ネジの形態をした最初の造形物はアルキメデスの揚水ポンプだとメニュー : 最初に 歴史 呼び方 規格 材質 メッキ、表面処理 強さ 検査 戻る
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身近にあるねじとしては、物をとめているねじが多いのではないでしょうか。
壁にフックを固定する先端の尖った木ねじであったり、家電製品のケースを止めている小ねじやタッピング類、
家具を組み立てるねじや電柱についているボルトなど思いつくままにあげてもきりがありません。
ねじと呼んでいるものには、ねじ山の部分だけをさす場合(規格上のねじ基本、Thread(スレッド))と
ねじ山の加工された部品自体を指す場合(規格上のねじ部品、Screw(スクリュー))があります。
あまりにありふれていて、誰でもがねじをご存知だと思いますが、難しく考えると厄介な代物です。
子供に｢ねじってなあに?｣と聞かれると使い方や使っている場所は答えられるものの
ねじ自体の説明には困ってしまいますが、実物を見てもらうとすぐに納得してもらえます。
入門書などには文章としてねじの定義も、載っています。
ねじは｢ネジ｣｢ねぢ｣｢捻子｣｢捩子｣｢螺子(らし)｣などの文字や漢字等を使って表現されます。
本ページではねじやネジという表記になっています。
｢ネジ｣はカタカナで表すことも良くあります。外来語ではありませんが前後の関係からネジと使うことがあります。
｢ねぢ｣は古い使い方ですね。
｢捻(ネン)｣は、ひねる ねじる の意味です。私は捻り菓子を連想します。一般の会話で｢費用を捻出する｣などと言いますね。
｢捩(レイ、レツ)｣も ねじる の意味です。この字はあまり見かけません。
｢螺｣は螺旋の螺です。タニシや巻き貝を指します。弊社も螺子を社名に使っていますが 鋲螺 精螺 なども社名によく使われます。
｢子｣は道具や小さいものを表現するものです。
ねじには、いろいろな種類や形状のものがありますが、それらはカタログで実際に見ていただくこととして
最初に代表的なものをいくつか紹介します。
小ねじは、頭を持つ比較的軸系の小さい締結向けねじです。
ドライバー(ねじ回し)を利用して締め付けることを前提としています。
なべ頭がよく利用されますが、他に皿頭や丸皿頭、トラス頭、バインド頭、六角アプセット頭などがあります。
ボルト(Bolt)はナットと組んで使用する雄ねじを持った品物の総称ですが、
普通は六角形の頭を持った六角ボルト(トリーマー)を簡単にボルトと呼んでいます。
ナット(Nut)も六角形をしたものが一般的です。ナットは雌ねじになっています。
止めねじはねじの先端を利用して機械部品間を止めるねじです。
先端に｢くぼみ先｣｢とがり先｣｢平先｣などがあります。
他にもたくさんのねじがありますが、詳しくはカタログを参照 してください。
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ねじ山にも種類があります。
円筒上にねじのある平行ねじ(ボルトなど)と、円錐にねじのあるテーパーねじ(プラグなど)
ねじ山自体の形も、三角ねじ、四角ねじ、台形ねじ、のこばねじ、丸ねじ などがあります。
締結向けに利用される一般のねじには三角ねじ、送りに利用する場合は台形ねじが利用されています。
丸ねじは電球のソケットのねじ山です。
ねじの向きにも種類があります。
ナット(雌ねじ)を固定し、ボルト(雄ねじ)を右まわり(時計まわり)に回したときに、
ねじ込まれていくねじを右ねじと言いますが
一般に利用される多くのねじは右ねじなので特に右を付けて呼んでいません。
左ねじは逆に、左まわしで締まり、右まわしするとゆるんで外れてしまいます。ほとんど利用されていませんが
常に回転するような場所で、いつも左まわしの力を受けるような場所やメンテナンス上必要な箇所、その他の理由で利用されています。
軸を左右で固定する場合の片側や自転車の左ペダルをクランクに固定する場所のねじは左ねじになっています。
左ねじ(Left-Hand Thread)は、左または逆、LHと表記して一般の右ねじと区別し ています。
ねじを立てて見てねじ山が左上がりになっているのが、左ねじです。
ゆるみ止めボルトとして、ねじ山を2条として右ねじと左ねじを同時に持つボルトもあります。
右ねじと左ねじナットのダブルで固定するわけですが、これだと振動などで緩める方向にナットが動こうとすると
左ねじのナットは反対に動こうとするので緩まないわけです。
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さて、ボルト(雄ねじ)とナット(雌ねじ)は同じサイズ同士になっていないと当然噛み合いませんが
同じサイズでもねじ山の形や角度、大きさ、並ぶ間隔が同じになっていないとねじ込むことができません。
日本にも工業規格(JIS)があって、標準に準じてねじ作りをしています。もちろん国際規格(ISO)にも準じています。
先端が尖っている木ねじなどは相手の木材にねじ込んで行けばよいので雌ねじとの相性は関係ありませんが
工業製品として統一性がないと利用できないので、やはり規格化されて生産されています。
現在、全世界ですべての工業製品がISO規格通りになって一本化されていれば話は簡単なのですが
それぞれの国で特異な事情や歴史があり、一時期に世界共通とはならないようです。
日本でも、古い規格が習慣的に残っていて 完全に移行しているわけではないので注意が必要です。
ISOでは基本的にメートル系の単位を採用していますが、ISOにもメートル系とインチ系があります。
日本ではメートル系が主体です。ヨーロッパもメートル系ですが、アメリカは軍事向けにインチ系を使ってきた経緯があり、
一般産業にもインチ系を利用することが多いようです。航空機なども戦勝国のアメリカが優位性を持ち
利用されるねじはインチ系が多くなっています。
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ねじには締結(締め付)用に利用されるボルト、ナットなどの他にも
1.運動や動力伝達用(ジャッキ、プレス、XYテーブル、工作機械送り、材料送り等)
2.気密用(ガス管、油圧管接続等)
3.精密測定用(マイクロメーター等) などの用途があります。
締結向けに利用される一般のねじには三角ねじ、送りに利用する場合は台形ねじが利用されています。
ねじ山を加工する方法としては、1.タップ、ダイスによる方法
2.旋盤による切削加工
3.フライス盤により切削加工
4.研磨による方法
5.転造による方法 などがあります。
締結向けねじ部品全体の製作としては、冷間圧造(ヘッダー)よってねじの形のリベットを形作り
転造加工でねじ山を作る方法が大半です。
特殊な形状のねじ等は切削加工で製作することも多いですが、近年の冷間圧造技術の発展に伴い
大きなものから小さいもの、複雑な形状のものまで冷間圧造と転造で作られています。
昔の小ねじはマイナスドライバーで締め付けをしていましたが、現在はプラス(十字穴)が主流です。
マイナスよりプラスの方が締め付け作業がはるかに楽で安全です。
このプラス穴は冷間圧造では簡単に作りこめますが、切削加工では作らないものです。
また、冷間圧造と転造によるねじの量産により大幅なコストダウンを実現しています。
