ファスナーは、製造業や金属部品の加工、特にさまざまな物体の組み立てや固定に欠かせない機械装置です。このハードウェアは、さまざまな部品を結合して安全な接続を作成するのに役立ちます。ファスナーは、各コンポーネントの構造的完全性、耐久性、機能性を損なうことなくさまざまな部品を結合することで、複雑な構造やアセンブリの製造を簡素化するのに役立ちます。
このガイドでは、さまざまなタイプのファスナー、その用途、材料の選択肢、パフォーマンスを向上させる適切な表面仕上げについて説明します。さらに、製造ニーズに適したファスナーの種類を選択する前に考慮すべき複雑な詳細についても説明しました。
ファスナーとは何ですか?
ファスナーは、2 つ以上の物体を結合または固定するハードウェアです。ファスナーは、構造の完全性と効率的な部品組み立てを確保する上で重要な役割を果たすため、金属部品の製造には欠かせません。この機械装置は、ネジ、ボルト、ナット、リベット、ピンなど、さまざまな形状とサイズがあり、部品の製造に特定の用途を提供します。
しかし、ファスナーの主な利点は、さまざまな個別の部品を結合することにより、大きく複雑な構造物の組み立てと分解を容易にすることです。ファスナーは、さまざまなワークピースを結合することで、安全な機械的接続を作成するのに役立ちます。
さまざまな種類の留め具
機械工や OEM は、さまざまなワークピースを接合するために、さまざまな種類のファスナーを使用します。これらのファスナーの中には、同様の目的で互換的に使用できるものもありますが、より特殊な用途を持つものもあります。このセクションでは、製造および部品加工で使用されるさまざまな種類のファスナーについて説明します。
ネジ
ネジは、2 つの金属片を固定するための最も一般的な留め具です。このネジ留め具は釘のように見え、頭部がさまざまな形状で、全体がネジ山になっています。他の多くの留め具とは異なり、ネジは、目的の穴にネジを差し込むために必要なドライバー以外のハードウェアを必要とせず、単独で機能します。
これらの機械式ファスナーは汎用性が高く、耐久性に優れていますが、機械工が最初に穴にタップを立てて、ジョイントを作るためにかみ合うねじ山を作成する必要があります。ただし、一部のねじにはセルフタッピング機能またはセルフスレッド機能があり、事前のタップ立てがほとんどまたはまったく必要ありません。ねじは、自動車、金属加工、木工、電子機器の組み立てなど、幅広い用途に適しています。
部品製造に使用される一般的なネジの種類は次のとおりです。
- 六角ラグネジ – 木工や重作業用途に適しています
- 小ねじ – 機械部品の接合用
- 板金ねじ – 板金加工用で、板金に簡単に貫通できます。
ボルト
ボルトは、ネジに似たもう 1 つの一般的な留め具の種類で、どちらもベースに雄の外部ねじ山があります。専門家でない人は、ボルトをネジと間違えたり、その逆を行ったりすることがあります。ただし、これらは 2 つの異なる高速タイプであり、主な違いは、ボルトは安全な接続を確立するために別の留め具 (ナット) を必要とすることです。また、ボルトは、ドライバーを必要としないため、上部にマークのない平らなまたは丸いヘッドを持つ傾向があります。
ボルトは、大型機械の組み立てや建設工事など、より高い強度と耐荷重能力が求められる用途に適しています。ネジとは異なり、ボルトはナットにかみ合って結合部分を固定するだけなので、結合する部品にねじ山を切る必要はありません。
部品の作成に使用されるボルトの一般的な例は次のとおりです。
- 六角ボルト: 握りやすい六角形のヘッドを採用し、締め付けが簡単です。
- 両端ボルト: 適切なナットと連動できる両端ねじ山を備えています。
- キャリッジヘッドボルト: 凸型のヘッドが特徴です。木工用途によく使用されます。
- アイボルト: 片方の端に目のような開口部がある。
ナッツ
前述のように、ナットは、サイズ、形状、ねじ山パターンが類似するボルトとペアで使われることがよくあります。ナットはボルト、または場合によってはねじと噛み合い、部品をしっかりと固定するジョイントを形成します。ボルトと同様に、ナットにもさまざまな形状とデザインがあり、一般的なものは六角ナットと溶接ナットです。
- ボルトやネジは外ネジですが、ナットは内ネジで、トルクを増大させて適切なグリップを生み出し、ボルトやネジとしっかりと接合します。したがって、ボルトとナットの締結システムは、内部にネジがなくても 2 つのワークピースを効果的に接続します。機械工は、ワークピースに穴を開け、ボルトとナットが連結できるように位置合わせするだけです。
以下は、部品製造に使用されるナットの種類の一部です。
- 六角ナット: 六角形で、六角ボルトでしっかりと接続するのに適しています。
- カップリングナット: これらは、通常は届きにくい場所を固定するためのものです。
- 溶接ナット: これらは、長いネジ付きボルトを使用して安全なリンクを作成するために使用されます。
リベット
