ねじ職人のねじブログねじ職人のねじブログねじは精密部品です。そのなかでも自動車等に使用される高品質のねじを作り続けて来た(株)ヤマシナのねじ職人が、ねじを解説するブログです。-2ねじの硬度を上げるiii)、iv)相手材の下穴、タッピンねじの品質管理が重要v)タッピンねじ2で説明した"ねじ込みトルク線図”を作成し、適正締付トルクを検討する解決法を検討する場合、解決法により他の弊害が生じる場合もありますので、ご注意願います。米国コンチネンタルスクリュー社により開発された製品。して規格化されている。Torque略してDT)と言いますが、その力を軽減させるのに、ねじの先端部分にいろんな細工を行います。(軽減することにより、生産性の向上、疲れが減少します)(株)ヤマシナが開発した製品エバタイトねじの先端部が上図のようにねじ部の先端から3条の溝を設け、軽快なねじ込みに最も理想的な3点接触と独特の一方通行形を備え、相手材を軽く塑性変形しつつめねじを成形してねじ込むことが出来る。ねじ込み開始図の状態から相手材にタップを立てながら、締付け図の状態になり締結されます。その過程において、開始時にタップを立てるのに大きな力(トルク)が必要になります。Torque)の部分です。ねじ込みが進み、相手材にタップ立てが完了し、ねじも貫通すると力(トルク)が軽くなります。ねじ込むと相手材にねじの頭部が接し、締付けが始まり、急に大きな力(トルク)が必要になります。大きなばか力で締めると相手材のメネジ、オネジが破断します。Torque)と言います。0タッピンねじ1タッピンねじ1タッピンねじとは小ねじは相手側にタップ穴(めねじ)やナットが使用されます。めねじの加工は相手側にドリル又はプレスにより下穴を明けて、その後タップ(Tap)工具を使用してめねじを加工します。作られた”雌ねじ”、”ナット”に”雄ねじをねじ込み使用します。Screw”上図の工程により、ねじが締付けられて行きます。素鋼のSWCH12A~SWCH22Aを用い、焼入を施すことにより表面を硬化させる目的で行います。浸炭焼入(表面硬化)の種類(1)固体浸炭(品質のバラツキが大)(2)液体浸炭(正確だが少量向、使用する青酸カリ、ソーダが猛毒)(3)ガス浸炭(正確で量産向)(4)浸炭窒化などが上げられ、その他に表面硬化として窒化処理等いろいろ有ります。タッピンねじ等では安価なガス浸炭が最も多く使用されています。ガス浸炭焼入の装置としては、調質焼入と同じですが、加熱炉内において、浸炭雰囲気のゾーンを作り、その雰囲気内を通過する時にねじに浸炭作用が行われるしくみです。同時に加熱炉において、ねじが設定温度に加熱され焼入槽にて焼入れられ、硬さが供わります。機械的性質を整える為に、戻し炉にて焼戻しが行われます。焼戻温度は高硬度が必要な場合は250゚C前後、一般的には350~400゚C前後が使用されるが、焼戻しによる脆性温度に特に注意する必要が有ります。(焼入れと焼戻しの組み合わせ)ねじを大量に省人的に生産するには下図のようなベルト(メッシュ状)式の連続炉にて処理します。炉を経て排出で目的の熱処理が完了します。焼入槽には、焼入油、水溶性の焼入液が入れられ、槽内は常に攪拌され、温度が保たれています。通常の熱処理での加工時間は、加熱炉が約90分、焼入槽が約10分、戻し炉が約60分の合計約160分程度にて熱処理が完了します。ねじの材質、求める硬さ(引張強さ)により決定されます。ねじの材質がSWCH45Kで、求める強度10.9で硬さがHRC32~39の場合は焼戻温度約480゚Cに設定され、強度8.8で硬さがHRC22~32の場合は約580゚Cに設定されますが、焼戻温度によっては脆性が生じる事があるので注意が必要です。この例のように、焼戻温度が高くなると硬さは低くなり、求める硬さは焼戻温度により変化します。0熱処理1熱処理1ねじの熱処理は目的によりいくつかの種類の処理がされます。焼入れにより硬くはなるが、靭性がないので製品として使用できなく、焼戻しにより靭性をもたせます。浸炭焼入はタッピンねじ、ドリルねじ等、ねじ使用時に相手材にめねじや下穴加工を行うので相手材に打勝つだけの表面硬さが必要な為に行う。鉄を加熱(赤らめて)して、冷やすことです。