この他にも素材を溶かして型に流し込んで作る方法で作られるねじもあります。
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ねじの規格書などを見ているとリード(Read)とピッチ(Pitch)という言葉が出てくると思います。
一本のねじ山が円柱に巻きついたものを一条ねじ(Single threaded screw)といいます。
そして、一回転して軸方向へ進んだ長さをピッチ(Pitch)と呼んでいます。
締結用のねじの多くは一条ねじです。ドリルビスや特殊タッピング、特殊ビスには多条ねじが利用されることがあります。
2001年に右ねじと左ねじを持つ2条ねじが量産可能になりました。ゆるみ防止に効果があります。
２本のねじ山が円柱に巻きついたものを二条ねじといいます。
これが３本やそれ以上の場合もあります。(多条ねじ(Maltiple Thread))
そして二条の場合ピッチ(Pitch)x2=リード(Read)になります。
多条ならピッチxnがリードになります。
多条なほどリードが大きくなりますので、少ない締め付け回転で早く締結が完了します。
大砲の尾栓などにも多条ねじが利用されています。
リード角とねじれ角は違いますので注意してください。90-リード角=ねじれ角
またねじはピッチの小さいほう(リード角小さい)がくさび効果により同じ力で締めても強く締め付けられます。
逆にリード角が大きいとゆるんで使い物にならなくなります。摩擦角>リード角
メートル並目ねじではリード角は2-3度程度 摩擦係数を0.1と小さく見ても摩擦角は6度となります。
実際、ボルトを締め付けるとボルトは伸び、品物は縮み、ねじ山はたわみこれらの力の働きが
つりあって固定していることになります。
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メートルねじは基準の山形、各部の基準寸法がJISで決められています。
並目ならば呼径でピッチ、有効径、ひっかかり率、谷の径がわかります。
雄ねじと雌ねじをはめあわせたときにねじ山の斜めの面(フランク)で互いに接しています。
実際に接触している場所はねじ山の幅とねじ溝(谷)の幅の等しい有効径を中心とした範囲です。
この接触している範囲(ひっかかり高さ)が基準山形に比べてどのくらいの率になっているかを
百分率であらわすのがひっかかり率になります。普通は70-80%です。
隙間がないと軽く動かすことが出来ませんし、誤差もありますので許容範囲が定められているのです。
雄ねじと雌ねじがはまり合っている部分(軸線方向)の長さをハメアイ長さと呼んでいます。
ボルトとナットの最小ハメアイ長さは0.6x呼び(材質同じ場合)と計算されるようですが
JISでは0.8-1.5x呼び になっているようです。
ボルトとナットで締め付けたときに、ナットのねじ山にかかる力は均一ではありません。
実際には座面に近い１−２山に多くの力がかかります。
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雄ねじと雌ねじはペアで利用しますが、軽く動かすためには軸方向に隙間が必要です。
しかし、この隙間のために隙間に相当する分だけの回転角が死んでしまい
回転角とリードは正比例しなくなります(バッククラッシュ)ので、送りねじなどでは考慮が必要になります。
マイクロメーターに利用するねじは、この隙間が極力少ない精密なつくりにしないと正確に測れなくなってしまいます。
ボールねじは、ねじというよりベアリングを合わせたような組み立て品です。
雄ねじのねじ溝と雌ねじの溝を対抗させて出来る螺旋の空間に転がり軸受け用の玉(ベアリング)
を一列に入れたもので、一端から出た玉はチューブを通って再び他端の溝に戻されます。
普通のねじに比べて摩擦係数が0.005以下ときわめて小さくバッククラッシュのない送りねじになります。
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ねじの材料は主に鉄、真鍮、ステンレスが利用されますが、アルミ、チタン、樹脂製などもあります。
また、ねじの種類、強度により同じ鉄でも種類の違う鉄が利用されます。
そして、防錆のためにメッキなどの表面処理を施すのが一般的です。
少し詳しい材質、メッキの話は後述してありますので参考になさってください。
ねじの強さは、機械的性質として規定されています。
強度区分4.6や12.9など小数点付きの数字で表わします。4Tや１１Tという強度区分は古い規格の表し方です。
これも詳しくは後述します。
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主に締結を目的としたねじをおおまかに大別すると
ボルト - 六角ボルト - 中ボルト(半ねじ)
押しボルト(全ねじ)
ナット
小ねじ
タッピング
木ねじ
ドリルビス
になります。
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普通に利用するボルトや小ねじはねじ長さの短いものが多いので、ねじ山は首下から先端までありますが。
ねじ長さが長くなると首下部分にねじのない部分を設けます。この中ボルトを半ねじ品と呼んだりするのですが
半ねじといっても ねじ長さの半分までねじ山があるわけではなくて 太さと長さ、製品により規格で目安決まっています。
サイズや長さ、メーカーにより多少の違いはありますが、おおよそ2.5d(径の2.5倍)ほど有効ねじ長さがあるとみてよいと思います。
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金属には内部に方向(フロー)があります。繊維と同じだと考えるとわかりやすいかも知れません。
切削では これが途切れることが多いですが、
冷間圧造ではギュッと押しつぶされて残り、更に強度UPします。
しかし、これにも限度はあり つぶす範囲が大きすぎてこのフローを切ってしまうと強度は下がってしまいます。
また、各部の角をにRを作ることにより、応力が隅に集中することが防げます。
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製図でねじを表す場合、谷底や不完全ねじ部を細い実線で表します。
また、見えないところのねじは破線で表します。
標準ねじ以外を利用した、ねじ部品にの長さに指定がある場合は
雄ねじではねじ先端の不完全ねじ部を含んだねじ長さを有効ねじ長さを指示し
雌ねじではねじ奥の不完全ねじ部を除いた有効ねじ長さを指定します。
不完全ねじ部はねじの切はじめや切り上げ(切り終わり)の部分です。
結合部を表す図面では雄ねじの実線が優先され、八ッチング(斜線)する場合は雌ねじの谷径の線までします。
埋め込みボルトの場合は完全ねじ部までねじ込まれたように表示します。
最近はCADですから、あまり関係ないですね。
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ネジの起源は、尖った巻き貝だと言われているようです。（なるほど．．．）
(他にも木に巻きついたツタや粘土を円柱に巻いていて発明した等諸説あります)
ネジの形態をした最初の造形物はアルキメデスの揚水ポンプだと
言われています（紀元前２５０）
