ほとんどの金属材料は外力を受けると、それに相応した応力が発生し変形して、ひずみが生じます。下図は、軟鋼の応力—ひずみの関係を表したものです。ボルトの締付け力に関係するので、各点の特性を述べます。

図は各種資料をもとに編集部で作成

・0〜A点：応力とひずみが比例する範囲で直線的に変化する範囲（A：比例限度）
・A〜B点：応力とひずみは比例する範囲ではないが、応力を取り去るとひずみがなくなる範囲（B：弾性限度）
・B〜C点：応力を取り去っても永久ひずみとなって、ひずみが残る範囲（C：上降伏点）
・C〜D点：応力が増加しないのに材料の伸びだけが進行する範囲（D：下降伏点）
・D〜E点：応力の増加がわずかでも伸びがいちじるしく増加してE点で最大応力となる範囲（E：引っ張り強さまたは極限強さ）
・E〜F点：E点から材料がくびれはじめ、ついにF点で破断する（F：破断点）

　ボルトの締付けで軸力が発生するのは、ボルトの弾性限度内で原形に復帰しようとする力によるものです。適正な締付け力は、次の関係式で表すことができます。

　Q＝As（0.6〜0.8）σs〔kgf〕
　　　　Q：ボルトの初期締付力（軸力）〔kgf〕
　　　　As：ボルトねじの有効断面積〔㎟〕
　　　　σs：ボルト材料の降伏点〔kgf/㎟〕

　同式は、ナットの締付け時に発生する応力が、その材料の降伏点の60〜80%とすることを指しています。まとめると以下のようになります。

• ボルト材の降伏点を超えるような締付けをしない
• 振動や衝撃などの外力が加わっても降伏点を超えないこと
• 締付けが小さすぎると、ゆるみやすくなる
• ボルトの弾性限度内で使用する

◆Q&Aで理解度チェック！

Q1　応力とひずみが比例する範囲で、直線的に変化する限度を比例限度という
Q2　ボルト刻印4.8の「8」は、引っ張り強さを表す

A1　〇：題意のとおりです。
A2　×：「8」は、引っ張り強さの8割までは伸びたボルトが元に戻ることを表しています。

■福田洋市
◆専門分野：設備保全支援
◆TPM：個別改善、自主保全、計画保全、品質保全、教育訓練、管理間接、安全･衛生･環境