やす方法、雰囲気などでいろんな種類に分れますし、その性質、性格も変わってきます。0ねじ用材料10ねじ用材料10非鉄金属アルミニウムアルミニウムの最も大きな特徴は軽いこと(鉄の約1/3)で、軽量化時代の主役的な材料と言えます。優れていることが上げられます。よって鉄に匹敵する強度が得られます。耐食性の向上や装飾性の観点から表面処理として陽極酸化処理(アルマイト)が施されます。主としてねじに使われているのが、銅合金の黄銅(真鍮)、銅、アルミニウムなどです。黄銅は銅と亜鉛の合金で真鍮とも呼ばれ、一般的にねじ用材料に使われているのは銅(CU)が63~67%、残りが亜鉛(Zn)で、合金番号が"C2700"のものが最も多く使用されています。合金番号の一桁目は、銅及び銅合金を表すC(Copper)です。(一部にC2600が使用される場合があります。銅は酸素を0.02~0.05%を含み、99.9%以上の純銅で番号C1100のタフピッチ(Tough-Pitch)銅がねじ類に最も多く使われます。一部には、高級な材料として銅が99.95%以上の無酸素銅(C1020)が使われます。無酸素銅は抵抗や歪が少なく、特殊な用途に使用されますが、一般の用途に対してはタフピッチ銅が多く使用されます。フェライト系ステンレス鋼フェライト系ステンレス鋼でねじ用材料として一般的に多く使用されているのがクロームが18%含まれていて、”18CR”で呼ばれていた”SUS430”です。”SUS430”の特徴としてi)焼入れによって硬化しないii)磁石につくiii)ヘッダー、転造の冷間加工性は比較的良いiv)耐食性はSUS410より優れているオーステナイト系ステンレス鋼オーステナイト系ステンレス鋼はクローム(CR)が18%、ニッケル(Ni)が8%含んだものを指し、18-8ステンレスと呼ばれていました。ニッケルが含まれたことにより、格段に耐食性は増すが、高クロームやニッケルが含まれることから冷間加工性に難が生じてきます。冷間加工性を良くする開発から、Cu(銅)を添加し成分調整した”SUSXM-7”がねじ用材料の主流となり、現在最も多く使われています。工具の吟味、熱を加えた温間加工などが必要なときが有ります。錆びないことは無く、錆びにくい鋼といえるでしょう。ステンレス鋼には、マルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系の3種類に分けられます。ねじ用材料としてはその3種類共が使用されますが、特にオーステナイト系では耐食性は良いが、クローム(CR)やニッケル(Ni)の含有量、割合により、ヘッダー、転造(冷間加工)時の工具寿命の低下、形状による加工品の割れなどにより炭素鋼、合金鋼と比べれば更に難加工材と言えます。”の働きによるものです。錆にくさ)マルテンサイト系ステンレス鋼マルテンサイト系ステンレス鋼はねじ用材料として多く使用されています。クロームが13%含まれていて、”13CR”で呼ばれていました”SUS410”です。クロームが13%でステンレス鋼の中では含有率が低いことから、耐食性はやや劣ります。合金元素を1種類もしくは数種類加えたものが合金鋼です。合金鋼を使用する利点の多くは焼入性の向上が上げられます。上表の元素の働きに有りますように、焼入性を向上させる元素が数点あります。順に影響が弱くなります。ねじ用材料として多く使用されている合金鋼には"クローム・モリブデン鋼"があります。(JISG4105)クローム・モリブデン鋼の中でも、種類"SCM435"がねじの強度区分10.9にて多用されています。"ボロン(B)鋼”が有ります。極微量のボロンを添加することにより焼入性が向上し、ボロン鋼は高価な元素の使用を削減することが出来ます。(※ボロン(B)の添加量は0.003%以下で焼入性が良くなり、実際にJIS規格では0.0008%以上とされています。0.3mmの薄鋼板への締結に対して、格段の真価を発揮する新型タッピングねじ「シンカ」を開発、新発売を開始しました。(株)ヤマシナのホームページをご覧下さい。種類の記号の3文字目のRが無くなりSWCH○○□に変わります。線への加工はROD材を使用して線引き(ROD材をダイスの中を引き抜く)したり、焼鈍を行ったりして細くして行き線に加工します。