左写真はアルキメデスポンプの復元オブジェ 神奈川県の水族館前広場で撮影したものです 。
このオブジェでは人が動力源ですが、実際のものは水車が動力となっていたようです。
佐渡の金山博物館に人形と一緒に展示されている鉱山排水汲み上げ装置の ｢龍樋たつとい｣ と同じ様なものです 。
紀元前１００年にはオリーブの実をつぶしてオイルを取るために万力（プレス）としてネジの送りが利用されたそうです。(木製 ぐーでん)
結束用のものは、レオナルド.ダヴィンチのスケッチにネジ加工の原理が残されているので１５００年
当時だったとされているようです。このネジ切り機械には変え歯車の考え方が取り入れられています。
また、タップやダイスのスケッチもあります。 Leonardo da Vinci 1452-1519
金属製のボルト、ナット、小ネジ、木ネジは15世紀後半には登場していたようです。
18世紀には金属の丸棒に精密ネジを切りはじめました。(顕微鏡の送りねじなど)
1770年イギリスのラムスデンはいろいろなタイプのネジ切旋盤を発明しました。
その後思いのままにネジが切れるモーズレイのネジ切旋盤(1800)が製作され
工業用ねじ生産の基礎ができてきました。(Henry Moudslay1771-1831)
(モーズレーのネジ切旋盤fはロンドンの科学博物館に展示されている)
日本では、1543年種子島へ漂着したポルトガル人の携帯していた火縄銃から
コピーした銃底をふさぐネジが最初だったそうです。(忍者はこれよりも前に作っていたと言う話です。)
オリジナルの雌ねじはタップで製作したもののようですが、刀鍛冶の金兵衛産は、メスねじを鋳造で作ったようです。
雄ねじはヤスリがけで作っていたようです。
蛇足ですが、日本で最初に自転車を造ったのも鉄砲鍛冶だったそうです。というのも、やはりヨーロッパでも自転車は鍛冶屋さんが造っていたそうで
その修理を横浜の異人さんが、宮田鉄砲鍛冶屋さんへもちこんだそうです。(今のミヤタ自転車です)
火縄銃伝来の後1549年に来日した宣教師フランシスコ ザビエルが1551年に大内義隆に送った
機械式時計(自鳴機)に利用されているねじ類が、日本に伝わった最初の締結用ねじだったようです。
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さて 最初の本格ねじ切り旋盤を作ったモーズレイの弟子のイギリスの
サー ジョセフ ウィットウォースという研究者が 互換性のあるネジを 検討し
ウィットウォースねじ形式を１８４１(1834?)に発表、普及を行い イギリスから世界に
広がったそうです。(ウィツトねじ、ウィットワースねじ、ウィットホースねじとも言います)最初の標準ネジです。
１８８２(1885)には正式にイギリス規格(BSW)として採用されました(BSW1895、BSF1907)が
後にアメリカ イギリス カナダは１９４８年ユニファイねじに関する協定を行い1962(1957?)年ISOに移行しています。
日本では、1927年にウィツトウォースねじ第一号(丸山)が制定され広く利用されてきましたが
1964年のねじ関連JIS規格改正で、ウィットねじは1968年3月限りで廃止されることに決まり、
それ以降の機械設計にはメートルねじを使用せざるをえなくなりました。
ウイットの呼びの呼び方 ウィツトねじのメートル切り替え基準
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アメリカの機械技師ウィリアム セラーズ(1824-1905)はウィツトウォースねじを改良して
標準ねじのセラーズねじを発表し(1864年)、1868年にはアメリカねじ(USねじ)として採用されました。
ウイットはねじ山角55度ですがセラーズ、SI、ユニファイ、ISOは60度です。
ASME(1905,1907) SAE(1918)を取り込み、アメリカねじ(1938)は1962年に
アメリカ イギリス カナダは１９４８ユニファイねじに関する協定を行いました
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フランスは法律によりメートル法を採用(1799)し、１８９４年にメートルのＳＦねじ規格が制定され
これがスイス ドイツと会合して ＳＩねじ規格(1898年)となり １９４０年にはその他の
ヨーロッパ各国 ソ連 の同意を得て ＩＳＡメートルねじ制定に至ったそうです。
これが後のISOメートルねじ規格となります。(1962)
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第二次大戦では、アメリカとイギリス連合軍内でねじ規格相違により武器の互換が取れなかった
反省から1943年以来アメリカ イギリス カナダで共通ねじ規格に関する検討を行い
1948年にユニファイねじに関する協定を行いました。後にこの規格は一般民需にひろがっていきます。
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１９４７に設立した ＩＳＯ（国際標準化機構）は １９５７ ＩＳＡメートルねじとユニファイねじを
採用しISOメートルねじとISOインチねじになりました（ひとつにしておいてくれれば良かったのに）
インチ系が残ったのは、軍事向けの航空機規格(MIL)の影響が大きかったようです
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日本では、ねじの伝来以来明治23年に工業生産化され、JES(日本標準規格)が制定されてから後、
メートルねじ第一号(1927)がJES13号として定められ、1927年にウィツトウォースねじ第一号(丸山)が制定されました。
１９４９年工業標準化法が公布され、JES 臨JESをJISに切り替えてＪＩＳ制度により1952年に、
メートル並目ねじ、インチ並目ねじの工業規格を制定しています。
１９４７に設立したＩＳＯ（国際標準化機構）とも互換のあるねじ系列に準拠するために
日本工業標準化調査会の審議を経て１９６５年４月１日付けで（日本工業規格）が一斉に大改正され
一般ネジはＩＳＯメートルねじ、航空機等は ユニファイを使うように決めたそうです。
このISOねじ規格を取り入れたJISねじ規格を利用しているわけですが、実際には1968年に
廃止になったウィットねじも建築関係などに利用され続けていますし、
小ねじ頭形状、ナットの種別、ワッシャー寸法なども依然としてISO統合以前のJISを利用することが多いのが現実です。
これらの規格は付属書としてJISハンドブックなどに掲載されているものです。
古い機器類の修理などには更に古い旧JIS規格のねじを求められる場合もあります。
ねじ自体のピッチがM３、４、５、８等の径で異なるので、それらの径ではJIS(ISO)とは互換がありません。
ISOではメートル並目ねじのM1.7 2.3 2.6が規定されていません、現在はJISの付属書にもありませんが、
以前のJIS付属書には、将来廃止するので新設計の機器類などには使用しないほうがよいとあります。
しかし、M1.7は写真関連で、M2.3とM2.6は電子関連によく利用されていて、規格はなくなっても製品は実際に利用されています。
ISOのM1.6やM2.5に落ち着くには、まだまだ時間がかかりそうです。
