低熱膨張鋳鉄部品のねじ締結

質問

低熱膨張鋳鉄（α≦０．８×１０－６）製の部品同士をねじ締結することを考えています。
一方の部品にＭ４×０．７のタップを施し、他方（厚さ＝９）の部品をねじ締結したいのですが、温度環境として２０℃±４０°を見込む必要があります。
また、２つの部品の接触面にはねじ軸直角方向に約２０Ｎの力が静的に働きます。
ねじとして鋼製の６角穴付きボルト（α≒１１×１０－６）を用いた場合、
ボルトの初期軸力・温度変化によって生じる軸力の変化に対する、低熱膨張部品のめねじ部ねじ山の強度・低熱膨張部品の座面の強度・ゆるみ発生の有無、の関係を計りかねています。
このような設計自体の可否を含めてアドバイスを御願いします。

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

>低熱膨張鋳鉄（α≦０．８×１０－６）製の部品同士

この条件であるならば力学上の計算で充分です。

温度が問題になるのはSUS部品と炭素鋼間などのボルト締結です。
熱膨張率の差の大きな部品の組み合わせは要注意です。
数百度の高温環境下で熱伝導を避けようとしてSUS材を利用して
失敗した経験があります。

もしどうしてもというのであれば４0℃の温度変化に対応する
長さ変化を鋳物部品、ボルト両方で算出し、その長さの変化量
と
鋳物部品の厚みの温度変化についての変化量を算出し、これら
二つの変化量の差分（A)を算出してみます。

ついで相当締め付けトルクでのボルトの伸び（B)を算出します。
ここで

AとBの変化量を比較されてみてください。多分（B)>(A)になって
いると思います。（B)＜(A)の場合はせん断方向からの力でボルト
ガ緩むのでボルトにせん断力を受けさせない構造上の工夫が必要
になります。軸方向の緩みにはダブルナットなどでの対応が必要に
なります。

お礼

早速のアドバイスありがとうございます。
あまり難しく考えないで、計算して見ます。

再度のご教示ありがとうございます。
自分なりに考えていた方法でほぼよさそうです。
これで安心して設計を進められます。