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アルミダイカストのボルト締め込み過ぎで雌ねじが破壊される原理と対策
- アルミダイカストの雌ねじ部に適切なトルクでボルトを締め込むことが重要です。過度なトルクにより雌ねじ部が破壊される可能性があります。
- 破壊の原理として、過度なトルクにより雌ねじ部の形状が変形し、耐久性が低下します。その結果、ボルト締め込み時に雌ねじ部が割れてしまいます。
- 雌ねじ部の破壊を防ぐためには、正しいトルクレンチを使用し、推奨されるトルク範囲内でボルトを締め込むことが大切です。また、材料の強度や設計上の問題も考慮する必要があります。
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>ﾜｯｼｬｰが沈み込む力が楔の様な働きとなり とありますが、ドン突きであればこのような力は作用しません。 また >めねじ長さに対して、おねじ長さが短く とありますが、これでドン突きまでいきますか？ 状況を再確認させてください １、アルミダイカストの形状はリング形状？ ２、内径、外径は？ｏｒ肉厚 ３、ボルトＭ１０は何と何を締結しているのか？ ４、めねじは貫通穴か？ ５、平ワッシャーは何のためにあるのか？
>外周上部（ねじ入り口面側）の方が非常に応力が大きかったのですが >これがネジ底部への応力が課題になった場合に生じる、ねじ山の破壊前の >症状なのでしょうか？ 一応この現象に関連することとしまして、添付PDFのような現象が ボルト締結には生じています。 よく言われていることですが、ボルト締結於いてねじ山に発生する荷重の 分担率は、ねじが掛かっている最初のねじ部に大きな荷重が発生し、 順次荷重は下がって行くというものです。 大体、ねじ山３～４山程度に多くの荷重が掛かるようです。 参考に。
破壊の原理説明ではありませんが、締め付けトルクの設定値はどうなっていたのでしょうか？ 通常母材がアルミの場合、鉄系の１／２にしないと破損します。 下記 東日製作所 ネジ締めトルクの適正値について資料ありますのでそれと比較されることをお勧めします。 仮に適正トルクであったにもかかわらず、破損したとなると他の要因をさぐる必要があります。 あと現実的ではありませんが、母材がアルミの場合はアルミボルトを使用すると、母材よりも先にネジがいかれるので被害が少なくて済みます。
お礼
プレス屋三代目様 回答ありがとうございます。 トルクの設定値自体は、設計値範囲となっておりましたが 設計値自体も疑う必要があるかなとも思います。
文面だけではわかりかねますが、Ｍ１０ボルトをねじ込んでいき、ドン突きになり、さらにねじ込んだと仮定します。（トルクの掛け過ぎとは別の次元です） 通常トルクは軸力と摩擦力になるのですが、ドン突きでさらにねじ込むと、ボルトはそれ以上進めないので、ねじの斜面に働く力は摩擦力とねじ山を軸方向に押す力とそれと直角に作用する力となります。 ＞外周部に亀裂が入りました これは軸方向に対し直角に作用する力によるものです。ねじ有効長さ８に相当するねじ山のせん断応力と亀裂が入った外周部の引張応力の関係が ねじ山のせん断力＜外周部引張応力 となっていたということです。 文章だけでの説明はわかりにくいかもしれませんが、機械工学便覧等で機械要素のねじのところと材料力学を良く読んでいただければ理解できると思います。
お礼
syo002様 回答ありがとうございました。 説明不足で申し訳ありませんでしたが ドン突きでトルクを掛けた状態でした。 ねじ山せん断力＜外周部引張応力について 材料力学をよく読んで見ます。
Ｍ10ボルトで有効長さ８とはネジ部分が短すぎるのではないでしょうか そのためにネジ底部への応力が過大になりネジが破壊（この場合ねじ山の破壊） がおこったのではありませんか。
お礼
アル中様 回答ありがとうございます。 当該部品は、ねじ山の破壊の前に、ダイキャスト側 外周部に亀裂が入りました。 外周上部（ねじ入り口面側）の方が非常に応力が大きかったのですが これがネジ底部への応力が課題になった場合に生じる、ねじ山の破壊前の 症状なのでしょうか？
お礼
ＨＴ様 回答ありがとうございます。 座面に近いねじ山ほどボルトに発生する軸力の荷重負担が大きいことは 良く理解できました。この頂いた情報から考えますと 【今回の質問の中で、抜けがありました。】 【ボルトには平ﾜｯｼｬｰ（内径φ10外径φ16厚さ1）があります。】 おねじ＞雌ねじ（被締結体＝アルミダイカスト）の場合に ボルトの頭付近から被締結体の外周方向へ 減少するという応力分布となるのが一般的のようですが 今回の現象は、めねじ長さに対して、おねじ長さが短く かつ、めねじが弱いためにどん突きまで締めた際に 軸力をﾜｯｼｬｰとねじ上部で受けると考えられ。 その際に、ﾜｯｼｬｰが沈み込む力が楔の様な働きとなり ねじ山が少ない分、ねじが破壊する応力よりも低い力で円周方向応力にて、被締結体外周方向の引張応力を超え亀裂が発生したのではないのでしょうか？ 原理的に間違っていますでしょうか？ ご教示願えれば幸いです。