雄ねじにはサイズがあるのにナットには同様のサイズがない場合もあり注意が必要です。
+ナベ小ねじ頭の形状はJIS(ISO)とJIS(付属書)で異なります。
一般の市販品は依然としてJIS(付属書)の形状です。マイナスの小ねじ類は-平小ねじや-丸小ねじが
一部あるだけで極小さいマイナス小ねじ以外のマイナス小ねじは市場から姿を消しています。
JIS(付属書)の-なへ小ねじは、JIS(付属書)の+ナベ小ねじと外観が一緒ですが
JIS(ISO)の-ナベ小ねじは-平小ねじを薄くして頭周囲に大き目のRをとったものになっています。
JIS(ISO)には+バインドや+トラスもありません。現在は付属書の規定となっています。
+バインドは弱電関係によく利用されますし、+トラスも化粧向けによく利用されています。
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ＩＳＯ＝Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ
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ねじは簡単に 材質、めっき(色)、頭部の種類等、呼び径、長さ(外径-厚み)
または材質、めっき(色)、頭部の種類、ねじの呼び名(座面、先端形状)、呼び径、長さ(外径-厚み、
有効ねじ)などでで表すのが一般的で判りやすいと思います。形状により多少異なりますが
統一コード表が発表されれば それに 準じるのがいいでしょう
ここでは簡単に記述しますが、材質，やメッキなどは後述していますので
ご覧になって下さい
また 全体の種類などはカタログメニューのところを適当にクリックして、
いろいろ見ていただければ、写真付きで載せているので、次第に理解いただけるようになると思います。
種類も多くて厄介かと思いますが、「こんなものもあったのか」みたいなものも載せていますので ぜひ どうぞ。
また、特殊な表記や寸法もそれぞれ説明しています。
例）．
材質 メッキ 頭部、ねじ種類 （規格） 呼び径 （区切り） 長さ
鉄 クロメート ＋なべ小ねじ Ｍ ５ − ３０
材質．．．鉄 真鍮 ステンレス 銅 アルミ 樹脂 など
めっき．．鉄にはクロメート、クローム、ニッケル、ドブ 、真鍮にはニッケル、クローム、銀など
頭部．．．＋なべ、＋皿、＋丸皿、＋トラス、＋バインド、六角、六角穴付きなど
（ここで＋はプラス 十字穴付きの意味 −（マイナス すり割り付き）は現在あまり使われない）
ねじ．．． 小ねじ、タッピング&種別
規格．．．Ｍはメートル並目、細目をあらわします。 ほとんど省略することが多いです
並目はピッチ表示は省略し、細目のときは ピッチを記載します。
細目の場合は同じ径でもピッチが何種類かありますので注意してください。 その他の場合は規格名、記号を記載します
ユニファイ並目はＵＮＣ ユニファイ細目はＵＮＦと書きます。ピッチは1インチ(25.4ミリ)に何山あるかという表示であらわします。
ユニファイ細目はメートル細目と異なり径に対するピッチはひとつです。 UNFFはユニファイ極細目ですが日本では一般的でありません。
呼び径．．ミリで示します ３，４，５，６，．．．
区切り．．何でもいいのですが − や ｘ や ＊ を利用します
今度の統一コードでは たしか − を使っていたようです。
長さ．．．ミリで示します 径や種類により いろいろですが
だいたい５ミリ間隔になっています 長いものですと１０ミリ間隔になります。
呼び方．．上記したように、材質、メッキ、ねじの形状、呼び径、長さ
で言うことが多いようで、寸法部の言い方としては
呼び径と長さを ３＊１０、３−１０、３Ｘ１０などと書いて
「さん の とお」と言ってしまいます。
「さん アスタアリスク とお」 、「さん カケル とお」 とか 「さん ハイフン とお」とは、言っていません
．
また、インチ径のユニファイねじは小さいものの太さは番号、
大きいものの太さは分数で表示します。 インチ系詳細
昔から日本で使われてきたインチ系のウィットねじの太さも
分数で表しますが、独特の呼び方が有るので下表に示します。
ウィットは現在でも建築関連で利用されています｡
| 表示 | 呼び方 | 呼び方 | 参考 | 約 ミリ | 備考 | ||
| １／８ | 一分 | いちぶ | １／８ | ３．１８ | |||
| ３／１６ | 一分五厘 | いちぶごりん | １．５／８＝３／１６ | ４．７６ | |||
| １／４ | 二分 | にぶ | ２／８ ＝１／４ | ６．３５ | |||
| ５／１６ | 二分五厘 | にぶごりん | ２．５／８＝５／１６ | ７．９３ | |||
| ３／８ | 三分 | さんぶ | ３／８ | ９．５３ | よく使う | ||
| １／２ | 四分 | よんぶ | ４／８ ＝１／２ | １２．７０ | |||
| ５／８ | 五分 | ごぶ | ５／８ | １５．８８ | |||
| ３／４ | 六分 | ろくぶ | ６／８ ＝２／３ | １９．０５ | |||
| ７／８ | 七分 | ななぶ | ７／８ | ２２．２３ | |||
| １” | インチ | 1インチ | ８／８ | ２５．４ | |||
| １”１／８ | インチ一分 | インチいちぶ | １＋１／８ | ２８．５８ | |||
| １”１／４ | インチ二分 | インチいちぶごりん | １＋１．５／８ | ３０．１６ | |||
| 1" 3/8 | インチ三分 | インチさんぶ ． | 34.93 | ||||
| ５／３２ | 一分二厘五毛 | いちぶにりんごもう | １．２５／８ | ３．９７ | さんにのご |
もともと１インチが基準で、これを１／８単位で分けています
その分子を 呼び名にしています。
長さはインチではなくて、ミリで表示します。
下表は細い寸法のユニファイねじの場合
番手ねじと呼んでいます
| 表示 | 約 ミリ | ピッチ | 十字穴 |
| ＃２−５６ | ２．１８ | ０．４５３６ | ＮＯ１ |
| ＃４−４０ | ２．８５ | ０．６３５０ | ＮＯ１ |
| ＃６−３２ | ３．５１ | ０．７９３８ | ＮＯ２ |
| ＃８−３２ | ４．１７ | ０．７９３８ | ＮＯ２ |
| ＃１０−３２ | ４．８３ | ０．７９３８ | ＮＯ２ |
ユニファイねじではメートルねじで等級を1.2.3級で表していたように
精度のよいほうから 3A 3B 2A 2B 1A 1B があります。
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．
小ねじやボルトなどはねじの先端形状について特別に表示していませんが
止めねじでは先端の形状が重要なために必ず指定します。
量産される小ねじやボルトなどは冷間圧造する際に線材を切断したそのままでねじを転造します。(あら先)
M20以上の太目のボルトや先端精度を必要とする場合は先端を平らに加工したり(平先)
Rを加工したり(丸先)します。
六角穴付き止めねじではくぼみ先、とがり先、平先などが多く利用されます
それぞれ、用途によって使い分けています。
．
歴史のところでも触れれましたが いたって複雑怪奇です。
日本でも歴史や各産業に配慮していろいろな規格があります。
整理してみると
メートルねじ．．．メートル並目ねじ ＜−いちばん多い