リベットは永久的な留め具であり、これまで説明した他の留め具の種類とは異なり、元に戻せない接続を作成します。自動車や製造の目的で使用される永久的な留め具です。軽量で、ねじ山のない滑らかなシャフトが特徴です。円筒形で、ボルトやネジに似ており、明確な頭と尾部を備えています。ただし、端部の変形によって材料を結合し、安全な接続を作成します。
標準的なリベットの種類は次のとおりです。
- ソリッドリベット
- ブラインドリベット
- 管状リベット等
ワッシャー
ワッシャーは、ボルトやナットと一緒に使用されることが多い、もう 1 つのユニークな留め具です。これにより、荷重がより均等に分散され、安全な接続が提供されるため、損傷を防ぐことができます。ワッシャーは薄いプレートで、中央に穴が開いているため、円盤のような形になっています。ボルトとナットの間のスペーサーとして、また振動を減衰して摩擦を減らす役割を果たします。さらに、従来の留め具のように直接接触を防ぐことで、ワークピースを保護することもできます。
ワッシャーの例
- 平座金
- ドック洗浄機
- 平ワッシャー
その他の種類の留め具
説明したより高度なファスナーに加えて、2 つのコンポーネント間の安全な接続を作成するために使用される他の種類のファスナーもあります。
ネイルズ
釘は、製造、建設、家庭で使用されている最も古い締結装置です。釘は、より高度な締結具の基礎を形成します。ボルトやねじが釘に似ているのも不思議ではありません。しかし、釘はねじ切りや高度な工具がなくても簡単に使用できます。代わりに、釘は、接合するコンポーネントに釘を打ち込むために、多くの場合ハンマーを使用したせん断力を必要とします。
ピン
これらは、部品の位置合わせと保持のための円筒形の留め具です。例としては、クレビス ピン、ダボ ピン、テーパー ピンなどがあります。ワッシャーと同様に、ピンは補助的な留め具であり、ネジ、ボルト、リベットなどの他の留め具と組み合わせて使用されることが多く、部品の組み立て時に適切な位置合わせ、位置決め、安定性の向上に役立ちます。
アンカー
これらの留め具は、その名前の通り、船のアンカーと同様の機能を果たします。石膏ボード、天井、コンクリートなどの弱い素材や壊れやすい素材に物を固定するために使用されます。周囲の環境をしっかりと固定し、舌を掴むのに役立ちます。内部のねじ山または外部のねじ山が付属しています。
ファスナーの製造に使用される材料
ファスナーは、主に鋼、アルミニウム、真鍮などの金属や合金などの硬質材料を使用して製造されることが多いです。ファスナーの選択は強度、耐腐食性、その他の機械的特性にも影響を与える可能性があるため、機械工は機械加工部品の用途に適した頑丈なファスナーを選択する必要があります。
鋼鉄
鋼は強度と耐久性に優れているため、最も一般的な留め具材料です。ただし、この合金には炭素と鉄の含有量の比率に応じてさまざまなグレードがあり、物理的、機械的、化学的特性が変わります。さらに、これらの特性、特に強度と耐腐食性は、さまざまな表面仕上げと熱処理によって強化することができ、金属留め具としての特性をさらに強化できます。
アルミ
アルミニウムは、軽量で強度が高く、用途が広いため、金属加工に最もよく使われる素材です。また、アルミニウム合金は導電性と美観に優れているため、電子機器や見た目の美しさが求められる加工など、幅広い用途に適しています。アルミニウムは密度が低いため、軽量仕様に最適です。さらに、OEM は、銅やマグネシウムなどの他の適切な合金と組み合わせて合金を強化し、特定の用途に対する機械的特性と適合性を高めることもできます。
ステンレス鋼
炭素鋼や他の合金鋼と比較すると、ステンレス鋼には炭素と鉄の含有量が大幅に少なく、クロムやニッケルなどのさまざまな元素が多く含まれています。これらの材料を含めることで、腐食やその他の過酷な環境に耐えられる、より耐久性の高い合金が保証されます。いずれにしても、ステンレス鋼は信じられないほどの強度を備えているため、ファスナーの作成に適しています。ステンレス鋼は、接合する部品の構造的完全性を維持し、幅広い用途に適合します。
真鍮
真鍮製の留め具は、鋼やアルミニウム合金製の留め具ほど一般的ではありません。しかし、真鍮製の留め具は、耐腐食性、導電性、美観に優れています。これらの特徴の組み合わせにより、装飾や電気用途に適しています。真鍮製の留め具は、その展性と美しい外観により、電気や配管に適しています。
チタン
アルミニウムと同様に、チタンファスナーは軽量で強度が高く、耐腐食性があります。あまり一般的ではありませんが、そのユニークな特性により、航空宇宙、医療用インプラント、海洋環境などの厳しい用途に適しています。チタン合金は強度と重量の比が非常に優れているため、強度を犠牲にすることなく軽量仕様に最適です。さらに、生体適合性があるため、チタンファスナーは医療器具や外科用器具の作成に適しています。
プラスチック
ファスナーの用途は金属だけに限定されません。プラスチック加工には、プラスチックやその他の適切なポリマーで作られたファスナーが必要です。プラスチックファスナーは軽量で非導電性、耐腐食性、耐薬品性があり、金属ファスナーが適さない用途に最適です。プラスチックファスナーは絶縁性が重要な電子機器でよく使用されます。また、低コストで多用途であるため、自動車や消費財産業の製造などの他の用途にも適しています。