伸線メーカにより線に加工された製品は検査成績表が添えられて納入されます。2.60φのものです。この部分もJIS規格あるいは伸線メーカとの協定により決められいます。種類の記号キルド鋼、リムド鋼の材料種類の記号は次の意味を持っています。rods連続鋳造法(連鋳法)前回に「製鋼によって溶けた鋼(溶鋼)を鋳型に流し込みインゴット(鋼塊)を造ります。」と説明しましたが、現在では殆どが連続鋳造法という製法によって造られています。溶鋼を凝固させて断面形状が一定の鋼片を連続的に造る方法で、これにより、従来の分塊工程を省略、歩留向上によるコストダウンが図れました。連鋳法により、キルド鋼、リムド鋼の相違が失われつつあります。鋼の殆どが性質的にキルド鋼になります。炭素鋼のねじ用材料に限って説明しましょう。炉に熱風(約2000゚C)を吹き込み銑鉄を作ります。・鋼を造るのには、銑鉄、クズ鉄(スクラップ)、鉄鉱石、石灰石などと一緒にして製鋼炉(主流は転炉)で溶かします。・製鋼によって溶けた鋼(溶鋼)を鋳型に流し込みインゴット(鋼塊)を造ります。この時の脱酸の程度により、キルド鋼、セミキルド鋼、リムド鋼の3種類に分けられます。頭部の引けや収縮部は切捨てる為に歩留りは悪いが、品質は均一でリムド鋼よりも良く、高級な部材として用いられる。縁つき鋼)フェロマンガン(マンガン鉄)により軽く脱酸した状態。脱酸状態が低いため内部にガスを含み、不純物の多い状態で凝固しているため、キルド鋼に比べ、内部品質が劣る。0ねじ用材料2ねじ用材料2ねじ用材料として使われる金属材料について金属材料では、鉄鋼と非鉄に分けられます。その鉄鋼の中でも、炭素含有量の違いにより分けられます。0.10%~0.5%が最も多く使用されます。0ねじ用材料1ねじ用材料1ねじに使用される材料には主に次の線材が使用されます。線材をヘッダー機に挿入し、機械内で所定の長さに切断されねじに加工されます。(アルマイト)アルミニュウムの表面処理のなかで、最も代表的な処理には陽極酸化処理(アルマイト)が上げられます。容器、エクステリアなど多様な箇所に使用されています。主な目的として加工されます。陽極酸化(アルマイト)の加工原理は陽極(+)側に加工するアルミニュウム製品を陰極(-)側に鉛板などを使用し希硫酸やしゅう酸などの溶液中で電気分解をすると、アルミニュウム表面に酸化皮膜が生成されます。layer)となっています。(この構造は裸眼程度では見えず、電子顕微鏡などで観察されます)この多孔層を利用した加工がいろいろと施されています。その特徴を利用しての例としてアルマイトのカラー加工が有ります。めっきの性能として最も重要なものに金属が錆びにくいことが上げられます。その錆発生の状況を調べる試験として耐食性試験があります。これは一般的に塩水噴霧試験と呼ばれるものです。試料(ねじ)に塩水を数時間~数日間連続噴霧し、その表面状態を観察し錆の発生する状況を調べます。この耐食性はクロメート皮膜の種類、めっきの種類、めっき膜厚、密着性、キズなどに左右されその内容が変わります。決められている製品が有ります。testing)JISZ2371塩水噴霧試験装置などを使用して、中性の塩化ナトリウム溶液を噴霧した雰囲気にて行う。表面処理の説明からめっき膜厚が錆発生に至るまでに重要な役割を果たしていることがお解かり頂いたでしょうか、ですから、ねじの品質管理として、めっき膜厚測定が上げられます。測定方法には、ねじを破壊(溶解、切断)して測定する方法、非破壊によるものが有り、数種類の測定方法が有ります。それぞれに特徴、一長一短があり、ねじの形状や簡便、用途、精度などにより選定されます。試料(ねじ)にX線を照射し、発生した蛍光X線量を測定し、めっき厚さを求める試験。(ねじ)を陽極とし、測定箇所を小容器で押さえ、めっき剥離液を注入し、定電流で溶解し、溶解に要した時間からめっき厚を求める試験。それぞれ特徴があり、その利点を選択し測定します。おいて腐食し錆が発生します。それを防止する為に、鉄(ねじ)では亜鉛メッキが多く施されます。亜鉛メッキでの錆の発生概略について見て行きます。1クロメート皮膜には多少の自己修復作用は有りますが、それ以上のダメージを受けるとその部分から腐食が始まります。2その腐食により白錆が発生します。