方法、手法

締付け管理とは。軸力について

 

 

 

 

 

 

 

締め付けに関する記事

 

エアコン工事で使用するフレアナットの締め付け

標準的なケースのエアコンの取付け工事では、”ユニオン”を最低2個以上は使います。

 

室内機 ⇔ ユニオン ⇔ 配管 ⇔ ユニオン ⇔ 室外機

 

フロンガスが漏れないよう密閉を確保するために銅パイプに直接フレア部を作り、フレアナットで締付け作業を行います。

この時の締付ける力を、”軸力(締付け力)”と言い、”適切な軸力を与える”ことがフレアナット締付けの目的となります。

 

 

ボルト締結のメカニズムを説明

締めたボルトが簡単に緩まないのは、締め付けたことで伸びたボルトが元に戻ろうとする力が働くためです。

ボルトを締め付けると、ボルト本体には引っ張り方向の力がかかり、引っ張られて伸びたボルトは、バネのように元に戻ろうとします。

 

そして、締め付けているもの(部品等)を圧縮するしくみになります。

 

ボルトが締まっている(固定されている)状態とは、引っ張られて伸びようとする力と、戻ろうとして締め付けるものを圧縮する力のバランスが取れている状態です。

 

 

 

 

 

 

 

ボルトの締めすぎによる問題

締めればいいってものではありません。
締め付けられていたボルトを緩めると、引っ張られて伸びていたボルトは元の形に戻ります。

 

しかし、締め付ける力を増やしていくと、ある時点からボルトは完全に元の形には戻らなります。

 

この境界を「降伏点」といい、ボルトが完全に元に戻る範囲を「弾性域」(弾性変形範囲)、完全に元に戻らなくなる範囲を「塑性域」(塑性変形範囲)といいます。

 

さらにボルトを締め付けていくと、最終的にねじ切れることになりますね。

 

この点を「破断点」といいます。(下図参照)

 

ボルトが緩まないようにするには、なるべく大きな力で締め付けることが望ましいが、ボルトを塑性域まで締め付けてしまうと、破断点に近づくため逆に危険となります。

 

また、塑性域まで締め付けてしまったボルトは変形して元の形に戻らないため、再利用はできません。

 

従って、ボルトは絶対に弾性域の範囲内で使用するのが理想です。

”軸力”が弱いと振動により緩む原因になり、強すぎると被締結部材の破壊を引き起こしてねじ部が塑性伸びを起こし緩みの原因になる。

 

なので、”適切な軸力を与える”ことが重要なのです。

 

このような事情から”軸力”を管理するのが望ましいことは判っているが、施工現場で”軸力”を測定することは困難となります、代用特性として、容易に管理できる”トルク法”で管理を行うことが多いはこのためです。

※製造工場でのエアコン機器の組立ても”トルク法”により組立てされています。

 

しかし、”トルク法”にも欠点があり、”軸力”のばらつき幅が大きく、ねじ部の効率が低くなります。

”トルク法”における”軸力”ばらつきの近似式

 

a=トルクばらつき b=摩擦係数のばらつき

 

この式から、締付けトルクばらつきと摩擦係数ばらつきの”軸力”ばらつきに対する影響度がほぼ等しいと言えます。

aの低減は比較的簡単ですが、bの低減は非常に困難で、これが”トルク法”の最大の課題と言えます。

a=0.1 b=0.3 が標準的な数値(酒井智次「増補ねじ締結概論」参照)と考えると、締付け係数Q=2.27になる。

トルクの約90%が座面との摩擦に起因するため、座面の表面状態に大きく影響を受ける。

では、どうすればいいのか?

 

他の締付け管理法ではどうかを考えてみましょう!

弾性回転角法の締付け係数Q=1.5~3となり、”トルク法”と同程度

塑性回転角法の締付け係数Q=1.2と低く、安定した”軸力管理”と言えます。

ただ、この方法では、塑性伸びを起こしているため、一度外すと再使用が出来ない欠点がある。

 

 

トルクこう配レンチならこれはは解消されます。

トルクこう配法の締付け係数Q=1.2(JIS B 1083参照)と低く、ナットは再使用が可能の状態になります。

上にある写真ものもがトルクこう配レンチです。

 

 

 

 

 

 

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