金属部品を組み立てる際、適切なファスナーを選ぶことは非常に重要です。しかし、非常に多くの種類があるため、何から始めればよいのか圧倒されてしまいます。お客様のプロジェクトに最適なファスナーはどれでしょうか？間違ったファスナーを使用すると、接続が弱くなり、故障や安全上のリスクにつながる可能性があります。正しいものを選ぶことで、アセンブリの強度と信頼性を維持することができます。
ファスナーには様々な形やサイズがあり、それぞれに異なる目的があります。適切なファスナーを選ぶには、材質、荷重要件、環境条件、組み立てやすさを考慮します。重要なのは、ファスナーの特性をプロジェクトのニーズに合わせることです。
ファスナーは、小さいながらも多くの製品に欠かせない部品です。ファスナーの種類と最適な使用方法について、詳しくご紹介します。
ファスナーとは？
ファスナーとは、物体と物体を結合させる道具である。一般的な例としては、ネジ、ワッシャー、ナット、ボルトなどがある。これらの工具はすべて、2つ以上の物品を機械的につなぎ合わせるという、ひとつの主要な目的を果たす。
ファスナーは接着剤とは異なる働きをします。ファスナーは、金属、プラスチック、木材、コンクリートなどをつなぐことができます。ファスナーは、強い圧力やひずみに直面する物体を保持するのに十分な強度があります。
ファスナーには主に2つのタイプがあります。永久ファスナーと非永久ファスナーです。ほとんどのファスナーは、分解できる接合部を作ります。接続された部品を壊すことなく分離できるはずです。しかし、リベットは違います。簡単に取り外すことができない永久ファスナーです。
私たちは毎日、さまざまな場面でファスナーを使っています。ファスナーはモノをつなぐシンプルな方法を提供し、モノを組み合わせたり、必要なときに分解したりすることを容易にします。
ファスナーの種類
ファスナーにはさまざまな種類があり、それぞれに固有の強度と理想的な用途があります。違いを知ることで、プロジェクトに最適なオプションを選択することができます。
ネジ
ねじは、材料に打ち込むと相手側のねじ山を形成するねじ付きファスナーである。螺旋状の稜線は、回転力を直線運動に変換する。
ボルト
ボルトは外側にねじが切られたファスナーであり、ボルトの穴に挿入するように設計されている。 集合 部品とナットで結合されている。通常、取り付けにはスパナなどの工具が必要。
ナッツ
ナットは、ボルトやねじと嵌合するように設計された内ねじファスナーである。ナットは、表面に対して締め付けられるとクランプ力を発揮する。
ワッシャー
ワッシャーは穴のあいた薄い板で、ねじ込み式ファスナーの荷重を分散させます。接合材への損傷を防ぎ、付加的な機能を提供する。
リベット
リベットは、シャフトやピンを変形させることで永久的な接続を作ります。両側へのアクセスが可能な用途に適しています。
ネイル
釘は、頭部と先端が尖ったまっすぐな金属製のピンである。回転させるのではなく、衝撃力を利用して素材に打ち込む。
ファスナーの種類と用途
ファスナーにはさまざまな形やサイズがあり、それぞれが特定の作業用に設計されています。ここでは、最も一般的な種類とその用途について説明します。
ボルトの種類
六角ボルト
最も一般的なタイプは六角ボルトである。頭部が6角形で、スパナやソケットを使って使用する。丈夫で信頼性の高いこのボルトは、建築や機械に最適です。
ダブルエンドボルト
ダブルエンド・ボルトは、両端にねじ山がある。多くの場合、両端がナットで2つの部品を接続する。このボルトは、自動車や機械の用途では標準的である。
アイボルト
アイボルトの一端は輪になっている。ケーブル、ロープ、チェーンを取り付けるのに使われる。これらのボルトは、持ち上げたり引っ張ったりする用途に最適です。
キャリッジボルト
キャリッジボルトは、滑らかで丸みを帯びた頭部と、その下の四角い部分を持っている。四角い部分がボルトの回転を防ぐため、木材の用途に便利です。
ソケット・ヘッド・ボルト
ソケット・ヘッド・ボルトは、円筒形の頭に六角形のソケットが付いている。レンチが入らないような狭い場所で使用される。このボルトは、機械や自動車の用途で標準的に使用されている。
Uボルト
Uボルトは、アルファベットの「U」のような形をしており、両端にネジ山がある。パイプやチューブを表面に固定するために使用され、配管や自動車用途で標準的に使用されている。
スクリューの種類
セルフドリリングスクリュー
セルフドリリングねじは、ドリルポイントを持っているので、彼らは下穴を必要としません。金属や木材のアプリケーションで使用され、迅速かつ簡単にインストールすることができます。