この白錆発生により、鉄自身の錆発生が防止されることになります。鉄地肌に達するのに亜鉛の膜厚により時間を要し、その間、鉄は腐食から守られます。3更に腐食が進み鉄地肌に到達すると、鉄の錆・赤錆が発生し始めます。4更に進むと局部的に、更に全面へと赤錆に覆われて行きます。亜鉛めっきは鉄素地の防錆処理として多く使用されるのは安価で防錆力に優れていることによります。亜鉛めっき単体では錆やすいので、亜鉛めっき後にクロメート処理(化成皮膜処理)を施し、このクロメート皮膜により更に耐食性(防錆力)が増し、装飾としての外観美も備わります。当然の事ですが、めっきの膜厚が厚い程耐食性はが高く、ねじでは一般的に2級(5μ以上)~3級(8μ以上)が使用され、耐食性が求められる自動車部品では3級の膜厚が使用されます。効果には、耐食性の向上、外観を美しく、汚れをつきにくくする目的が有ります。負荷物質に指定され、最近では殆ど3価クロムが使用されています。3価クロムの皮膜厚は0.1~0.15μ程度です。機能(自分でそのキズを塞ごうとする働き)が弱い傾向にあります。表面処理の電気メッキについて、その概略について説明しました。電気メッキの原理図のよに電気メッキされますが、1本1本メッキしていたのでは高価で、ねじの使用量からとても非効率極まりません。それで電気メッキ原理図の陰極(-)側に籠(バレル)の様なものを設けて、籠の中にリード線により先端に電極を付け籠を回転させて均一に鍍金をさせます。胴が膨らんだ樽、樽に似た物この事を装置化し、大量生産化した機械が下図の鍍金装置です。一般的な鍍金装置では、1バレル当り20Kg前後の量が加工されます。サイズ径が4mmで、長さが12mmのねじでは、約10、000~15、000本のねじが加工されます。鍍金)が施されています。この表面処理の目的は次の二つに分けられます。目的とした特殊なものも有ります。この表面処理として最も多く利用されているのが電気メッキです。金属(陽極)側に電流を流すと金属が溶液中に金属イオンとして溶け出し、マイナス(陰極)側に取り付けた品物(ねじ)に付着して蓄積され、メッキされて行きます。銅めっきなどが上げられます。一般的にねじに使用されている例を紹介いたします。各種硬さ試験による数値は他の硬さ試験、引張強さへ近似的に換算する事が出来ます。試料の大きさが小さくてロックウェル硬さが測定不能な場合、ビッカース硬さを測定してロックウェル硬さに近似的に換算出来ます。ロックウェル硬さはHRC29に換算する事が出来ます。ねじの硬さを計る方法として、多く使用される試験方法としてロックウェル(Rocwell)硬さ試験が有ります。"HRB"、で表します。ビッカース硬さ、ロックウェル硬さ、ブリネル硬さ、ショア硬さ試験などが有ります。それぞれに特徴があり、測定する試料の大きさ、厚さ、材質、焼入れ、硬さなどにより使い分けます。ねじでは一般的に、タッピンねじ、浸炭焼入れではビッカース硬さ試験を、調質(ズブ)焼入れの小ねじ・ボルトではロックウェル硬さ試験を使用します。マイクロビッカース硬さ試験(HV)浸炭焼入れなどでねじの表面を硬くした場合の表面硬さや、ねじ芯部の硬さを測定する時にマイクロビッカース硬さ試験機を使用します。タッピンねじでは、ねじ自身で相手材(鉄などの金属)を塑性変形させ、メネジを成形させるので相手材に負けないだけの硬さが必要になります。゚の正六角錐ダイヤモンドで作られた圧子を測定面に荷重を掛けて圧痕をつけます。当然のことながら、作られた圧痕は材料が柔らかい程大きく、硬いもの程小さくなります。ビッカース硬さ試験は材料の大小に拘らず、全ての金属に使用することが出来、硬さ試験の中で最も一般的な使用度が高い。http://nejisyokunin.blog85.fc2.com/entry25ねじの強度http://nejisyokunin.blog85.fc2.com/entry26で説明しましたので、再度、上の項目をクリックして思い出して下さい。写真の引張試験機を使用いたします。写真の様にセットし取付部に取り付け、ねじが破断するまで荷重を掛けて破断した時の値を表示板から読み取ります。8マークの付いたM6の小ネジを引張試験機で測定します。1,782kgになります。17,500N17,450Nとなりました。