1 – CARACTERISTIQUES DES DEFAILLANCES : LES...

STS M I ~ U62 ~ Stratégie de Maintenance

07 DEFAILLANCES ET PANNES

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1 – CARACTERISTIQUES DES DEFAILLANCES :

11 – Définitions et vocabulaire : Une défaillance est la cessation de l'aptitude d'un bien à accomplir une fonction requise. Après une défaillance, le bien est en panne, totale ou partielle. (NF EN 13306).

12 – Classification des défaillances : Les caractéristiques d’une défaillance doivent être correctement identifiées afin de prévoir et d’organiser l’intervention nécessaire pour la remise en état initial de l’entité.

Défaillances de causes intrinsèques : défaillances dues à une mauvaise conception du bien, à une fabrication non conforme du bien ou à une mauvaise installation du bien. Les défaillances par usure et par vieillissement sont des défaillances intrinsèques.

Défaillance de causes extrinsèques : défaillances de mauvais emploi, par fausses manœuvres, dues à la maintenance, conséquences d’une autre défaillance.

Une défaillance se caractérise également par le moment où elle se manifeste par rapport au cycle de vie de l’entité. Elle peut être précoce ; aléatoire ; d’usure ;

13 – Normalisation des défaillances NF X 06-501 : En fonction de la rapidité de la manifestation :

Défaillance progressive : défaillance qui aurait pu être prévue par un examen ou une surveillance. Défaillance soudaine : défaillance qui n’aurait pas pu être prévue par un examen ou une surveillance.

En fonction du degré d’importance : Défaillance partielle : défaillance résultant de déviations d’une ou des caractéristiques au-delà des

limites spécifiées, mais telle qu’elle n’entraine pas une disparition complète de la fonction requise. Défaillance complète : défaillance résultant de déviations d’une ou des caractéristiques au-delà des

limites spécifiées, telle qu’elle entraine une disparition complète de la fonction requise. Défaillance intermittente : défaillance d’un dispositif pour une période de temps limité, après laquelle le

dispositif retrouve son aptitude à accomplir la fonction requise sans avoir été soumis à une action corrective extérieure. De telles défaillances sont souvent répétitives.

Par combinaison des concepts précédents :

Défaillance catalectique : défaillance à la fois soudaine et complète. Défaillance par dégradation : défaillance à la fois progressive et partielle. A la longue, de telles

défaillances peuvent devenir de défaillances complètes.

En fonction des causes : Défaillance due à une faiblesse inhérente : défaillance attribuable à une faiblesse inhérente au

dispositif lui-même lorsque les contraintes ne sont pas au-delà des possibilités données du dispositif (faiblesse due à la conception ou à la réalisation du dispositif).

Défaillance due à un mauvais emploi : défaillance attribuable à l’application de contraintes au-delà des possibilités données du dispositif.

Défaillance première : défaillance d’un dispositif dont la cause directe ou indirecte n’est pas la défaillance d’un autre dispositif.

Défaillance seconde : défaillance d’un dispositif dont la cause directe ou indirecte est la défaillance d’un autre dispositif.

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En fonction des conséquences : Défaillance critique : défaillance qui empêche l’accomplissement de la mission et fait encourir des

risques de blessures graves à des personnes ou des dégâts très importants au matériel. Ce type de défaillance est pris en compte dans les études de sécurité.

Défaillance majeure : défaillance autre que critique, qui risque de réduire l’aptitude d’un dispositif plus complexe à accomplir la fonction requise.

Défaillance mineure : défaillance autre que critique, qui ne réduit pas l’aptitude d’un dispositif plus complexe à accomplir la fonction requise.

14 – Correction et traitement des défaillances : Correction des défaillances : les dépannages sont des remises en état de fonctionnement provisoires avant réparation. Les réparations sont des interventions limitées et définitives. Relevé des défaillances : ce sont généralement les bons de travaux qui servent de base aux historiques. Ces relevés sont entrés en GMAO (qui liste ces défaillances à la demande par nature, par machine, par secteur, etc.) à des fins de traitement (fiabilité, disponibilité, coûts, etc.). C’est dans ce cadre que rentre l’analyse en NT.

2 – CONNAISSANCE D’UNE DEFAILLANCE :

La « fiche d’analyse de défaillance » suivante peut guider la démarche du technicien chargé de l’expertise.

