のデザイン 合金構造鋼ボルト 糸のジオメトリや表面仕上げなどの要因を含む、構造用途での全体的な強度、パフォーマンス、耐久性を決定する上で重要な役割を果たします。これらのデザインの側面がボルトの強さにどのように影響するかは次のとおりです。
1。スレッドジオメトリ：
スレッドピッチと深さ：ピッチ（スレッド間の距離）とスレッドの深さは、ボルトの負荷分布と強度に直接影響します。より細かいスレッド（ピッチが小さい）は、表面積が小さくなるとボルトに沿った応力の分布を改善するため、表面積が小さいため、より多くのスレッドが関与できるため、荷重をかける容量が高くなる傾向があります。ただし、より粗いスレッド（ピッチが大きい）は、高速で簡単なインストールに適している場合がありますが、より細かいスレッドのように効果的にストレスを分配しない可能性があり、負荷の下でのボルトの強度に影響を与える可能性があります。
スレッドプロファイル：スレッドプロファイルのジオメトリは、鋭いデザインであろうと丸みを帯びたデザインであろうと、スレッドの根の応力集中にも影響します。鋭い糸のプロファイルは、より高い応力濃度を引き起こす可能性があり、周期的な負荷の下での疲労障害につながる可能性があります。一方、丸い糸のプロファイルは、これらのストレス濃度を減らし、疲労強度とボルトの全体的な耐久性を改善するのに役立ちます。
スレッドのエンゲージメントの長さ：交配コンポーネントの糸のエンゲージメントの長さ（たとえば、ナットやタップの穴）は、ボルトのせん断強度と引張強度に影響します。スレッドエンゲージメントが長くなると、強制分布により多くの領域が提供され、特に高負荷アプリケーションでは、ボルトの全体的な強度とゆるみや剥離に対する抵抗が増加します。
2。表面仕上げ：
表面の粗さ：ボルトの表面の粗さまたは滑らかさは、疲労抵抗と摩擦特性に影響を与える可能性があります。滑らかな表面仕上げにより、取り付け中に摩擦が減少し、ボルトを締めやすく、望ましい張力を実現しやすくなります。さらに、より滑らかな表面は、特に周期的な負荷の下で、ストレスが故障につながる可能性が高いボルトの領域であるストレス濃縮器の形成を減らすのに役立ちます。
表面の硬度：ボルトの表面の硬度は、耐摩耗性と負荷の下での変形に抵抗する能力に重要な役割を果たします。硬化した表面は、特にストレス環境では、ボルトの強度を大幅に増加させる可能性があります。表面が容易に変形するのを防ぐのに役立ち、特に重力や振動に伴うアプリケーションでは、故障につながる可能性があります。
コーティングとメッキ：保護コーティングの適用（亜鉛めっき、亜鉛メッキ、リン酸塩など）は、腐食に対するボルトの抵抗を高めることができます。コーティングはまた、より滑らかな表面を提供し、締め付け中のボルトの摩擦特性を改善します。ただし、特定のコーティングは、寸法をわずかに変更したり、荷重分布と締め付けトルクに影響を与える摩擦係数を導入する場合があります。
不動態化またはショットピーニング：パッシベーション（酸化物層を除去するため）やショットピーニング（表面に圧縮応力を導入する）などのプロセスは、ボルトの疲労強度を大幅に改善する可能性があります。たとえば、ショットピーニングは、表面を圧縮し、亀裂開始のリスクを減らすことによりボルトを強化し、動的荷重下での全体的な耐久性を高めます。
3。スレッドのフィットと耐性：
ボルトとナットまたは穴の間にフィット：ボルト糸と交配ナットまたはタップの穴の間の正確なフィットは、ファスナーの引張強度と荷重をかける能力に影響します。緊密な許容範囲はより良いフィット感を確保し、ボルトとナットまたは穴の間の遊びを減らし、ストレス集中と最終的な負荷の下での故障につながる可能性があります。ゆるいフィットは、接続が弱くなり、ボルト張りのジョイントの全体的な強度を低下させる可能性があります。
4。ボルトの長さと直径：
直径：ボルトの直径は、その引張強度に直接関連しています。より大きな直径のボルトは、破壊や変形せずに高い負荷を処理できます。これは、より大きな断面積がボルトの負荷をかける容量を増加させるためです。ただし、直径の増加には、特にねじのある部分では、高強度を維持し、潜在的な弱点を防ぐために、より正確な製造許容範囲も必要とします。
長さ：ボルトの長さもその強度に寄与します。より長いボルトは、糸の関与により多くの表面積を提供し、力の分布を改善します。ただし、過度に長いボルトは、スレッドストレッチまたは過剰な密集の問題につながる可能性があり、効果的な強度を軽減する可能性があります。長さは、アプリケーション用に適切に設計する必要があります。
5。プリロードと張力：
特に糸のジオメトリと表面仕上げの点で、ボルトの設計は、どれだけのプリロードまたは張力を適用できるかに影響します。適切に張力ボルトは、負荷分布と抵抗を改善し、動的荷重下での緩みに耐えることができます。表面がより滑らかになり、より正確にスレッドが切断されるほど、プリロードがより一貫している可能性があり、構造アプリケーションのボルトの強度と性能が直接向上します。
6。疲労と周期的な負荷抵抗：
糸の設計と表面仕上げは、疲労障害に対するボルトの抵抗に大きく貢献します。これは、繰り返しまたは循環荷重にさらされるアプリケーションで重要です。適切に設計された糸のプロファイルと滑らかな表面仕上げは、亀裂が動的荷重条件下で開始および伝播する可能性を減らし、時間の経過とともに疲労障害に対してボルトをより耐性にします。