ミニチュアねじ
メートル細目ねじ
．
インチねじ．．．．ユニファイ並目ねじ
ユニファイ細目ねじ
そのほかに 管用テーパーねじ（空圧機器の接続など）
台形ねじ（ＸＹテーブル、万力などに利用）
さらには 自転車用 ミシン用 電線管用 などなど
１９６８年ＪＩＳより消えたウィットネジも建築関係で使われます。
ちなみに 自動車用の六角ボルトは、規格よりもワンサイズ頭の六角が小さく
メートル細目のものが多いのです。自動車向けボルトレンチサイズ 自動車向けボルト
六角ボルトナットの呼び径とピッチを以下表に示します
| 呼び | 並目ピッチ | 細目ピッチ |
| M 6 | 1 | |
| (M 7) | 1 | |
| M 8 | 1.25 | 1 |
| M10 | 1.5 | 1.25 |
| M12 | 1.75 | 1.25 |
| (M14) | 2 | 1.5 |
| M16 | 2 | 1.5 |
| (M18) | 2.5 | 1.5 |
| M20 | 2.5 | 1.5 |
| (M22) | 2.5 | 1.5 |
| M24 | 3 | 2 |
| (M27) | 3 | 2 |
| M30 | 3.5 | 2 |
| (M33) | 3.5 | 2 |
| M36 | 4 | 3 |
| (M39) | 4 | 3 |
| M42 | 4.5 | |
| (M45) | 4.5 | |
| M48 | 5 | |
| (M52) | 5 | |
| M56 | 5.5 | |
| (M60) | 5.5 | |
| M64 | 6 | |
| (M68) | 6 | |
| M72 | 6 | |
| (M76) | 6 | |
| M80 | 6 | |
| 以下ナットのみ | ||
| (M85) | 6 | |
| M90 | 6 | |
| (M95) | 6 | |
| M100 | 6 | |
| (M105) | 6 | |
| M110 | 6 | |
| (M115) | 6 | |
| (M120) | 6 | |
| M125 | 6 | |
| (M130) | 6 |
六角ボルト、ナット(上)3,3.5,4,5,4.5,5 は省略
六角ボルト(並)は52まで
小型六角ボルト、ナットの呼びは8〜39の範囲
M40 P1.5などはベアリングナットなどにありますが、ボルトの規格としてはありません。
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鋼 ステンレス 真鍮(黄銅) アルミニウム チタン マグネシウム プラスチック
主なものは、鉄 ステンレス 真鍮 です。
鉄はＳやＳＳと表すことが多いようです
これはＪＩＳで一般構造用圧延鋼材が記号ＳＳであらわすことからのようです。
化学記号からFEと書くこともあります。
ワッシャーなどは板から抜くのでＳＳ４００でも良いでしょうが、小ねじや
ボルトなどのネジ用の線材はJIS G 3507 によりSWRCHで呼ばれ。
強度、成分によりSWRCH10Aなどの記号がつきます。
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ステンレスはＳＵＳ、真鍮はＢＳとあらわします。
ステンレス（ＳＵＳ）は、良く知られている18-8ステンレスと呼ばれるＳＵＳ３０４系が多いですが
用途によりSUS316LやSUS410なども利用されます。切削向けには快削の303が多く利用されます。
304系の小ネジのほとんどはＸＭ７とよばれる線材を使用します。
これは、Cuを添加して冷間圧造加工しやすい特性をもった新線材で
XM7という開発コードで呼ばれるようになってしまいましたがSUS304の仲間です。
304より工具持ちも良く機械も早く動かせることからコストダウンにも貢献します。
割れがないので外観も良好に出来、耐食性も同等です。
それぞれの材質には用途によっていろいろな種類があります。
鉄では六角穴付ボルトなどのより硬く強い物にクロムモリブデン系で
ＳＣＭ (JIS G 4105)と表す物や、
ステンレスでは、より錆にくい(酸、塩水に強い)ＳＵＳ３１６などがあります。
ネジにはSUS316Lが多く利用されます。SUS316LはSUS316の低炭素鋼で
SUS316がC 0.08%以下 SUS316LがC 0.03%以下になります
316と316Lを特に区別しない国もあるようです。
またスプリングワッシャーに使用する物は ばね性が必要なので
鉄ならバネ鋼（ＳＫ） 真鍮系ならりん青銅（ＰＢ）などを使用します。
材料もいろいろな種類がありますが それぞれのネジに合った特性のものが
JIS規格に定められた要件で作られています。
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強さ
鋼製ボルト、小ねじの強度についてはJISに規格があります。
範囲は呼び1.6〜39で炭素鋼や合金鋼を材料として溶接性、耐食性、300度以上の耐熱性-50度以下の耐寒性を要求するものには適しません。
規格書の｢強度区分｣を示す記号は引張強さや降伏点を示しています
たとえば強度区分４．８の表示ですと 引っ張り強さ400N/mm2 降伏点320N/mm2(400x0.8)を示します。
これらの応力に有効断面積(有効径と谷の径との平均値を直径とする仮想円筒断面)を乗ずると引張荷重や降伏荷重が得られます。
保障荷重とは完全ねじ部の長さが６ピッチ以上あるおねじにナットをはめ合わせて軸方向に引張荷重を15秒間加えて除荷したときに
永久伸びが12.5μm以下であることを保障する荷重です。
耐力は明瞭な降伏現象が現れないときに適用され 永久伸びが評点距離の0.2%となる荷重応力を示します
以前は強度区分に４T ８T などという表示をしていたのですが 4Tの場合40kgまで破断しないという
最小引張荷重を示していて降伏荷重は示しません。1999.4.1でこの表示は廃止されました。
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ネジにはいろいろな目的でメッキなどの表面処理が施されます。
メッキには1.防食防錆性 2.機能性 3.装飾性 および複合 の種類があります。
ねじも用途によりいろいろなメッキが施されますが、多くのねじは防食防錆性メッキとして
鉄製ですと防触にユニクロメッキ(光沢クロメート、青白い色)やクロメートメッキ（ 有色クロメート、虹色ぽい黄色）
などの亜鉛メッキに化成処理したものがもっとも多く利用されます。
ユニクロメッキよりクロメートメッキの方がやや耐食性に優れます。
外観はクロメートに似ていますが、より耐候性のあるストロンジンク
（亜鉛−鉄合金メッキ）やジンロイ（亜鉛−ニッケル合金メッキ）も
車の下回りになどに使われているようです。
ステンコートと呼ばれるジンロイに光沢クロメートして、透明な防錆コーティングを
した、見た目がステンレスに似た表面処理は耐食性も良好です。
ステンコートには黒色もあります。
亜鉛メッキなどは､電機メッキと呼ばれるメッキ方法でメッキされます｡
これは､電極を利用して 溶液中で亜鉛などの金属を
ネジの表面へ移動させるわけですが
長いものへ電気メッキする場合は､端が厚く 中央は薄く付く傾向が
ありますので､メッキ膜の管理には注意する必要があります｡
