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ステンレスボルトの摩擦について
- ステンレスのボルトの摩擦特性について、エンジンオイルとモリブデン系オイルの効果を調査しました。
- エンジンオイル系を塗ると、ステンレスボルトの締付けトルクと軸力の関係がバラつき、同じトルクでも軸力が上がらないことがわかりました。
- 一方、モリブデン系オイルを塗布すると、同じトルクで軸力も倍程度上がることが確認されました。
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”２”の補足です。 ＳＵＳ３０１の摩擦係数について、下記の資料見てください。 これによれば形状による差、バラつきなども結構大きいです。 鉄の摩擦係数が０．２～０．３に対して、０．６程度の値に なっています。 http://www.silicolloy.co.jp/silicolloya2Tribo.html また、ネジの締め付けについては下記が参考になります。 http://www.alpsseiko.co.jp/data/bolt%20no%20tukaikata%20p8-11.pdf
オイルの特徴は、回答（２）さんの記述通りで、油膜が保持できない ねじの締付け状態では、床面に例えますと ☆ エンジン オイル 系；湿っている（湿式）床 ☆ モリブデン系オイル；湿っている床に、小さいボールが無数ある 状態で、摩擦係数は、エンジンオイル系 ＞ モリブデン系オイルと なっている筈です。 さて、ねじの締付けトルクと軸力は、ねじ効果（楔作用、梃子の原理 と同様）で、リード角分距離で損をして、力で得をします。 Ｍ１０ねじ付近は、リード角が約3°（tan3°＝0.05）で、力が20倍 得します。それを、摩擦係数0.2の抵抗があるとしますと、atan 0.2 ＝ 11.3°なので、11.3°＋3°＝ 14.3°になります。 これは、tan14.3°＝ 0.25で、力が4倍得する事ですが、摩擦を考慮 しない状態の4/20（1/5）です。 また、ボルト頭部の着座による摩擦損失は、さらに約1/2となり、 TOTALで、約1/10となります。 では、摩擦係数がオイルの種類で、0.2 ⇒ 0.15に変わったら、 atan 0.15＝8.53°、8..53°＋3°＝0.2 （1/0.2）/20＝1/4 0.15/0.2＝0.75 1/4÷（1＋0.75）＝1/7となり、1/10に対して 約1.4倍なので、1.4倍軸力が増す事になります。 それが、軸力の異なる原因です。 以上の様な事が、以下の資料に記載されています。 Folder Markやその上の色字をクリックしますとその内容が出てきます ので、一応全部クリックしてみて下さい。 http://www.110.ne.jp/nejitech/ct1_003.html
お礼
非常に参考になりました。HPを確認してみます。
モリブデンの粉末は丸い粒形をしていて、このため摺動摩擦がすくないと 思いますが、ただのオイルでは油膜が切れてしまい、モリブデン粒子が 入っていると油膜が切れないということから、差がでると思います。 また、ＳＵＳは鉄に比べ摩擦係数が２倍と大きいため、オイルの差が出やすい とも言えます。
お礼
なるほど。。。 SUSは鉄に比べて摩擦係数が2倍という事ですが、何か参考になるような資料やHPなどはご存知ではないでしょうか? 勉強不足ですみません。。。
たぶんこの質問だとボルト全体にオイルを塗って実験したのだとおもいますが、 原因な非常に簡単なことです。エンジンオイルとモリブデンオイルでは圧力に対する強度がぜんぜん違います。ボルトが止まるとゆうことはボルト座面の摩擦係数が締め付けトルクより大きくなった時点です。ところがオイルがあると摩擦抵抗が下がりより多く締め付けないと止まりません。その分だけ軸力が上がります。 これでよろしいでしょうか。
お礼
ありがとうございました。 オイルをボルトに塗ることは摩擦係数が下がるので軸力を上げやすい。これは鉄のボルトでもSUSボルトでも同じだと思っていました。 圧力に対する強度が違うので材質によって摩擦抵抗も変わるのでしょうか? 素人で申し訳ありませんが教えてください。 ”エンジンオイルとモリブデンオイルの圧力に対する強度”について参考になるような資料はご存知でしょうか?
お礼
なるほど。。。勉強してみます。 ありがとうございました。