最初に SEM を持ち出すのが最もよくある出だしの誤り

あるロットの連結ボルトが折れ、技術者は折損部を実験室へ送って SEM をかけ、結論は「疲労破面」だった。報告書提出後、工程部門は締付けトルクを1段上げたが問題は残った。理由は明確：解析は「破損機構」まで達したが「根本原因」まで達していなかった。

疲労は機構であって原因ではない。真の原因は、接合面剛性不足による Φ 過大、埋込み損失で消費された予張力、設計時に見積もられなかった横荷重かもしれない。この情報は破面にはなく、現場記録と組立データにある。

故障解析の正しい出発点は顕微鏡ではなく、現場情報の完全な収集。

段階1：現場情報収集

この段階が解析全体の閉ループ可否を決めるのに、しばしば飛ばされる。収集すべき情報は5分類：

段階2：破面保護と採取

保護

• 破面に触れず、洗浄せず、酸洗いしない；清潔な紙袋またはポリ袋に個別梱包。
• 2つの破面半体を別々に梱包し対応関係をマーク、はめあい面への二次衝突損傷を防止。
• 折損部の接合内での原位置（どちら側、どのボルト、どの向き）を記録。
• 腐食生成物分析が必要な場合は、低温・乾燥保管してさび進行を防止。

採取計画

段階3：検査と分析

巨視検査（肉眼+低倍率）

• 破面位置：最初の負荷ねじ山/軸部/頭部遷移部/ねじ逃げ。
• くびれ、明確な曲がりの有無、軸に対する破面角度。
• 断面の分区と比率（疲労源、進展域、最終破面域）。
• ねじと座面の摩耗、屑、変色、腐食痕。

微視検査（SEM）

破面機構を確認：ディンプル（延性）/疲労ストリエーション（疲労）/粒界ロックキャンデー（水素脆化または応力腐食）/リッジ（脆性）。併せて EDS で破面上の腐食生成物と介在物の組成を分析。

材料・工程の再検証

段階4：根本原因特定と再現検証

前段3段階の情報を因果連鎖に整理し、機構から原因へレベル別に遡及：

1. 機構層：破面がどの破損を教えるか（疲労、水素脆化、過負荷…）。
2. 条件層：この機構にどんな条件が必要か（許容応力振幅超過、水素侵入、設計超過荷重…）。
3. 原因層：なぜこれらの条件が成立するか（Φ 計算過小、ベーキング不足、トルク設定誤り、皮膜ロット変更…）。
4. システム層：なぜ起きたか（設計レビューがカバーしなかった、調達技術要求が欠落、工程パラメータ未凍結、予告なきサプライヤー変更…）。

通常、真の根本原因は第3層または第4層にあり、報告書はしばしば第1層または第2層で止まる。第3層に達するには組立データ、ロットデータ、摩擦性能データを破面結論と突き合わせねばならない。

再現検証

根本原因結論は再現可能であるか、少なくともデータ裏付けがなければならない：

• 水素脆化：GB/T 3098.17 による保証荷重試験を実施、同一ロット・同一表面処理状態の試料を用い遅れ破面の有無を検証。
• 疲労：応力振幅を計算し材料疲労限度と比較、必要なら振動台で再現。
• 摩擦異常：同一ロットでトルク-軸力試験を実施し K ずれを再現。
• なめ：かかり長さを再測定し引抜き試験で破損モードを確認。

故障解析計画チェックリスト

結論

故障解析の価値は形態記述を生むことではなく、機構・条件・原因・システムの4層を再現可能・検証可能・クローズ可能な連鎖へ繋ぐこと。破面が機構を、データが条件と原因を、制度層の隙間が根本原因を与える。

順序は逆にできない：まず現場情報を収集、次に折損部を保護、次に巨視・微視・材料を段階的に検査、最後にデータへ戻って根本原因特定と再現検証。最初の段階を飛ばして顕微鏡へ直行すれば、得られるのは問題を解かない綺麗な報告書だけ。