ねじの「かじり」の原因【ステンレスでよく発生します】
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ステンレスの部品やねじを使ってたら、ねじがビクともしなくなった。何でかじり付いちゃったのかな。ステンレスって錆びないから便利だと思ったのに・・・
このような疑問・悩みを持った人へ、お答えしていきます。
私は機械設計の仕事を普段しており、主に産業機械の設計を中心に行っております。
産業機械は金属部品を多用しますが、特に鉄系の材料について多いトラブルが「錆び」です。
鉄系の材料は、ねじにももちろん使われておりますが、ねじが錆びてしまうと「材料の腐食が進行する」「ねじの締め付け・取り外しが困難になる」といった不具合が生じます。
そこで、「そもそも錆びない材料」としてよく使われるのが、ステンレスです。
ステンレスは機械の部品やねじに使われているだけではなく、皆さんのご家庭の包丁や、水回りの用品などにもたくさん使われております。
しかし、ステンレス製のねじは錆にくいというメリットが有るものの、デメリットとして「ねじが、かじりやすい」という厄介な特性も持っています。
「かじり」とは、ねじを挿入していくときに、ねじ部が固着し、全く動かなくなってしまう現象のことを言います。ねじがかじってしまうと、そこから締め込もうにも、緩めようにも、ビクともしなくなってしまいます。別の呼ばれ方として、「焼付き」とも言ったりします。
ねじがかじってしまうと、最悪の場合は部品ごと作り直しという事態にまでなってしまいます。
このような不具合を起こさないためにも、「かじり」はどのようにして起こるのか、どうしたら「かじり」を起こさずにできるかといったことを、お話していきます。
ねじが「かじり」には、いくつかのメカニズムがあります。
実は複数あるねじの固着のメカニズムを総称したものが「かじり」と呼ばれる現象です。
厳密な話をすると、「トライボロジー」というかなり難しい分野の話になってしまうのですが、ざっくり言えば以下の2つです。
ねじがかじる原因は「材料そのものの特性」からくるものと、「外的要因」のものの2種類があります。
材料の中でもステンレスなどのように、そもそも「かじり」が発生しやすい材料があります。
ステンレスを例として、かじりに影響する物性と、それによるかじりの発生メカニズムをまとめると次の通りとなります。
摩擦熱は局所的に材料の温度を急上昇させますが、それが瞬間的にステンレスを溶かすほどにまでになってしまうのです。
ステンレスの場合は常温でもかじりが発生してしまいますが、ステンレス以外でも条件が揃えばかじりが発生するので注意が必要です。
かじりは「材料の溶着」が原因であることから、特に高温環境での作業では、ステンレス以外でもかじりが発生します。
例えば、以下のようなケースでは注意が必要です。
これは、ステンレスでなくとも、かじりが発生しやすい要因です。
摩擦熱が発生するような状況というのは、「雄ねじと雌ねじとの密着」以外にも、加工や組立による要因がいくつかあります。
いくつか例を挙げると、以下のとおりです。
特に、組み立て現場にてタップ加工をする際は、上記のようなかじりを防止するために、加工後にねじ部を清掃する必要があります。
また、ねじ山に負荷がかかるようなこと（ものや工具などを落とす）をすると、ねじの形状が歪んだり、欠けたりするので、かじる可能性が高くなります。
ねじがかじらないようにするための方法に、以下のものが挙げれます。
中でも「ねじが入りにくいと感じたら、一旦ねじを抜く」というのはめちゃくちゃ重要です。
かじる手前で締め込みを中止すれば、被害を0にすることができます。
今回の内容についてまとめると、以下の通りとなります。
なお、ステンレスはいくら気をつけたとしても、かじってしまう場合が多いです。
なので、ステンレスの場合は、「二硫化モリブデングリース」という潤滑剤がほぼ必須ですので、施工の際は準備しておきましょう。
また、最悪かじってしまった場合の対処法については、以下の記事で解説しておりますので、ご参考にしてください。
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