亜鉛メッキ系は伸展製が良いのも特徴です。
耐候性を求める屋外施設などの大きめのボルトには
グレー色のブツブツした肌をした
溶融亜鉛メッキ（ドブ、てんぷら などと呼ばれる）が使われます。
この溶融メッキと呼ぶ 高温で溶かした金属の池に部品を浸して
厚みのあるメッキをつける方法では （このためドブとか てんぷら などと呼ばれる）
ナットと組み合わせるときにメッキが厚く勘合出来なくなるので
ナットはオーバータップを利用して作った大きめの雌ネジ穴を持つ物を使います。
ワッシャーなどは、浸した後に遠心分離器で余分な亜鉛を
とばしていますが、重量の軽いものはくっついてしまうことがあります。
また、少ないですがメッキ方法上、ねじ山などに亜鉛が余計に付着して
ナットの入りずらいものなども発生してしまうこともあります。
(このようなときは、固定したボルトに ナットが入るところまでいれて
ナットをハンマーで軽く叩きながら廻していくと亜鉛はやわらかいのでつぶれて
支障なく利用できるようになります。)
スポット溶接を目的としたスタッドでは電気の流れにムラがないように 銅めっきを施します。
これは機能性メッキとなります。
ねじには単価の高くつくメッキはあまり利用されませんが、焼付け防止のための処理や
その他 いろいろな機能メッキを施す場合もあります。
ねじ頭が目につくような場所にある場合、装飾用(美観)にクロームメッキ(輝いた銀色)や
周りが黒い色なら 黒いメッキをします。
家具などに利用される茶色のねじは、茶ブロンズと言います
この茶ブロンズはステンレスでは熱処理により茶色に変色させます。
ステンレス製の黒も同様です。
鉄では下地に銅メッキをして、薬品で色づけ研磨します。
.塗装された場所にとりつけるときは、頭だけ焼き入れ塗装をすることもあります。
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機能的に たとえば表面を堅く滑らかにしたくて ニッケルメッキやクロームメッキを
使用する事もあります。
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ステンレスでもパシペート処理という不動態処理をして更に錆びにくくしています。
ステンレスでは、含まれるクロムが酸素と結合した酸化クロム皮膜（不動態皮膜）
を表面に作ることで錆びにい鋼になっていますが
パシペート処理では、希硝酸に浸すことで科学的に不動態皮膜をつくります。
ステンレスは熱伝導率が悪くて ボルトとナットのあわせがきつかったり、急激に
勘合したり、強い力が加わって、熱が溜まると その部分が溶接されたようになって
どうしようもない事態になります。これを避けるためにナットに焼付防止潤滑剤を
コーティングすることが多くなりました。無色透明であることも多く見た目では
判らないことも多いですが触るとすべりが良いものです。白い粉を吹いたような
状態のものもありますので異物や錆びと間違えて洗わないでください。
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端子などでは真鍮や銅にニッケルメッキした物が多く利用され 導通の関係で
金、銀メッキなどもします。
アクセサリーにも金や銀などの装飾メッキが使われますね
真鍮メッキは、下地にニッケルメッキを施しその上に真鍮をメッキするもので、
黄色っぽい金色です。
代用金メッキは真鍮メッキと同じように下地にニッケルメッキをして真鍮で
メッキするのですが、本来の真鍮よりも銅の比率の高い銅と亜鉛の合金で
メッキするもので、より本物の金に近い色がでます。
下地に亜鉛メッキをつけて染色タイプのクロム酸によるクロメート皮膜で
金色に色づけするものもあります。こちらは安っぽい感じのものです。
本金メッキは、本ものの金を利用したものです。
上の代用と区別するために本をつけています。
下地にはニッケルメッキをつけます。
錆びにくく熱や電気の良導体で高温の酸化にも強く、電子部品の
コネクターに多く利用されています。
真鍮材に対するキリンスという処理は、錆落としと同時に光沢を出す酸処理です。
黄色っぽいですが、金のようにピカピカです。
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バンパーやオートバイのマフラーなどの銀色のぴかぴかのやつはクロームメッキで
クロームよりやや光沢がなくて、少し黒っぽいメッキが錫コバルトメッキです
クロームメッキはバレルに適さないので小物や量産は錫コバルトの方が良いようです。
普通クロームと呼んでいるガラクロームはクロ−ム３号、
メッキ前にバフ研磨して素材の表面をピカピカにしたものがクローム２号です。
下地はニッケルメッキです。
クロムメッキは空気中で表面に酸化膜をつくります。不動態化しやすいので
光沢も長持ちし、硬度も高く耐摩耗性があります。
黒色の黒クロームは、他の黒色メッキに比べもっとも黒い色が
長持ちします。耐食性もありますが他のクロームメッキよりも摩耗性が劣ります。
黒亜鉛などは、やや茶色がかった黒色で経年とともに黒色が薄くなるのに
比べ黒クロームでは漆黒の皮膜ができます。
クロームメッキは廃水処理がたいへんで 公害対策により
クロームメッキを他に代替したりしてきましたので現在の需要は少なくなっています
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電気メッキにはバレルに入れてガラガラと回しながら溶液に浸してメッキする方法
（回転メッキ 小さな部品の大量処理に向く ガラとも言う）と
ひっかけ（タコとも言う）てする方法があります（静止メッキ 大物に向く）
電気メッキは長い物をメッキすると両端が厚く付く傾向があります。
細長いねじだと回転して落下したときに曲がってしまうこともあります。
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電気メッキは もっとも一般的で 簡単に安定した多くのメッキが出来ますが
大量の水を使用するので 処理をしないと排水できません
このため、施設に大きな資金が必要で小さなメッキ工場は減っているようです。
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電気を使用しないでメッキするのに 無電解メッキ という物があります
深い穴や袋状のものも 奥までメッキがつき 膜圧が管理しやすいメッキです。
ニッケルとリンの合金メッキで、溶液中での還元反応を利用して
表面にメッキ金属を析出させる方法です。
電気メッキよりコスト高で、光沢も電気メッキほどありません
カニゼンメッキとも呼びます。
鉄とステンレスのアッセンブルされたものをメッキしたい場合なども
無電解メッキが利用されます。
ちいさなねじや平面が多くて互いにくっつきやすいものは、くっついていた面にメッキがのらない
場合もあるので注意が必要となります。
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コストが高いためにねじに利用されることはあまりありませんが
特殊な方法では 金属を真空中で蒸発させてメッキする 真空蒸着 PVD などの
気相メッキがあり これは電気が流れなくてもメッキできて いろいろな色が
可能です。チタンなども使われます。
