M2ネジ（ナット有、ユーザー使用）の適正トルク値

質問

ユーザーが開け閉めする電池蓋のネジ(電子玩具系、電池が小部品のために要ビス止め対策）についてです。
現在、M2×P0.4(頭は厚さ0.6?の皿タイプ）、鉄＋ニッケルメッキ（メッキ厚不明）、高さは3.9?（ただし、厚さ0.4?のワッシャーリング付きのため、1.4?はネジ山なし、ネジ山は実質、根元の1.3?部分に3巻き確保がやっとです。
受けのビスも厚さ1.2?（銅合金系？）しかとれません。ユーザーが家庭にあるドライバーできつく締めてもネジバカにならないためには、どのくらいのトルク値（破壊トルク値）が必要でしょうか？
また材質は変えたほうがよいでしょうか？
よろしくアドバイスのほどお願い致します。

回答No.2

noname#230359

大変くわしいお返事をどうもありがとうございます。
ちなみに、現状の破壊トルク値は２．０(kgf.cm)程度なのですが、
これは、ユーザーがネジの開け閉めをする上で、どうなのでしょうか？

回答No.1

noname#230359

情報（貴殿の記述用語等々）が？？なのですが、
※ 使用ねじ；M2×P0.4、長さ3.9mmでワッシャー付きによりねじ山が3
　　　　　　 頭部の厚さが0.6mmの皿タイプ
※ 受けのビス；雌ねじを切っているナットの様な物で、厚さが1.2mm
※ 前述の小ねじ条件にて、ユーザーが家庭にあるドライバーで、きつく
　 締めてもネジがバカにならないトルク値（破壊トルク値）が知りたい
でしょうか？

さて、M2×P0.4のねじ頭部形状は、平小ねじ1種相当品と推測します。
頭部外径；φ3mm、頭部厚み；0.6mm、頭部溝幅；0.6mm叉は0.5mm
家庭にあるドライバーは、先端が厚く使用できないか、溝がつぶれる
危険があるので、精密ドライバーの使用を考慮下さい。

M2ねじの軸強度は、<M2ねじ谷径；φ1.567mmの断面積×引張強さ>
★ SS400 （引張強さ；400N/mm2）； 771.4Ｎ
★ SCM400（引張強さ；980N/mm2）；1890　Ｎ
★ SUS304（引張強さ；520N/mm2）；1002.8Ｎ
です。以下が、その参考資料です。
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/ch04_03.html

もう一方の銅合金のナットプレート？は、
厚さ；1.2mm、M2×P0.4ねじなので３山分の厚み<谷径；φ2mm>
ナットプレートのねじ山破断は、面積；φ2mm×π×0.8mm ≒ 5mm2
青銅の硬度を上げていない物でも、引張強度が300N/mm2程度あり、
5mm2×300N/mm2×0.8 ≒ 1200Ｎで、ねじ山部がせん断破壊する

ねじ部のねじ山破断は、面積；φ1.567mm×π×0.8mm ≒ 3.93mm2
3.93mm2×400N/mm2×0.8 ≒ 1257Ｎで、ねじ山部がせん断破壊する

以上で、ねじ材質がSS400相当品なら、ねじの軸が一番弱いとなった。
ねじの軸力を771.4Ｎ出すトルクは、　<M2ねじ有効径；φ1.74mm>
771.4Ｎ×（φ1.74mm/2）×tan（4.19°＋14.04°）≒221Ｎ･mm≒22kg･mm
<M2ねじリード角；4.19°､摩擦係数；0.25大き目で⇒atan0.25＝14.04°>

結論は、221Ｎ･mm（22kg･mm）のトルクが必要
（詳細は、頭部着座摩擦損失を考慮して、221Ｎ･mmの1.5倍～2.0倍必要）
<摩擦係数は、予測し難い値で、前述の様な開きが出てくる>

以下が資料です。
<Folder Markや三角Markの用語をクリックすると、より詳細資料あり>
http://www.110.ne.jp/nejitech/ct1_003.html