一例电磁继电器失效的故障树分析法

一例电磁继电器失效的故障树分析法
作者：朱亮亮，等
来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2016年第3期
朱亮亮张世明杨季玲
上海航天设备制造总厂上海200245
摘要本文主要介绍了某型电磁继电器一种金属多余物产生及导致失效的故障模式，通过故障树分析法对继电器生产过程分析，确定了多余物产生的根本原因，采取了有效措施避免类似
故障重复发生。

关键词电磁继电器；失效；多余物；工艺改进
电磁继电器是一种由控制电流通过线圈时产生的电磁吸力来驱动磁路中的可动部分，从而
实现触点的开、闭或转换功能的控制元件，其结构较为复杂。

所以在电子设备中，电磁继电器
属于失效率比较高的元器件。

例如，1971 年日本发射第一颗科学卫星，共用了1400 个电子元
器件，其中，继电器仅占0.9%，但其失效数量占到元器件失效总数的4.7%。

内部存在可动多余物，是引起电磁继电器失效的主要失效模式之一。

1 背景介绍及故障分析方法
上海航天设备制造总厂某型产品使用国内生产的电磁继电器，连续4 个月内发生多个继电
器失效，失效现象都为继电器内部发现多余物。

按照航天质量管理要求，对连续发生的多起产
品质量问题进行了“归零”。

由于连续出现质量问题，用户方代表也对前期已交付产品质量情
况产生了怀疑，为消除用户担心，避免发生更多的质量问题，需找出问题根本原因，采取有效
措施，确保交付产品质量可靠。

故障树分析（Fault Tree Analysis，FTA）技术是1962 年在美国贝尔电报公司的电话实
验室开发的。

它采用逻辑的方法，可以形象地进行故障的分析，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，不仅可以作定性分析，还可作定量分析，体现了以系统工程方法研究安全问题的系
统性、准确性和预测性，是安全系统工程的主要分析方法之一。

本文即利用故障树分析法，对该单位承制型号产品中出现电气继电器失效问题进行分析，
找出故障点，分析失效机理，提出了具体改进措施，保证交付产品的质量可靠。

2 故障原因分析
此次失效的继电器为4 组触点（原理见图1），密封式电磁继电器，工作电压DC24V。

主
要故障现象为继电器加电后仅有1 组导通。

根据电磁继电器内部结构及设计原理，建立故障树
如图2。

2.1 故障因素排查复查继电器生产的工艺文件，其中未明确整件尺寸测试点，仅要求使用
游标卡尺测量整件外形尺寸。

由于检查位置不在熔瘤突出点（见图3），测量数据未能反映整
件的最大尺寸，导致套壳时整件与外壳刮蹭产生多余物。

因此不能排除因素X7。

通过复查继电器的装配班组人员，其人员相对稳定且都经过考核培训，具有多年实践经验，没有新的人员。

开壳检查不同人员装配的不同批次产品，均发现个别继电器有不同程度划伤。

与人员操作不当无关，可以排除因素X8。

2.2 故障排查结论综上所述，继电器内的金属多余物是由于继电器工艺控制不到位，整件
焊接时侧板处焊瘤突出，使得整件最大尺寸超出了外壳内腔尺寸，继电器装配时两者产生刮蹭
产生多余物。

2.3 故障复现工作取继电器现场装配的电磁系统1 件，测试一侧残余熔瘤高出轭铁面约为0.1，另一侧高出约0.06mm，测试电磁系统的整件尺寸为30.65，点焊整件后完全模拟装配套壳，拆壳后发现外壳一侧已有划痕，末端划痕处有明显金属多余物。

电磁系统点焊熔瘤尺寸超差而
导致套壳时刮蹭外壳内壁产生多余物的故障可以复现。

通过故障复现工作可以说明故障树分析
准确、排查结论正确。

3 主要采取的改进措施
3.1 已交付继电器处理措施通过对故障原因的排查分析和故障复现工作，说明前期按照此
工艺方法生产装配的继电器都有可能存在类似的失效模式，最终确定将已交付用户使用的所有
批次继电器全部召回。

3.2 整件检测方法改进整件检测套的结构简图见图4，主要是以底板外形尺寸为基准，检
查整件最大外形尺寸。

此方法能够及时有效地剔除不合格品，不会造成整件外形尺寸的漏检及
误判，有效保证整件与外壳间的配合间隙。

经试验验证，继电器开盖检查，按照改进后的方法生产的继电器没有出现外壳被划伤的现象，说明此问题彻底得到了解决。

4 结语
电磁继电器属于失效率比较高的元器件，内部存在可动多余物，是引起电磁继电器失效的主要失效模式之一，本文使用故障树分析法，对实际生产过程中出现的一种金属多余物造成失效的故障模式进行了详细分析，采取了有效的应对措施。

彻底消除了一类故障模式，提高了电磁继电器可靠性，同时也提供了一种可以借鉴的故障分析方法。