ファスナーの標準表面仕上げ
一般的に、ほとんどのファスナーには、優れた機械的、物理的、化学的特性を持つ材料が使用されています。しかし、取り扱いが悪かったり、過酷な環境にさらしたりすると、これらの特性の一部が損なわれ、効果と耐久性が低下する可能性があります。そのため、機械工は適切な表面仕上げを施してファスナーの全体的な性能を高め、接合する部品間の接続を強化することをお勧めします。
以下では、ファスナーの標準的な表面仕上げのいくつかについて説明します。
亜鉛メッキ
亜鉛メッキ処理により金属ファスナーを亜鉛層でコーティングすると、ファスナーの酸化耐性が大幅に向上し、美観も向上します。この表面仕上げは、自動車、航空宇宙、一般製造、海洋用途で使用されるボルト、ナット、ネジなどのファスナーに適しています。
ニッケルコーティング
ニッケルはステンレス鋼の成分の 1 つで、炭素鋼よりも耐食性を高めます。そのため、亜鉛コーティングと同様に、ニッケルコーティングは留め具の化学的性質を改善し、耐久性を高め、外観を向上させるのに役立ちます。
黒酸化物コーティング
ファスナーを黒色酸化物でコーティングすると、潤滑性が向上し、塗料との接着性が向上します。塗料を塗布すると、ファスナーの耐腐食性がさらに高まります。仕上げにより、ファスナーは装飾的な黒色仕上げになり、製品全体がより美しくなります。
陽極酸化
これは、留め具の表面を金属の酸化物でコーティングする化学処理です。たとえば、アルミニウムのネジやボルトを酸化アルミニウムでコーティングします。通常、酸化物コーティングは耐腐食性と耐久性に優れています。また、陽極酸化処理によりさまざまな色のオプションが可能になり、美観を向上できます。
適切なタイプのファスナーの選び方
前に説明したように、製造目的の留め具にはさまざまな種類があります。しかし、どの留め具がプロジェクトに最適かを知るにはどうすればよいでしょうか。このセクションでは、最も適切なタイプを選択できるように、考慮すべき要素について説明します。
対象となるアプリケーション
ファスナーを選択する前にまず考慮すべき基準は、その用途、特に強度表示です。また、ファスナーの仕様と製品の全体的な用途を比較検討し、アセンブリの耐久性を損なう可能性のあるファスナーを選択しないようにすることも重要です。
製品の要求を理解することで、仕様に最適な留め具のタイプまたはサブタイプを選択できます。たとえば、木工用途や乾式壁や電気器具での使用には、ボルトよりもネジの方が適しています。一方、より要求が厳しく、耐荷重が求められるプロジェクトには、ボルトの方が適しています。
材料タイプ
考慮すべきもう 1 つの重要な要素は、材料の種類です。金属加工にはプラスチック製の留め具は使用できません。覚えておいてください。スチール製の留め具は、その優れた機械的特性と耐久性から、最も一般的です。ただし、アルミニウム製の部品を扱う場合、特に軽量仕様の場合は、アルミニウム製の留め具を使用することをお勧めします。さらに、ステンレス鋼またはチタン製の留め具は、過酷な環境での用途に適しているため、腐食や化学反応などの要因によってアセンブリの完全性が損なわれることはありません。
ねじの種類と取り付け方法
機械工は、取り付け方法とアクセス性を評価し、対象製品に最も適した高速タイプを選択する必要があります。たとえば、ワークピースにねじ穴があるかどうかによって、選択するねじまたはボルトのタイプが決まります。実際、ねじ穴がなく、アクセスできるねじがセルフスレッドではない場合、安全な接合部を作成するには、ボルトとナットを使用する必要がある場合があります。
また、ねじ山に関しては、粗いねじ山では部品の組み立てが速くなることが多く、細かいねじ山では時間がかかることが示唆されています。ただし、ねじ山が細いほど、部品やボルトなどのナットとの相互作用が多くなり、より安全なロックと接続が保証されます。
美学
留め具の美しさと見た目も、特に美観が求められる用途では考慮すべき重要な基準です。家具、家庭用電化製品、建築設備などです。機械工は、製品の見た目をさらに向上させるのに十分な品質の留め具を確実に選択する必要があります。
ファスナーを選択する際に考慮すべき他の要素には、コストと入手可能性があります。機械工は、総製造コストを超えないファスナーを選択すると同時に、すぐに入手できるものを選択する必要があります。
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まとめ
安全で耐久性があり、効率的な製造および部品加工アセンブリを実現するには、適切なファスナーを選択することが不可欠です。各ファスナーには独自の利点と用途があります。したがって、機械工と OEM は、さまざまなタイプのファスナーを理解して、プロジェクトに最適なものを特定する必要があります。最適な結果と製品の耐久性を確保するには、材料の適合性と美観を考慮する必要があります。
素晴らしい、一緒に
