規格の概要
この規格は、セルフドリリングタッピングねじの機械的特性および試験方法を規定するものです。以下に、主要なセクションを理解するための構造化された概要を示します。
- 技術要件材料、冶金学的特性、および機械的性能基準を網羅しています。
- 試験方法冶金学的および機械的試験の詳細な手順。
- トルクレンチの仕様トルク試験に使用する工具の要件。
- よくある質問よくある質問と専門家の見解。
技術要件
この規格は、締結用途における信頼性を確保するために、セルフドリリングタッピングねじに関する詳細な要件を規定しています。これらのねじは、穴あけとねじ切りを一度の作業で行うように設計されており、建設、自動車、機械産業などで広く使用されています。
材料
セルフドリリングタッピングねじは、浸炭鋼または熱処理鋼で製造する必要があります。この材質を選択することで、芯部の延性と表面の硬度との適切なバランスが確保され、鋼やアルミニウムなどの材料に下穴を開けることなく貫通させるのに不可欠です。
冶金学的特性
ねじの応力下での性能には、冶金学的特性が不可欠です。適切な熱処理を行うことで、亀裂や脆化などの破損を防ぐことができます。
表面硬度
熱処理後、セルフドリリングタッピングねじの表面硬度は530HV0.3以上でなければならない。この高い表面硬度により、効率的な穴あけとタッピングが可能となり、取り付け時のねじ先端の摩耗を低減できる。
コア硬度
処理後の芯部の硬度は、以下のように規定される。
- ねじサイズがST 4.2以下の場合は、320 HV 5～400 HV 5。
- ねじサイズ > ST 4.2 の場合、320 HV 10 ～ 400 HV 10。
推奨される最低焼戻し温度は330℃です。焼戻しマルテンサイトの脆化リスクを最小限に抑えるため、275℃～315℃の焼戻し温度範囲は避けてください。脆化は、負荷がかかった際の早期破損につながる可能性があります。
ケースの奥行き
浸炭層の深さは表1の値に準拠する必要があります。この深さにより、コアの靭性を維持しながら、穴あけ加工に十分な硬化層が確保されます。
| ねじサイズ | 最小値（mm） | 最大（mm） |
|---|---|---|
| ST 2.9とST 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| ST 4.2～ST 5.5 | 0.10 | 0.23 |
| ST 6.3 | 0.15 | 0.28 |
微細構造
熱処理後の組織において、表面硬化層と中心部の間に縞状フェライトが発生してはならない。これにより、均一な強度が確保され、せん断破壊の原因となる弱点領域の発生を防ぐことができる。
水素脆化
電気めっきされたセルフドリリングタッピングねじは、水素脆化による破損のリスクがあります。製造業者およびめっき業者は、このリスクを抑制するために、GB/T 3098.17に基づく試験を含む対策を実施する必要があります。さらに、長期耐久性を向上させるために、電気めっきされた締結部品に関するGB/T 5267.1の水素脆化緩和要件も考慮してください。
機械的特性
機械的特性は、穴あけ、ねじ切り、荷重支持などの動作条件下におけるねじの性能を決定づけるものです。
掘削性能
ねじの穴あけ部は、4.2.1項に規定された試験条件下で、相手側の内ねじを押し出すのに適した予め加工された穴を開ける必要がある。これにより、追加の工具なしで効率的な取り付けが可能となる。
ねじ成形性能
3.3.1項に従って予め開けられた穴において、ねじは4.2.1.1項に従って試験板にねじ込まれた際に、変形することなく相手側の内ねじ山を押し出すものとする。この特性は、薄板材料を確実に固定するために不可欠である。
ねじり強度
4.2.3項に従って試験した場合、ねじり強度は、破壊トルクが表4の値以上であることを保証しなければならない。高いねじり強度は、締め付け時の破損を防ぐ。
試験方法
標準化された試験方法により、要件への適合性が検証され、品質保証のための再現性のある結果が得られる。
冶金性能試験
表面硬度試験
GB/T 4340.1に従って実施する。焼入れ層を正確に測定するため、圧痕は平らな面、好ましくはねじ頭に付ける。
コア硬度試験
GB/T 4340.1に従って横断面の微細断面を検査し、内部靭性を評価する。
ケース奥行き測定
ねじ山頂部と根元部の中間にある側面の縦断面、またはST 4.2以下のねじの場合は根元部で、顕微鏡を使用して測定します。判定には、ねじ山プロファイルに300gの力を加えてマイクロビッカース硬度を測定し、芯部の硬度を30HV超える点から計算します。
微細構造試験
関連する金属組織検査基準に従って検査を実施し、欠陥がないことを確認する。
機械的性能試験
穴あけおよびねじ切り試験
試験装置
セットアップ例については図1を参照してください。試験板は、GB/T 4340.1に準拠した硬度110 HV 30～165 HV 30の低炭素鋼（炭素含有量≤ 0.23%）で作られています。板厚は表2に従います。
