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ねじの軸力について(第125号)

前述のノルトロックの記事で軸力という言葉がでてきましたが、軸力とは何でしょうか。
ボルト・ナットを締付けていくと、図1のように、被締結物は圧縮され圧縮力が発生し、ボルトは引っ張られて、張力が働きます。この張力のことを軸力と呼びます。ボルト・ナットはこの軸力が働くことにより、座面、ねじ面に摩擦が発生し、ねじが緩む力を阻止します。一方、軸力が低下して、座面、ねじ面の摩擦が小さくなり、ねじを緩ませる力が勝ると、ねじの緩みが発生します。

図1 ねじ締結時の軸力

このように、ねじの緩みを防止するためには、ねじを締結する時に、軸力を適正に管理することが重要となります。
しかし、一般に使用するねじは軸力を測定する手段がありませんので、JIS B 1083では、ねじの締付け管理方法として、「トルク法」「回転角法」「トルク勾配法」を挙げています。
このうち「トルク法」は、市販のトルクレンチで締付けトルクを管理できるため、今でもよく使用されています。しかしながら、JIS B 1083によると、「締付けトルクの90%前後は、ねじ面及び座面の摩擦によって消費されるため、ばらつきは管理の程度によって大きく変化する。」ということですので、ねじに潤滑油や摩擦係数安定剤等を塗布した上で、十分な検証試験が必要です。
ところで、DTIシステム(写真1)という便利なツールがあります。これは、軸力によるボルトのわずかな伸びを検知する仕組みをボルト内部に埋め込み、伸びの度合い(=軸力)を段階的に赤から黒へと変化する色で表示させる軸力管理システムです(写真2)。締付けトルクと軸力でお悩みの方には興味深いツールです。

 

写真1 DTIシステム

 

写真2 軸力により色が変化するインジケータ

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