない場合、部品が機能しなくなったり、時期尚早に故障したりする可能性があります。さらに、使用中の違法な操作と過負荷、過速度、修理の失敗、オンタイムの維持なども、部品の早期故障を引き起こす可能性があります。

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