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Rupture ductile : elle provient après une phase de déformation plastique appréciable, allongement du matériau et striction au niveau de la rupture. Ductile se dit d'un matériau qui peut être étiré sans se rompre. Ductile s'oppose à fragile.

Rupture fragile : elle survient après une très faible déformation plastique. Elle est souvent l’effet d’un choc et est favorisée par la fragilité intrinsèque du matériau. Fragile se dit d'un matériau qui se casse facilement (cas du verre). Fragile s'oppose à ductile.

33 – Défaillances mécaniques par détérioration de surface : fatigue et usure :

Usure : enlèvement progressif de matière à la surface des pièces d’un couple cinématique en glissement relatif.

Fretting-corrosion : usure particulière apparaissant au contact de 2 pièces statiques, mais soumises à de petits mouvements oscillants (vibrations). C’est le cas des pièces frettées ou des clavetages.


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L’écaillage : enlèvement de grosses écailles de matière.

Il apparaît sur les dentures cémentées ou trempées, à l'intérieur du métal, entre la partie traitée et non traitée. Les causes possibles sont une épaisseur insuffisante de la couche traitée ou une transition trop brusque de la dureté entre couche traitée et non traitée.

Grippage : soudure de larges zones de surface de contact, avec arrachement massif de matière.

Il résulte de la rupture du film de lubrifiant dans la zone d'engrènement. Il se produit lorsque les charges et les vitesses de glissement sont élevées ou lorsque la lubrification est mal choisie.

Abrasion : une surface est rayée par un corps (surface ou particule libre) de dureté supérieure tels que des impuretés ou de déchets (poussières, sable, etc.).

Cavitation : implosion de micro bulles de gaz incondensables sous l’action d’une brutale chute de pression au sein d’un liquide. L’onde de choc génère des cratères dans la zone de cavitation (pompes, hélices, etc.).

Rayage : trace laissée par le passage d’un corps dur. Erosion : une surface est rongée sous l’effet de

l’impact de fluides ou de particules solides en suspension à grandes vitesses (Ec = ½ mV²), ou de phénomènes électriques (arcs). Faïençage : réseau de craquelures superficielles dues à la fatigue thermique Marquage : enfoncement localisé du à une charge ponctuelle

Roulement et fatigue de contact : roulements à billes et à aiguilles se détériorent intrinsèquement par fatigue de contact. La pression de Hertz au contact bille / chemin de roulement fait apparaître des contraintes de cisaillement sur les bagues entraînant des fissures en surface puis débouchantes (piqûres).


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4 – LES CAUSES DE DEFAILLANCE :

41 – Généralités : Le changement d’état du système suit un processus initié par la cause de défaillance. Effet de la défaillance sur le système : panne, non qualité, cadence réduite, accident, etc.

42 - Causes de défaillance du système : Les causes de défaillance peuvent être externes ou internes au système. Causes externes de défaillance du système :

Matière d’œuvre (absente, non conforme) Energie (absente, non conforme) Conditions d’exploitation : conduite et

réglage non conformes Maintenance (absence, non conforme) Perturbations (environnement)

Causes internes de défaillance du système : Les éléments du système (composants,

liaisons).

Etat de fonctionnement

Matièred ’œuvreentrante

Matièred ’œuvresortante

Energie

Conditionsd ’exploitation

Conduite-Réglage

Fonction globaleSYSTEME

Déchets

Maintenance

Messages

La défaillance

Etat dedysfonctionnementObtention de la valeur ajoutée

Les causes internes de la chaîne fonctionnelle sont : Chaîne d’action :

Sortie Pré actionneur Actionneur Liaisons entre les éléments

Chaîne d’acquisition : Capteur Liaisons entre les éléments Entrée

Mécanisme : Eléments du mécanisme

L’origine de la défaillance (cause de défaillance) agira sur un élément qui engendrera la défaillance d’une chaîne fonctionnelle puis du système. La défaillance provoque sur le système un effet. Le passage de la cause à l’effet est défini par le mécanisme de défaillance.

Dans la démarche de diagnostic, on part de l’effet de la défaillance sur le système puis on recherche les causes de défaillance.