板金ねじ
板金ねじは、鋭いねじ山を持っており、薄い金属板を固定するために使用されます。また、プラスチックや木材の用途にも使用されます。
マシンスクリュー
マシンスクリューは、ナットやタップ穴と組み合わせて使用する。機械、電子機器、家電製品によく使われる。
六角ラグスクリュー
六角ラグネジは、六角形の頭部と粗いねじ山を持っています。それらは、デッキの構築やフレーミングなどの木材のアプリケーションで使用されます。
デッキスクリュー
デッキ・スクリューは屋外用に設計されている。耐腐食性コーティングが施され、デッキや屋外構造物の建設に使用されます。
木ネジ
木ねじはねじ山が粗く、木材の用途に使用されます。しっかりと固定でき、取り付けも簡単です。
ナッツの種類
キャップナット
キャップナットは、ボルトの先端を覆うドーム状の頂部を持つ。安全性と外観のために使用され、家具や機械で一般的です。
キャッスル・ナッツ
キャッスル・ナットの一端には、コッターピン用の溝がある。それらは、自動車や機械などの高振動アプリケーションで使用されます。
六角ナット
最も一般的なタイプは六角ナットである。6つの側面があり、ボルトと一緒に材料を固定するために使用される。
洗濯機の種類
プレーン・ワッシャー
プレーン・ワッシャーは荷重を分散し、表面の損傷を防ぎます。一般的な用途に使用される。
スプリングワッシャー
スプリングワッシャーは張力を与え、緩みを防止する。高振動環境で使用されます。
ロックワッシャー
ロッキング・ワッシャーは、表面をつかむ歯や隆起がある。ボルトやナットが時間とともに緩むのを防ぐ。
ドック・ウォッシャー
ドック・ワッシャーは大きく厚みがあり、ドック建設などの頑丈な用途に使用される。より広い面積に荷重を分散します。
マルチグリップリベット
マルチグリップリベットは様々な厚さの材料を接合することができます。自動車や機械の用途に使用されます。
三つ折りリベット
三つ折りリベットは、3本の脚が折り畳まれ、拠り所となる。頑丈な用途に使用される。
大型フランジリベット
大きなフランジ・リベットはより広い頭部を持っており、より大きな面積に荷重を分散します。柔らかい材料や壊れやすい材料に使用されます。
正しいファスナーを選ぶ際に考慮すべき要素
選考プロセスのこの部分が、プロジェクトの成否を左右する。適切な要素は、永続的なつながりにつながります。
素材適合性
材料の選択は、締結ジョイントの性能と寿命の両方に影響します。材料を適切に合わせることで、早期故障を防ぐことができます。
スチールファスナーとステンレススティールの比較
スチール製ファスナーは、低コストで高い強度を提供します。多くの屋内用途に適しています。
- 炭素鋼：優れた強度を持つが、保護コーティングが必要
- 合金鋼：特性を向上させるための添加元素を含む
- ケース硬化鋼：剛性の高いコアを持つ硬化表面を特徴としています。
ステンレススチール製ファスナーは、コーティングなしで腐食に耐えます。濡れた場所や過酷な環境に最適です。
- 304ステンレス：耐食性に優れる
- 316ステンレス：塩化物や塩環境に対する優れた耐性
- 410ステンレス：適度な耐食性を持つ磁性材で、熱処理が可能。
アルミニウムと真鍮のファスナー
アルミニウム製ファスナーは軽量で、ある種の腐食に耐えます。非構造用途に最適です。
- 利点軽量、耐食性、非磁性
- 制限事項強度が低く、高負荷の用途には適さない
真鍮ファスナーは耐食性に優れ、ノンスパーキングです。海洋やガスの用途でよく使用されます。
- 利点優れた耐食性、優れた導電性、美しい外観
- 制限事項スチールより強度が低い、コストが高い、特定の環境では応力腐食が発生する可能性がある。
サイズとスレッドタイプ
適切なサイジングにより、余分な材料や特大の穴がなく、十分な強度が確保される。
適切な直径の選択
ファスナーの直径は強度と適合性に影響します。直径が大きいほど強度は増しますが、大きな穴が必要になります。常にファスナーの直径を荷重と材料の厚さに合わせます。
- 小さすぎる：負荷がかかると破損したり、材料が引き抜かれたりする可能性がある。
- 大きすぎる：不必要な応力が集中し、材料が無駄になる。
- 経験則：ファスナーの直径は、接合する最も薄い材料の1/4から1/3であるべきです。
スレッドのピッチと長さを理解する
ねじピッチとは、ねじ山間の距離のことである。ねじピッチは、強度と取り付け特性の両方に影響する。
- 粗いネジ山：より迅速な取り付け、軟質素材への対応、損傷に対するより高い耐性
- 細いスレッド：より高い引張強度、より優れた耐振動性、より精密な調整
