ボルトのトルク管理

先週は月曜日から木曜日まで大阪に出張に行ってきました。
目的は、設備メーカでのテストだったのですが、２日目の終わりごろに設備トラブルが発生し、３日はその対策打ち合わせ、４日目は片付けと宇都宮への移動で終わってしまいした。
そんなわけで、月曜日からまた３日間、大阪出張です。

さて、このテスト中は、設備メーカのサービス技術の方が立会いで作業をしていたのですが、ボルト締め付けの話になりました。
当たり前の話ですが、それぞれのボルトには締め付けトルクが指定されていて、設備の設計者からは指定トルクで締め付けるように言われているそうです。

ところで、以前書きましたが、ボルトに大事なのは締め付けトルクではありません。

ボルトに大事なのは、軸力です。

たとえば、摩擦接合をする部品を締め付けるとします。
このとき、接合力を決めるのは、軸力と接合面の摩擦係数なので、高い軸力が発生できていることが必要です。

これまた、以前書きましたが、ボルトの軸力は

ボルト軸力＝締め付けトルク／（トルク係数×ボルト呼び径）

で決まるので、同じボルトで、同じ締め付けトルクならトルク係数は小さい方が高い軸力を得ることができます。
トルク係数は、主にねじ部と座面の摩擦係数で決まるので、潤滑状態で変化します。

潤滑状態が完全脱脂状態とオイル塗布状態では３倍くらいトルク係数が違うことがあります。
でも、なぜかほとんど同じこともあります。

普通はオイル塗布状態の方が摩擦係数が低く、トルク係数も小さくなります。
従って、同じトルクで締め付けをした場合は、オイル塗布状態の方が高い軸力を得ることができます。

軸力が高いので、接合力も高いということになります。
（ただし、接合面にオイルが浸み出てくると、接合面の摩擦係数が下がるので注意が必要）

ということで、ボルトにはオイルを塗布した方が、接合力が上がります。

ボルトの緩みは、接合部がズレてそれが何度も起きることで、接合面が磨耗したり、ボルトが回り戻りすることによって発生するので、オイルを塗布した方がボルト緩みは発生しにくくなるのですが、設備メーカの人は、ボルトにオイルを塗布すると緩みやすくなるのではないか？と思っていたとのことでした。

ここで、お題のボルトのトルク管理ですが、大事なのは軸力なので、トルクだけを管理することにあまり意味はありません。
とは言っても、実際は軸力ボルトや超音波軸力計、ボルトの伸び測定をしない限り、軸力を知ることができないので、軸力を管理することも現実的ではありません。

そこで、止む無くボルト軸力を管理する代替手法として、締め付けトルクの管理をするわけです。
しかし、前述のようにボルトの軸力は、締め付けトルクとトルク係数の２つで決まるので、両方とも管理しないと意味がありません。

トルク係数は、基本的にはねじ部や座部の摩擦係数で決まるのですが、ねじが曲がっていたり、ねじ山が変形していたり、ねじ部に異物が挟まっていたりするとトルク係数が高くなります。

めねじ側はライトで照らして見たり、ブレーキクリーナで掃除するくらいしかできないのですが、ボルト側は締め付け前に確認できるので、ねじ面に異常がないかどうかをしっかり確認する必要があります。

みんカラの作業レポートなどを読んでいると、”しっかりトルク管理をしているので大丈夫”みたいなことが書いてあるのですが、全然大丈夫ではありません。
むしろ、何も考えずにトルクレンチで締め付けをされたボルト締結なんて全く信用なりません。

しつこいようですが、ボルトに大事なのは軸力です。
常にボルトの軸力を意識して締め付け作業をするようにしましょう！