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CAUSES INTERNES A L'ELEMENT


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43 – Répartition des défaillances dans un système :

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Objets techniques depuissance

Préactionneurs

Actionneurs

Effecteurs

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Connectique

30%

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5 – CAUSES DE DEFAILLANCES ET MAINTENANCE ASSOCIEE :

CATEGORIE EXEMPLE DE CAUSE ACTION DE MAINTENANCE

Causes inhérentes au

fonctionnement

USURE avec variation progressive des caractéristiques dimensionnelles ou mécaniques

Maintenance de 1er niveau : nettoyage, graissage, lubrification, etc. Maintenance préventive conditionnelle : suivi vibratoire, contrôle dimensionnel, etc. Maintenance d’amélioration : traitement de surface, etc.

CHOC avec rupture partielle ou totale de certains constituants

Maintenance d’amélioration pour l’étude et l’installation de dispositifs de sécurité

SURCHARGE avec détérioration progressive des caractéristiques de certains constituants par un non respect des consignes d’exploitation

Maintenance d’amélioration pour l’étude et l’installation de dispositifs de protection contre les surcharges avec la rédaction de consignes plus précises pour l’exploitation

Causes

inhérentes à la conception

fonctionnelle et à l’organisation structurelle de

l’entité

DEFAUTS DUS AUX MATERIAUX avec une mauvaise tenue des pièces suite à un mode d’obtention défectueux (défauts de fonderie ou de laminage par exemple)

Maintenance corrective pour la réparation des constituants défectueux. La fonction maintenance doit participer aux études et à la préparation du travail concernant un nouveau matériel La fonction maintenance doit avoir à l’esprit l’amélioration de la fiabilité, de la sécurité et de la maintenabilité de l’entité.

DEFAUTS DUS AUX METHODES DE FABRICATION. DEFAUTS DUS AUX METHODES ET PROCEDES DE MONTAGE.

Causes inhérentes à

l’environnement

DEFAUTS DUS A UN MAUVAIS CHOIX DES CONSTITUANTS par rapport aux conditions d’influences externes (présence d’eau, risques de chocs mécaniques, température ambiante élevée, etc.) ou par rapport à des atmosphères particulières (explosive, corrosive, chargée d’huile, etc.)

Maintenance corrective : mise en œuvre de constituants adaptés à ces environnements. Maintenance préventive : mesurer en permanence le niveau du risque présenté par ces atmosphères. La fonction maintenance doit informer les études des contraintes spécifiques à ces environnements avec un dispositif d’amélioration de la sécurité et de la fiabilité dans l’exploitation du matériel.


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Exemples de causes précises de défaillance :

ELECTRONIQUE ELECTROMECANIQUE HYDRAULIQUE MECANIQUE

CAUSES INTERNES MATERIEL

Vieillissement, mort subite du composant

Vieillissement, mort subite du composant, colmatage, fuite

contraintes mécaniques, fatigue, états de surface

CAUSES LIEES AU MILIEU

A L'EXPLOITATION A L'ENVIRONNEMENT

poussières, huile, eau, chocs, vibrations, échauffement local, parasites

Température, eau, huile, poussières, copeaux, échauffement local, chocs, vibrations

Température, eau, huile, poussières, copeaux, échauffement local, chocs, vibrations

CAUSES LIEES A LA MAIN D'OEUVRE

AUX OUTILS

fabrication, montage, réglage, contrôle, manque énergie, utilisation, outils

fabrication, montage, réglage, contrôle, manque énergie, utilisation, outils

Conception (géométrie), fabrication, montage, réglage, utilisation, outils

6 – LES MODES DE DEFAILLANCE :

Mode de défaillance : Façon par laquelle est constatée l'incapacité d'un bien à remplir une fonction requise. C’est donc le processus qui, à partir d’une cause intérieure ou extérieure au bien, entraîne la défaillance du bien considéré.

De façon très générale, un mode de défaillance a un des 4 effets suivants sur un système : 1. Fonctionnement prématuré ; 2. Ne fonctionne pas au moment prévu ; 3. Ne s’arrête pas au moment prévu ; 4. Défaillance en fonctionnement.

Il est cependant impossible d’effectuer une analyse concluante en vue d’un diagnostic avec une liste aussi généraliste. Il est donc nécessaire de développer cette liste, et surtout le point N°4 relatif aux défaillances en fonctionnement. Pour les 6 domaines technologiques (mécanique, électrotechnique, électromagnétisme, hydraulique, thermodynamique, chimie), on recense plus d’une centaine de modes de défaillance en fonctionnement spécifiques et propres à chacune des disciplines. Un mode de défaillances s'exprimera donc par la manière dont un système viendra à ne plus remplir sa fonction. Il s'exprimera en termes physiques : rupture, desserrage, coincement, court-circuit, etc.