これも電気が流れないプラスチックにもメッキできます。
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ねじの製造工程や保管のための油脂ぶんを除くために
酸洗いをしたり、電気メッキすると 発生した水素が
金属内部の結晶の隙間に入り込み、組織をもろくする水素脆性が
おこります。これがひどいと頭飛びの原因になったりすることがあるので
特に高炭素鋼の場合、電気亜鉛メッキ後に、２００度で３〜４時間加熱して
水素を追い出す水素脆性除去処理を行います。この熱処理をベーキングといいます。
近年は、酸洗いだけではなく水溶性の油取りなどもあります。
また、ダクロダイズドやディスゴ、ポリシールしいったコーティング方式の、
電解を必要としない表面処理もあります。
ダクロダイズドは、簡単に言えば塗装のようなもので
液にネジを沈めてから 余分な液は振り切ります｡(吹き付ける場合もあります)
最大φ1メートルぐらいのものまで可能です｡
大阪のほうでは2メートルぐらいまで処理可能な施設もあるようです｡
ダクロダイズド、ダクロメットプラスは株式会社日本ダクロシャムロックの製品です。
六価クロムについて
ユニクロ、クロメートメッキなどの亜鉛を下地とするメッキでは
亜鉛メッキ後にクロム酸化合物などの処理液に浸して表面へ皮膜をつけています｡
この処理液に六価クロムを利用しています｡
このほかにもドブ、クローム、黒亜鉛や耐食性の強い表面処理など
多くのメッキが微量ながら皮膜に六価クロムを有しています｡
また、アルミ化成皮膜、電解研磨、クロム酸洗浄など多くの処理液にも
利用されています｡
化合物は布の防水、陶器の着色、革なめし、写真製版などにも用いられます。
六価クロムは皮膜が傷を受けて損傷し亜鉛皮膜部が露出しても 溶け出したクロムが
亜鉛と反応してクロメート皮膜を再生する自己修復性があります｡
メッキ皮膜ですので製品に対する含有率は極低いのですが、この六価クロムには発ガン性があり
第一種指定化学物質の有害物とされています｡
クロムは単体や三価の化合物の状態では無毒ですが６価クロムが３価クロムへと
自身を還元する際に強力な酸化剤として機能するために毒性を持ちます。
刺激性、腐食性が強く、鼻の粘膜、皮膚に接すると激痛が走ります。
体内に入ると、酵素などを酸化して生体の機構を狂わします。
処理液は排水されるので環境に配慮するべく規制を受けます｡
国内でのクロム規制値は 大気中濃度 制限値0.1mg/m、六価クロム排水規制mg/L
クロム排水規制 全クロム2.0mg/L (地域によってはもっと厳しいところもあります)
PRTR法では一定割合以上の指定化学物質を含む製品を扱う場合は、出荷量など履歴の届が
義務付けされます
六価クロムは、とても便利なものですが有害であると判明したからには微量でも利用しない
方がよいので メッキ処理液を開発するメーカーでは競って六価クロムを含まない
メッキなどの表面処理液を開発しています｡
全面的な移行へはまだ時間がかかるでしょうが将来のメッキは現在とは違うものに
なっていくでしょう｡
最初に移行していくであろう3価クロメートメッキは、ユニクロメッキと同じような色合いのメッキですが
改良を重ねていますが、６価クロムを有したクロメートより耐食性で劣り、まだ単価の高いものです。
生産量がまだ少なく、液剤が高いのに加え温度管理がシビアで浸しておく時間も従来のクロメートより長く
ラインも新設するとなれば当面はどうしようもないでしょうが、
6価クロムのクロメートメッキではメッキ表面に微細な傷が付いても自己修復性がありますが
3価ではこの自己修復性がないようですので、初期の耐食性を従来のクロメート並に上げても
実際に利用する際の耐食性はどうしても劣ってしまいます。
またメッキ排水処理は現状では従来のクロメートより悪く、今後の課題となっているようです。
カラー処理したクロメートのように最終工程でラッカー処理する場合もあります。
3価クロメート処理品一覧(工事中)
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在庫販売には至りませんが、別注で加工可能です。
ディスゴ (株式会社日本ラスパート)
環境対応クロムフリーな超薄膜型高耐食性防錆表面処理です。
クロム、鉛、カドミウム等の有害物質を一切使用していません。
ブラスト処理後燐片状亜鉛を主成分とするベースコートを焼付けし
エポキシまたは珪酸塩樹脂を主成分とするトップコートを焼付けしています。
トップコート焼付き温度 ｸﾘﾔｰ色エポキシ180-200度 シルバー、黒色 珪酸塩250-300度
処理加工上、酸洗いや電解工程がないので水素脆性による遅れ破壊の心配がありません。
処理温度も200度以下で可能なので、製品の物性に影響を与えにくく
処理皮膜は300度に耐える仕様も可能です。
1000時間以上の塩水噴霧に耐え 酸性雨に耐える仕様も可能です。
特徴 高耐蝕性防錆力、無水素脆性、クロムフリー、処理温度が低い、酸性雨に強い
アルミ部材の電気腐食を低減する、耐熱性に優れる、付き回り性に優れる
低トルクでの締め付けが可能、幅広い塗装方法、溶接部の耐食性に優れる
ラスパート (株式会社日本ラスパート)
高耐食性、耐電食性、カラー化、損傷耐食性に優れた薄膜表面処理です。
金属亜鉛処理後 金属亜鉛層を不活性化し次ぎの表面焼成層との密着を良好にする
化成皮膜処理、そしてセラミック系材料の皮膜塗装、焼付け処理という工程で
強靭なセラミック系皮膜が傷を防ぎ、傷ついても複合皮膜なので鉄素地の錆びを防ぎます。
処理温度も200度以下で可能なので、製品の物性に影響を与えにくくなっています。
基本色はシルバー、グレー、ブラックですがブルー、アイボリー、グリーン、マイルドブラウン
レッド、ゴールド、銅色などのカラーバリエーションがあります。
溶融亜鉛メッキへのラスパート処理も可能で総合的な耐食性を向上させることができます。
ステンレスにも可能です。
最大処理寸法 L8000xW2500xH1000mm 重量MAX2000kg
ニコア (株式会社日本ラスパート)
亜硫酸ガス等の腐食性ガスに強いクロムフリー表面処理です。
ドラール (株式会社日本ラスパート)
亜鉛メッキ鋼材切断面や溶接箇所等のタッチアップを目的としたクロムフリーの
補修用塗料
ダクロダイズド、ダクロメットプラス (株式会社日本ダクロシャムロック) ダクロ
ダクロと略した名称で広く利用されている塗装系の表面処理です。
シルバー色をした耐食性、耐熱性が良い表面処理で
電解反応工程がない為、水素脆性による遅れ破壊の心配がありません。
使用する溶液はつき廻り性が良くムラなく表面を覆います。
金属亜鉛フレーク、無水クロム酸、グリコール等の分散水溶液に浸漬して
300度に加熱することで六価クロムを溶液中の他材料と還元して
シルバーの三価クロムと亜鉛フレークの防錆皮膜をつくります。
ダクロメットプラスは水溶性の硅酸塩を主体とするものでダクロの上に利用します。
搬送中の傷、粉落、電食を防止し、ボルトナットの潤滑性を良好にして、
ダクロの耐食性を向上させます。 ピンホールも防止します。
ジンロイプロセス (荏原ユージライト) ジンロイ (ステンコート)
高耐食性の亜鉛-7〜12%ニッケル合金メッキで、従来の亜鉛メッキではえられない
高レベルの耐熱、耐食性があります。
