2. 기계고장의 원인

Causes of Machinery Failures


고장이란 기계부품이나 요소가 변형하여 제기능을 발휘 못하는 것이라 할 수 있으며 실제 최종적인 고장은 계속적으로 사용하기에 불안전하고 신뢰성이 없는 "초기 결함", "초기 고장", "열화", "손상" 등이다.

사고원인의 분류 :

⑴ 설계 결함

⑵ 재료 결함

⑶ 공정과 생산 결함

⑷ 조립 불량

⑸ 설계 불량 또는 용역조건 미흡

⑹ 정비 결함

⑺ 운전 불량

그림 1-2 고장 분석 및 품질관리 체계도

기계의 고장 원인을 다루는 통계나 참고자료는 일반적으로 다음 분류법을 사용한다.

실제 고장 분석을 위해 다음 목록의 확장이 필요하다. 표 1-1은 기계 고장의 원인에 대한 대표적인 예이다. 고장 원인은 각기 해당 영역에 적용되어야 하나 그렇지 않을 경우, 앞에서 언급한 고장 분석의 목적에 맞지 않을 것이다.

고장 원인은 하나 이상의 특정 고장 형태와 관련시켜 규명하는 것이 고장 분석의 주요 개념이다. 표 1-2는 석유화학 공장의 99%의 기계 고장에서 나타난 기본 고장 형태를 나타낸 것이다.

다음 장에서 이 목록을 더욱 확장하여 일일 고장 분석에 사용하고 있다. 고장형태는 고장의 결과이므로 고장의 원인과 혼돈해서는 안된다. 고장 형태는 원인과 결과의 긴 연결고리의 결과일 수도 있어 결국 기능상 고장을 유발한다.

 

표 1-1 고장 원인

 

표 1-2 기계 고장 형태 분류

변형

소성, 탄성 등

파손

균열, 피로파손, 피팅 등

면 변경

헤어라인 균열, 캐비테이션, 마멸 등

재료의 변형

오염, 부식, 마멸 등

변위

느슨함, 고착, 큰 간극 등

누설

 

오염

 

 

자주 쓰이는 다른 용어로는 "결함 종류", "결함", "고장 메커니즘" 등이며, "고장 메커니즘"이란 용어는 특정 고장형태로 구분되는 금속적, 화학적, 윤활과정으로 표현된다. 예로, 롤러 베어링의 Fretting 마멸이나, 펌프 임펠러의 공동현상, 치차 톱니면에서의 초기 Pitting에 대한 일련의 원인과 결과를 표현하고자 고장 메커니즘이 개발되었다. 기계요소와 부품의 고장 메커니즘의 기본 인자는 외력, 시간, 온도, 그리고 부식성 환경으로서 각기 표 1-3과 같이 세분된다.

이와 같이 정의된 고장 메커니즘은 고장 형태가 어떻게, 왜 화학적 또는 금속적으로 발생했는지는 말해주지만 고장의 근본 원인을 밝히지는 못한다.

 

표 1-3 기계 요소 및 부품의 고장 메커니즘 인자

시 간 온 도 부식성 환경
• 정상
• 과도
• 주기
• 매우 짧은 시간
• 단시간
• 장시간
• 낮음
• 상온
• 높음
• 화학적
• 원자핵적
• 정상
• 과도
• 주기적

 

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