| ねじサイズ | 試験板の厚さ（mm） | 軸方向力（N） | 最大ねじ締め時間（秒） | ねじの回転速度（rpm） |
|---|---|---|---|---|
| ST 2.9 | 0.7 + 0.7 = 1.4 | 150 | 3 | 1800年～2500年 |
| ST 3.5 | 1 + 1 = 2 | 150 | 4 | 1800年～2500年 |
| ST 4.2 | 1.5 + 1.5 = 3 | 250 | 5 | 1800年～2500年 |
| ST 4.8 | 2 + 2 = 4 | 250 | 7 | 1800年～2500年 |
| ST 5.5 | 2 + 3 = 5 | 350 | 11 | 1000年～1800年 |
| ST 6.3 | 2 + 3 = 5 | 350 | 13 | 1000年～1800年 |
試験板の厚さは、2枚の鋼板で構成される場合があります。これらの値は、受入検査のみを目的としています。
試験手順
コーティング済みまたは未コーティングの試験片を、ねじ山が完全に貫通するまで試験板にねじ込みます。穴あけおよびねじ切り中は、表2に従って軸方向の力と速度を加えます。
掘削検査
合意に基づき、4.2.1.1項に従い、表3に示す厚さの試験板を用いて穴あけ検査を実施する。位置決めポイントを事前にパンチする。穴あけ後、最大穴径は表3の制限を超えてはならない。
| ねじサイズ | 板厚（mm） | 最小穴径（mm） | 最大穴径（mm） |
|---|---|---|---|
| ST 2.9 | 1 | 2.2 | 2.5 |
| ST 3.5 | 1 | 2.7 | 3 |
| ST 4.2 | 2 | 3.2 | 3.6 |
| ST 4.8 | 2 | 3.7 | 4.2 |
| ST 5.5 | 2 | 4.2 | 4.8 |
| ST 6.3 | 2 | 4.8 | 5.4 |
図2の治具は図1を補足するものです。スリーブの内径はねじ部の主径より約0.25mm大きくなっています。スリーブの長さはドリル先端の延長を可能にします。軸方向の力は表2のガイドに従って取り付けてください。これを超えると破損や過熱の原因となる可能性があります。
トルクテスト
ねじを、対応するねじ切りダイスまたは治具に、締め付ける部分を損傷しないように固定します。セットアップについては図3を参照してください。固定後、少なくとも2山分のねじ山が突き出ており、少なくとも2山分のねじ山（ドリル先端部を除く）が固定されていることを確認してください。短いねじの場合は、頭部を締め付けずにねじ山全体を固定します。
校正済みの装置を使用して、破断するまでトルクを加えてください。ネジは表4に示す最小破断トルクを満たしている必要があります。
| ねじサイズ | 最小破壊トルク（Nm） |
|---|---|
| ST 2.9 | 1.5 |
| ST 3.5 | 2.8 |
| ST 4.2 | 4.7 |
| ST 4.8 | 6.9 |
| ST 5.5 | 10.4 |
| ST 6.3 | 16.9 |
トルクレンチ
試験用トルクレンチは、規定トルク値に対して±3%以内の測定誤差を有するものでなければならない。同等の精度とトルク表示を備えた電動機器も使用可能である。仲裁試験においては、精度と再現性を確保するため、手動トルクレンチを使用すること。
よくある質問
- この規格において、セルフドリリングタッピングねじに推奨される材料は何ですか？
表面硬化処理を施した鋼、または熱処理を施した鋼は、穴あけ加工に必要な表面硬度と、強度を確保するための芯部の延性を提供する。 - 電気めっきされたねじにおける水素脆化はどのように抑制されるのか？
GB/T 3098.17に基づくめっき後のベーキングや試験などの対策に加え、GB/T 5267.1の考慮事項も踏まえ、破損リスクを最小限に抑える。 - 275～315℃の焼き戻し温度範囲を避けることの意義は何ですか？
この温度範囲では焼戻しマルテンサイトの脆化が起こり、脆性破壊につながる可能性があります。330℃以上で焼戻しを行うことで、より優れた靭性が得られます。 - 異なるサイズのネジの場合、芯部の硬度はどのように試験すべきでしょうか？
正確な内部特性評価のために、GB/T 4340.1に従って横断面の微細断面において、ST 4.2以下の場合はHV 5、ST 4.2を超える場合はHV 10を使用してください。 - 掘削試験中にどのような軸方向力が加えられるのか、またその理由は何か？
ねじサイズごとに150Nから350Nまでの力（表2）をかけることで、取り付け条件をシミュレートし、ドリル先端を損傷する可能性のある過負荷を防ぎます。 - ねじり強度試験が重要な理由とは？
これは、ねじが破損することなく取り付けトルクに耐えられることを検証し、表4に示すような高い締め付け要件のある用途における信頼性を保証します。