光沢クロメート、有色クロメート、黒色クロメート、光沢クロメート+Kコート(ステンコート)、
有色クロメート+Kコート、黒色クロメート+ブラックコート(東亜合成化学)などの処理も可能です。
メッキ基本TOPへ ねじ基本のメニューへ戻る. 製品カタログメニューへ サイバーねじ屋さんトップへ
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工事中
受け売りになるとは思いますが資料を見て 自分なりに判りやすくまとめて
時間を作って続きを書きます 中途半端で申し訳ありません
円筒の外側に、直角三角形をまきつけると斜辺は曲線を作ります。
このつる巻線(Helix)にそって、三角や台形等の断面形状の一様な突起を巻きつけたときに生じる
つる巻面体(ねじ山)をもった品物を総称してねじといいます。
突起を円筒の外側にまきつけたものは雄ねじで、内側壁面に沿ってまきつけるのであれば雌ねじとなります。
円筒は円錐に置き換えるとテーパーねじやタッピングとなります。
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圧造
冷間圧造
熱間圧造
戻る
転造
戻る
切削加工
戻る
四角い紙に横斜断線を引きます。
この紙をネジにしようとする棒に巻きつけ鋭利なヤスリでその線をたどって削ります。
最初は三角ヤスリで行い、最後には作ろうとするネジの刻みに相当する
間隔のある歯をもったくし型の刃物で行います。
1860年に幕府が造船用機械と一緒にネジ切り旋盤をオランダから輸入するまで
雄ねじはヤスリなどによる手作りでした。
雌ねじは雄ねじを砂型にとって鋳造していたようです。
蕨わらび手というのは現在のつまみねじです。
引張試験
金属材料から試験片を作り、その両端を試験機械に挟んで長さ方向に引っ張る試験です。
引っ張っている力の大きさと材料の伸びを見ることが出来ます。
ボルトではこの試験で得られる引張強さを基本にして強度区分を現しています。
縦軸に力(kgf/cm2)、横軸に伸び(伸び率)としてグラフを描くと初めは力と伸びが比例(弾性法則(フックの法則))して
原点を通る右上がりの直線となりますが
ある大きさまで達すると、それ以上力は大きくかかっていかないのに材料は伸びてしまう状態でグラフの線は横に這う状態
または力が抜けてしまって右下がりの線を描きます。この状態を降伏と呼び、この状態の始まった地点を降伏点といいます
降伏がある程度進んだ段階で力も再び増え始めますが、伸びもどんどん進み やがて力は最大限に達して後 減少に転じ、伸びも増え続け破断にいたります。
グラフの線は、降伏状態のあと 力の最大値を頂点とした曲線を描き、破断で終了します。
引張強さ
引張試験で、試験片が切れるまでの間に引っ張る力が最大になったときの力の大きさを
もとの断面積でわった値を引張強さと言っています
いろいろな材料の引っ張り強さを以下表に示します。これらの数値は大まかなもので数値には幅があります。
| 材料 | 引張強さ | 材料 | 引張強さ | 材料 | 引張強さ |
| 鋼鉄 | 5000kgf/cm2 | 堅い木 | 800kgf/cm2 | てぐす | 4000kgf/cm2 |
| 銅 | 3000 | 普通の木 | 400 | ナイロン | 700 |
| アルミニウム | 1000 | 石 | 50 | ガラス | 500 |
| 鉛 | 150 | コンクリート | 10 | 革 | 400 |
5000kgf/cm2 = 500MPa
引張強さは、材料が壊れるギリギリの値なので、普段利用するには引張強さの何分の一かの力を最大値に設定します。
仮に1/5とすれば安全率(安全係数)は5と呼びます
一般には降伏点を超えないように設定します。(ねじの締め付けにはいろいろあります)
断面積１mm2の鋼鉄製の針金があったとしたら 5000kgf/cm2x 0.01cm2=50kgfあたりまでは引っ張っても切れないということになりますが
普段利用するのであれば、安全率を仮に10として5kgfまでの利用にとどめておいたほうがよいということになります。
引張試験で比例した弾性法則(フックの法則)が現れたので。力の大きさを伸び率で割った値も一定になります。
この比例定数を縦弾性係数(ヤング率)といいます。
このヤング率は材料によって異なります。
| 材料 | ヤング率 | 材料 | ヤング率 | 材料 | ヤング率 |
| 鉄鋼 | 210GPa | 堅い木 | 13GPa | ガラス | 70GPa |
| 黄銅 | 100 | 普通の木 | 7 | ナイロン | 2 |
| 青銅 | 80 | 石 | 50 | ポリエチレン | 0.8 |
| 鉛 | 16 | コンクリート | 30 | 弾性ゴム | 0.002 |
1GPa=1000MPa
圧縮強さ
圧縮に耐える力を試すためには、長さが直径の2倍程度の円柱の試験片を用います。
縦軸に圧縮率、横軸を縮み率のグラフにすると引張試験のグラフと同じような線を描きます。
(ただし最高点はなく右上がりにどこまでも上がっていきます)
圧縮率を最初の断面積でわった圧縮強さは粘り強い金属の場合は引張強さとほぼ同等です。
鋳鉄は4倍ほど(引張2000kgf/cm2⇒圧縮8000kgf/cm2)石では30倍、コンクリートで10〜20倍、木でも桁違いに違います。
金属疲労
材料は繰り返しストレスを受けると疲労して壊れることがあります。
疲労試験機は試験片を繰り返し特定の振幅でねじったり曲げたりして破壊させる回数をみます。
参考書にある軟鋼(400MPa)の回転曲げ試験をみてみるとストレスの振幅で以下のような破断となります。
| 振幅 MPa | 265 | 230 | 205 | 196 |
| 破断回数 | 1万回 | 10万回 | 100万回 | 1000万回で壊れず |
疲労限界196MPa
金属疲労は、まずどこかに小さなヒビが発生してそれが次第に広がって破断にいたるとされています。
丸い棒の場合破断面は、繰り返し曲げストレスでは長さ方向に水食になり
繰り返しねじりストレスでは傾斜45度の螺旋と直線とを境界線とするものになります。
また、くぼんだ角では応力が集中して破断しやすくなるため、ボルトなどの首下部分では小さなRをつけています。
六角アプセットや六角ボルト(トリーマー)は六角形をした頭を有しています。
アプセットでは、ねじの頭を冷間圧造で成型したときに六角形も出来上がります。
各角はRを持ち滑らかです。六角アプセットは比較的小さなサイズのみになります。
六角ボルト(トリーマー)では、頭を成型した後に六角形の穴の開いたダイスで頭部を抜きます。
そのため六角ボルト(トリーマー)は角が鋭角にスッキリとしています。
一般に六角ボルトといえばトリーマーのことを指します。
参考
ねじのはなし 山本 晃 著 財団法人日本規格協会 発行 ＴＥＬ ０３−３５８３−８００７
ねじ締付機構設計のポイント 山本 晃 監修 財団法人日本規格協会 発行
機械設計10 松本 守 著 株式会社パワー社 発行 S52.7.15
ねじの基礎 渡辺 彬あきら 武田 定彦 共著 株式会社パワー社 発行1992.07.25
強さのおはなし 守口 繁一 著 財団法人日本規格協会 発行
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UP 2004/03/11