Exemples de modes de défaillance en fonctionnement : Mécanique : abrasion, cisaillement, corrosion, déformation permanente, écaillage, fatigue, grippage, etc. Electrotechnique : arc, claquage, collage, fuite, fusion, usure, rupture, etc. Electromagnétisme : aimantation, effet joule, électricité statique, etc. Hydraulique : cavitation, coup de bélier, onde de choc, turbulence, etc. Thermodynamique : choc thermique, dilatation, rayonnement thermique, etc.

Modes génériques de défaillance :


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Il existe 5 modes génériques de défaillance : perte de la fonction fonctionnement intempestif refus de s'arrêter refus de démarrer fonctionnement dégradé

Exemples de modes de défaillance :

ELECTRONIQUE ELECTROMECANIQUE HYDRAULIQUE MECANIQUE

PAS DE FONCTION

circuit ouvert, court circuit, pas de réponse à la sollicitation, connexions / fils desserrés

Fuite, circuit bouché absence de jeu

PERTE DE FONCTION

coupure ou court circuit, composant défectueux

obstruction ou coupure circuit, composant défectueux

Rupture, blocage / grippage

FONCTION DEGRADEE

Dérive des caractéristiques, perturbations, parasites

mauvaise étanchéité, usure perturbations, coup de bélier

mauvaise portée, désolidarisation, jeu

FONCTION INTEMPESTIVE déclenchement intempestif coup de bélier

7 – PRINCIPALES DEFAILLANCES DES COMPOSANTS CLASSIQUES D’AUTOMATISMES :


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8 CAUSES POSSIBLES DE PANNES ET VERIFICATIONS CORRESPONDANTES :

CAUSES POSSIBLES DES PANNES VERIFICATION POUR DETECTER CES CAUSES

1) Pannes provoquées par le grippage d'un organe en mouvement, ce grippage pouvant

provenir lui-même:

-d'un manque de graisse. -d'un lubrifiant mal adapté.

-d'un lubrifiant sale. -d'une fuite.

-d'une charge exagérée. -d'un mauvais fonctionnement

du refroidissement.

- Vérifier les divers points à graisser. - Vérifier les pleins à faire.

- Vérifier les échauffements des paliers. - Contrôler les caractéristiques des lubrifiants employés.

- Effectuer les vidanges nécessaires. - Nettoyer les filtres à huile.

- Nettoyer les réservoirs à lubrifiants. - Effectuer des prélèvements à fin d'analyse.

- Vérifier les excès de graissage. - Rechercher les fuites éventuelles.

- Contrôler les pressions d'huile. - Contrôler les charges accidentelles sur les paliers.

- Vérifier les pompes de circulation. - Contrôler l'entartrage.

2) Pannes provoquées par le desserrage des pièces d'assemblage des organes mécaniques et électriques (boulons, clavettes, coins, attaches

de courroie,....)

- Resserrer les écrous et les vis. - Remettre en place coins et clavettes. - Ausculter le bruit et les vibrations. - Vérifier les attaches de courroie.

3) Pannes provoquées par: - l'usure.

- l'érosion. - l'oxydation.

- les coups de feu. - la corrosion chimique. - l'amorçage d'un arc.

- Vérifier les cônes d'embrayages. - Vérifier les ferodo.

- Contrôler les plaques d'usure. - Vérifier l'usure des galets.

- Vérifier l'usure des rails ou chemins de roulements. - Vérifier l'usure des bagues et coussinets.

- Contrôler l'usure des arbres. - Vérifier l'usure des coulisseaux.

- Contrôler les pignons, barbotins et crémaillères. - Vérifier l'usure des fourchettes et doigts.

- Vérifier l'usure des chaînes de transmission. - Vérifier les cardans.

- Vérifier les manchons d'accouplement. - Contrôler l'usure des clavettes coulissantes. - Contrôler l'usure des bandes transporteuses.

- Exécuter les contrôles géométriques nécessaires. - Rattraper les jeux des organes de réglage.

- Contrôler l'état de la peinture et de la corrosion.

4) Pannes provenant du vieillissement de certains matériaux, comme les isolants

électriques.

- Vérifier les pièces isolantes des contacteurs. - Vérifier les revêtements des câbles.

