ボルト・ナット＋ガスケットの形状に代わって、下図のようなフランジボルト・ナットが普及してきています。
伝統的な意味では、ボルト/ナットの下にガスケットを追加します。その主な目的は、荷重を分散し、接合面に過度の圧力がかかることによる損傷を防ぐことです。フランジボルト/ナットの下に追加されたフランジプレートも実際には同じ目的を持っています。では、なぜこのデザインがより良い選択なのでしょうか?
私たちがよく知っており、ボルトの張力を制御するために最も一般的に使用されている方法は、依然としてトルクによる間接的な制御方法です。しかし、この方法は軸張力の制御において特に正確ではないこともわかっています。トルクの大部分は、締め付け時の接触面とボルト頭の下のねじ山の間の摩擦に打ち勝つために使用され、実際に軸張力を生成するために使用されるのは約 15% だけだからです。
フランジボルトは、ボルト＋ガスケットの形式と比較して、上記締付け工程における変動を効果的に改善できます。見てみましょう。
標準ワッシャーは通常、対応するナットやボルトよりも柔らかく、下の図に示すように、高い圧縮応力下で塑性変形が起こることがよくあります。変形するとクランプ力が大幅に低下します。ワッシャ面とボルト・ナットは一体となっており同一の材料強度を有しているため、フランジ面のナット・ボルトには影響がありません。
だったら硬化したガスケットを使えばいいじゃないですか、という学生もいるかもしれません。ここで別の問題が発生します。つまり、ガスケットが間違った位置に取り付けられているということです。ボルト頭の下の移行フィレットがガスケットに触れないようにする必要があるため、ガスケットの中央の開口部は通常、ボルトの直径よりもはるかに大きくなります。この大きな隙間が存在すると、下図のように締付け時にガスケットが偏心して局部的な応力が集中し、圧痕や接合面の損傷が発生する危険性が高まります。
上記の 2 つの要因に加えて、ボルトやナットを締めるときにガスケットも回転することが研究によって判明しています。一般的ではありませんが、いつ発生したかを検出するのは簡単ではありません。回転すると、加えられるトルクとボルトの張力との関係が変化する可能性があります。所定の締め付けトルクの下では、実際に発生するボルト張力は期待される効果を達成しません。(来源:iMechanics機械)
要約すると、フランジ ボルト/ナットにはワッシャーに比べて明らかな利点があります。まだワッシャーを使っていますか？
