ワッシャーの役割【アリとナシでは全然違います】

ねじ

ボルトを使う時って、ワッシャーを入れるのが当たり前みたいになっているけれど、そもそもなんでワッシャーなんて入れるの?

そんな疑問について、お話ししていきます。

今回は座金(ワッシャー)の役割についてお話しします。

座金とは、ボルトの頭と母材との間に挟み込む、ドーナツ型の板の形をした部品です。

家庭で使うような小さなネジや、十字穴ネジには座金が付いていないことが多いですが、
六角穴付きボルトや六角ボルトなどを使う場合では、座金を利用することが多いです。

ワッシャーの役割は主に3つです

ワッシャーの役割は主に次の3つがあります。

  • 母材の損傷の軽減
  • 緩み止め
  • 漏れ止め

母材の損傷の軽減

ボルトは締め付けが緩すぎると、当然緩んできます。
しかし一方で、締め付けが強過ぎても、母材が陥没し、ボルトが緩んでいってしまいます。

そんな、ボルトの締め過ぎによるトラブルを軽減するのが、ワッシャーの主な役割です。

ネジは締めすぎると、逆に緩むという話
部品を固定する際に、ドライバーやレンチを使ってネジを締めていくと思いますが、そのときの注意点についてお話しします。意外と知らない人が多いのですが、結論から言いますと、締め方が緩すぎても、締めすぎても、ネジはみます。...

ワッシャーは、ボルトの頭よりも面積が広くなるように作られています。
そのため、ボルトの締め付け力(軸力)が、ワッシャーの面積の分だけ分散されて、母材へ伝わります。

これにより、母材が単位体積あたりに受けるボルトの締め付け力(軸力)が低減するため、
母材が陥没するリスクを下げることができます。

私の経験上、特に以下の場合は、よくトラブルになっているのを見かけます。

  • 母材の材質が柔らかい場合(材質、樹脂やアルミなど)
  • ボルトと母材との接触面積が小さい場合(長穴や、径の大きいバカ穴など)
  • 母材の板厚が薄い場合

このような場合は、普通のサイズのワッシャーではなく、面積の広いワッシャーを入れておくことを強くお勧めします。

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ボルトの緩み止め

ボルトを適切に締めたつもりでも時間が経過すると、小さな振動や、地震などの揺れによって、ボルトが徐々に緩んでしまう場合があります。

ボルトの緩み止め対策はナットで行うことが多いです。

しかし材料にめねじを立てて直接ボルトを締め付けるような、そもそもナットを使わない場合には
ナットによる緩み止めを行うことができません。

そんなときには、ワッシャーで緩み止めを行うこともできます。このような場合に使われるのが、「ノルトロックワッシャー」という特殊なワッシャーです。

ノルトロックワッシャーは、ノルトロックグループという会社が製造・販売しており、通常のワッシャーとは異なって以下のような特徴があります。

  • ワッシャーの表面がギザギザの形をしている
  • 2枚1組で使う

緩み止めの原理は以下の通りです。

ノルトロックワッシャーを入れた状態でボルトを締めていくと、ノルトロックワッシャー同士の接触面のギザギザ同士が、クサビのようにガッチリと固定されます。

さらにボルトを締めていくと、ボルトや母材に接触する側のギザギザ面が、ボルトや母材に食い込みます。

厳密には、ノルトロックワッシャーのギザギザの角度がミソだったりするのですが、
これによって、よっぽどのことがない限りは、ボルトが緩まなくなります。

ただし、ノルトロックワッシャーには欠点があります。

それは締め付けの度に、ギザギザ面をボルトや母材に食い込ませるため、ボルトを頻繁に取り外しをするような箇所には向かないということです。

漏れ止め

特に水がかかるような環境においては、たとえボルトを適切に締めたとしても、ほんのわずかな隙間から水が侵入します。

水が侵入することによって、内部の部品に錆びや腐食を発生させたり、電装品をショートさせてしまったり、バクテリアが繁殖してしまうことがあります。

そこで使われるのが、「シールワッシャー」と呼ばれる特殊なワッシャーです。

工学において「シール」とは、「液体や気体・ゴミやほこりなどが、内部からの漏れたり、外部から侵入するのを防ぐ部品・機能」のことをいいます。

シールワッシャーは、ワッシャーの一部に「ゴム」が使われています。

シールワッシャーのゴムの部分が、母材とボルトとの間のわずかな隙間を埋めるため、シール機能を発揮させることができます。

最近の電気機器の中には、「防水」や「防塵」といった性能が求められているものもあります。
(この性能を示したものを「IP規格」といいます)

モーターやシリンダーなど、高いIP規格を満たすために、シールワッシャーは活躍しています。

補足

たまに緩み止め対策として「スプリングワッシャー(ばね座金)」があげられることがあります。
スプリングワッシャーとは、ワッシャーの一部が切断されて、ねじれた形をしているものです。

しかし、スプリングワッシャーは、ボルトの「脱落防止」にはなるものの、
「緩み止め」としての効果は低いということが、多くの実験によって証明されております。

緩み止めが必要な場合は、別の対策をするようにしましょう。

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