- Faire les contrôles d'isolement.

5) Déraillements, renversements ou autres accidents provenant d'un défaut des chemins de

roulements.

- Vérifier l'écartement des rails. - Vérifier le niveau des chemins de roulement.

- Vérifier les butoirs de fin de course. - Vérifier l'ancrage aux rails.

- Vérifier le calage. - Vérifier l'observation des consignes.

6) Pannes provoquées par la flexion,

l'allongement ou la rupture intempestive d'un organe soit par:

- mauvaise utilisation du matériel.

- Examiner les pièces fragiles. - Vérifier les pièces flexibles.

- Contrôler l'emploi correct des machines. - Vérifier les câbles et chaînes de levage. - Contrôler les crochets et leurs sécurités.


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- fatigue de matériaux. - défaut de conception. - accident prévisible.

- Vérifier les manilles. - Exécuter les contrôles statiques et dynamiques.

- Retendre les courroies et les chaînes.

CAUSES POSSIBLES DES PANNES VERIFICATION POUR DETECTER CES CAUSES

7) Pannes provoquées par des défauts d'alimentation tels que surtension ou sous-

tension.

- Exécuter les contrôles de puissance. - Exécuter les contrôles de vitesse.

8) Détérioration des systèmes de commande: - électrique.

- pneumatique. - hydraulique.

- Vérifier l'état des contacts électriques. - Vérifier les ressorts de contact.

- Vérifier la mise à la terre. - Vérifier la protection des transformateurs.

- Contrôler les jeux de roulements des moteurs. - Contrôler l'empoussiérage des moteurs.

- Faire fonctionner les électro-freins. - Faire fonctionner les diverses sécurités.

- Vérifier l'état des fils d'alimentation. - Contrôler le serrage des bornes.

- Vérifier l'état des balais des bagues collecteurs. - Vérifier l'état diélectrique de l'huile du transformateur.

- Vérifier les bougies. - Vérifier les vis platinées.

- Vérifier les pleins d'huile de commande. - Vérifier les fuites éventuelles de fluide. - Vérifier le fonctionnement des clapets.

- Nettoyer les carters d'huile de commande.

9) Pannes provoquées par l'eau, l'humidité ou l'introduction d'un corps étranger, ce qui peut

entraîner: - courts-circuits.

- encrassement de butées. - filtres inefficaces. - embrayages gras.

- freins gras ou humides. - blocage des sécurités.

- Nettoyer les butées. - Nettoyer les glissières. - Nettoyer les arbres.

- Signaler les machines sales. - Vérifier les soupapes de sécurité. - Vérifier les arrêts automatiques.

- Faire fonctionner les limiteurs de couple. - Vérifier les parachutes.

- Contrôler les freins. - Contrôler les protections thermiques.

9 PRINCIPE DE L’ANALYSE DES DEFAILLANCES :

Une analyse de défaillance se déroule en 3 étapes : Enquête préliminaire Analyse morphologique de la pièce défaillante Examens complémentaires en laboratoire

Remarque : l'absence de soins, ainsi que les erreurs de prélèvement rendent difficile l'analyse des défaillances. Il convient donc de prendre un certain nombre de précautions pour préserver les indices présents sur les pièces détériorées.

Exemple :

La page suivante montre un exemple d’expertise.


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1. Donnez la définition selon la norme d’une défaillance et précisez la différence entre panne / défaillance

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Les caractéristiques d’une défaillance doivent être correctement identifiées

afin de prévoir et d’organiser l’intervention nécessaire pour la remise en état initial de l’entité. Précisez les caractéristiques d’une défaillance en fonction de :

De la vitesse d’apparition :

__________________________________________________________________________________________

De l’instant d’apparition : __________________________________________________________________________________________

Du degré d’importance : __________________________________________________________________________________________

De la vitesse d’apparition et du degré d’importance : __________________________________________________________________________________________

Des causes : __________________________________________________________________________________________

De son origine : __________________________________________________________________________________________

De ses conséquences : __________________________________________________________________________________________

De leur caractère : __________________________________________________________________________________________

3. Donnez la définition d’un mode de défaillance et donnez des exemples de modes de défaillance pour les organes suivants :

« mode de défaillance » : _____________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________

Roulement :

Engrenage : Vérin :

4. De façon générale, quels sont les effets possibles des modes de défaillance

rencontrés sur un système : __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________

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