ネジの機械的性質

ネジや植込みボルト、キャップボルトなどを使って適正な設計を行うためには、まずネジの性質を知らなければなりません。こちらでは、ネジの機械的性質についてご説明します。

ネジやボルト、ナットで締結されたものを「ネジ締結体」もしくは「ボルト・ナット締結体」と呼びます。

ドライバーやスパナを用いてネジやボルトを締め付ける作業が行われていますが、どんなに高強度のネジを使用したとしても、ネジ締結体の強度が保証されるわけではありません。

ネジ締結体にとって重要なのは、ネジそのものの強度ではなく、「締め付ける力」にあるからです。この力はボルトに作用する力として、「予張力」もしくは「軸力」とも呼ばれています。締め付ける力をきちんと管理すれば、ゆるみや疲労破壊に対する強度が高くなり、信頼性も向上します。
しかし締め付ける力が不十分な場合、ネジやボルトが持つ本来の強度を十分に活かすことができません。
こういったネジの性質を理解し、締め付け作業を的確に行うことが重要です。

ネジ締結体の強度を高めるには、部品そのものの強度だけでなく、締結後の全体の強度を考慮しなければなりません。なぜなら締結後のネジ締結体は、何らかの外力が作用する可能性があるからです。

外力が全く作用しないのであれば、締め付ける際にネジが変形しないよう注意して設計すれば問題ないでしょう。

しかし締結後のネジ締結体に外力が作用すると思われる場合は、どの程度の力が加わるのかを予め把握しておく必要があります。一般的に提示されているボルトの強度区分は、外力が作用しない場合を想定していることが多いため注意が必要です。ネジ締結体に用いられる鋼製ボルトや植込みボルト、非鉄金属製ボルト等の機械的性質についても十分考慮しましょう。