ねじの長さは、不必要に突出することなく、十分なかみ合わせを提供しなければならない。
- 最小かみ合い：アルミニウムは直径1倍、スチールは1.5倍、プラスチックは2倍
- 最大長：他の部品と干渉する可能性のある不必要な突出を避ける
強度と耐荷重
適切なファスナーを選択するためには、荷重分析が重要です。荷重が異なれば、ファスナーの特性も異なります。
各種ファスナーの引張強さ
引張強さは、ファスナーが引き離されることに対する抵抗力を測定する。
- グレード8.8メートルボルト：降伏強さ800MPa
- グレード5のSAEボルト：引張強さ85,000 PSI
- ステンレス鋼（A2-70）：引張強さ700MPa
引張荷重を選択する場合：
- 予想される最大負荷を計算する
- 安全率を適用する（通常1.5～3倍）
- 適切な定格容量のファスナーを選ぶ
せん断強度の考慮
せん断荷重はファスナーの直径を横切ろうとします。ほとんどのファスナーは、引張強度よりもせん断強度が低い。
- ほとんどのスチール製ファスナーせん断強さ≒引張強さの60%
- アルミニウム製ファスナー：さらに低いせん断引張比
せん断用途：
- 可能な限り複数のファスナーを使用する
- シャンク（ねじ切りされていない部分）全体がせん断面を貫通しているファスナーを選ぶ。
- 純粋なせん断荷重に対しては、ダウエルピンを考慮する。
耐環境性
環境要因はファスナーの寿命を大幅に縮めます。使用条件に合ったファスナーをお選びください。
屋外および海洋用途での耐食性
屋外での使用には腐食防止策が必要である。
- 亜鉛メッキスチール：一般的な屋外使用に適している
- 溶融亜鉛メッキ：過酷な環境下での使用に最適
- 316ステンレス鋼：海洋環境に最適
- シリコンブロンズ：常時海水にさらされる場合に最適。
以下の方法で電解腐食を避ける：
- 接合する素材と同じ素材、またはそれよりも高貴な素材のファスナーを使用する。
- 異種金属間の絶縁ワッシャーの使用
- 接続部に保護コーティングを施す
高温環境用ファスナー
標準的なファスナーは、高温になると弱くなったり、破損したりすることがあります。
- グレード8.8鋼：約400°F（204℃）まで使用可能
- A286ステンレス：1000°F（538°C）まで強度を維持
- インコネル1800°F（982°C）までの温度に最適
高温用を選ぶ場合：
- 温度調整された定格強度を確認する
- 熱膨張を許容する
- 時間をかけてストレス緩和を考える
極圧・極振動用ファスナー
振動は、時間の経過とともにファスナーを緩める可能性があります。高圧はファスナーの歪みの原因になります。
耐振動オプション：
- ナイロンインサートロックナット
- ネジロック用コンパウンド（ロックタイト）
- 鋸歯状フランジファスナー
- ノルトロックワッシャー
高圧ソリューション：
- 高級ファスナー
- 大径ファスナー
- 複数のファスナーパターン
- 特殊な圧力密閉設計
用途に応じたファスナーの選択
さまざまな素材や用途には、強力で耐久性のある接続のための特定のファスナーが必要です。プロフェッショナル ファスナーサプライヤー は、さまざまな用途に最適なファスナーを探すお手伝いをします。
自動車用途
自動車用ファスナーは、振動、温度変化、液体への暴露に耐えなければならない。
自動車用ファスナーの特徴
- 耐振動性（ロックワッシャー、スレッドロッキングコンパウンド）
- 過酷な環境での腐食保護
- メンテナンスが容易な標準サイズ
エレクトロニクス組立
電子機器には、より小型で軽量で、特殊な電気特性を持つファスナーが必要とされることが多い。
エレクトロニクス・ファスナーのニーズ
- 特定用途向け非導電性オプション
- コンパクト設計のための小型サイズ
- 場所を取らない薄型ヘッド
- 防振機能
建設プロジェクト
建設用ファスナーは、様々な荷重や環境条件下で長期的な構造的完全性を提供する必要があります。
建設用ファスナーの要件：
- 高負荷容量
- 耐候性
- コード・コンプライアンス
- 場合によっては耐火等級
結論
正しいファスナーを選ぶには、いくつかの要素のバランスを取る必要があります。単に見慣れたオプションを選択するのではなく、時間をかけて特定のアプリケーションのニーズを分析してください。異なるタイプのファスナーとその最適な用途を理解することで、より多くの情報に基づいた決定を下すことができます。
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ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
