GB/T 3098.26-2021：ファスナーの特性 - 平座金

この規格は、GB/T 3098.1およびGB/T 3098.2で定義された性能クラスに適合するボルト、ねじ、スタッド、ナットを用いたボルト締結部に使用することを目的とした、炭素鋼または合金鋼製の平座金の機械的特性および物理的特性を規定する。これらの特性は、10℃～35℃の周囲温度で試験される。

注1：これらの平ワッシャーは、セルフタッピングねじなどの他の留め具にも使用できます。

規定の試験条件下で本規格の要件を満たす平ワッシャーは、高温および／または低温では機械的特性および物理的特性を維持できない場合があります。注2：本規格に準拠する平ワッシャーは、-50℃～+150℃の使用温度範囲に適しています。-50℃～+150℃を超える温度、最大+300℃までの温度で使用する場合は、関連する専門家にご相談ください。

この文書は、厚さ0.2mmから12mmまでの炭素鋼または合金鋼製の平座金および組立用座金に適用されます。

• 平型ワッシャー（模様、リブ、面取りの有無は問わない）。
• 正方形の平ワッシャー。
• 四角穴の平ワッシャー。
• 特殊形状の平ワッシャー。

この規格では、以下の要件は規定されていません。

• 耐腐食性。
• 溶接性。

この規格の適用範囲は、締結部品の信頼性を確保するために、材料の選択と試験条件の重要性を強調しています。例えば、極端な温度を伴う用途では、熱膨張や材料劣化などの追加的な考慮事項を評価する必要があります。この規格は、他のGB/Tシリーズ文書と統合され、締結部品の性能に関する包括的な枠組みを提供し、機械工学用途における互換性と安全性を確保します。厚さの範囲を制限することで、一般的な産業用途に焦点を当てつつ、合意による拡張を可能にしています。専門家は、海洋や航空宇宙などの特殊な環境では、腐食に関する補足規格が必要になる場合があることに留意する必要があります。全体として、この適用範囲は、平座金がボルト締結部の荷重分散と振動抵抗に効果的に貢献し、緩みや材料疲労などの故障を防ぐことを保証します。腐食と溶接性を除外することで、これらの側面を個別に扱う統合システム設計の必要性が強調されます。実際には、エンジニアは耐久性を高めるために、溶融亜鉛めっきに関するGB/T 5267.3などの規格とこれを組み合わせることがよくあります。この包括的なアプローチは、アセンブリ性能を最適化し、メンテナンスコストを削減し、構造的完全性を向上させる座金の選択に役立ちます。さらに、温度に関するガイドラインは、ステンレス鋼などの代替材料が望ましい高温環境下での誤用を防ぎます。この文書は炭素鋼と合金鋼に焦点を当てることで、コスト効率と機械的強度とのバランスを取り、自動車、建設、機械分野に適しています。これらの基準を遵守することで、製造業者は国際規格に適合する一貫性のある製品を生産でき、国際貿易と標準化を促進します。

シンボル

この文書では、以下の記号が使用されています。

• d₁: 貫通穴の内径（ミリメートル (mm)）。
• d₂：外径（ミリメートル（mm））。
• F：荷重（ニュートン（N）単位）。
• G：脱炭層の総深さ（ミリメートル（mm））。
• r: 支持部と圧力部の間の接触半径（ミリメートル（mm）単位）。
• t: 平座金の公称厚さ（ミリメートル (mm)）。
• t_eff: 平ワッシャーの有効厚さ（ミリメートル (mm)）。
• α：支持部と加圧部の間の接触角（度）。

これらの記号は、技術文書におけるコミュニケーションを標準化し、設計と試験の精度を確保します。たとえば、d₁とd₂はボルトとの寸法適合性に不可欠であり、組み立て不良につながる可能性のある位置ずれを防ぎます。荷重Fは、実際の応力をシミュレートする性能試験において不可欠です。脱炭深さGは表面の完全性に関係し、過度の脱炭はワッシャーを弱める可能性があります。半径rと角度αは、接触条件を正確に再現するために試験設定で使用されます。厚さパラメータtとt_effは製造上のばらつきを考慮し、耐荷重能力に影響を与えます。エンジニアリングの実務では、これらの記号は応力分布の計算を容易にし、ワッシャーは接合面全体に力を均等に分散させるのに役立ちます。これらの表記を理解することは、試験結果を解釈し、コンプライアンスを確保するために不可欠です。これらは国際規格に準拠しており、相互運用性を促進します。専門家は、仕様の誤りを避けるために、これらを一貫して使用する必要があります。たとえば、有限要素解析では、モデルに入力されるこれらのパラメータは、荷重下でのワッシャーの挙動を予測します。この記号体系は文書の使いやすさを向上させ、品質管理プロセス中に迅速な参照を可能にします。規格では、これらの定義を早期に定めることで、材料や試験に関する後続のセクションの基礎を築くことができる。

指定システム

平ワッシャーの性能等級は、数字と記号で構成されます。

• この数値は、ビッカース硬度の最小値を示しています（表3を参照）。
• HVはビッカース硬度を表します。

例：表3に従って、ビッカース硬度が200以上の鋼製平ワッシャーは、200 HVと表記されます。

表2および表3に準拠している場合、この指定システムは標準厚さを超える仕様にも適用できます。複数の性能クラスが指定されていますが、すべてのボルト、ナット、ワッシャーの組み合わせに適しているわけではありません。平ワッシャーの性能クラスとボルト、ねじ、スタッド、ナットの組み合わせを表1に示します。

RC：推奨組み合わせ。
^1つの ボルトとワッシャーの組立品に関する製品規格では、GB/T 9074.1およびGB/T 97.4に基づき、200 HVおよび300 HVのクラスが適用されます。
^b 380 HVは現行の製品規格には含まれていません。使用するには供給者と購入者の合意が必要です。
^c 380 HVの場合、ボルト接続の設計は、特に溝付きまたは皿頭タイプのワッシャーにおける曲げ応力や引張応力を防止する必要がある。
^d 接続設計と設置が検証済みであれば、脚注dとの組み合わせを使用することができます。
^e 段差のある太線より上の組み合わせは、ボルト締め接続に使用できます。
^f 段差のある太線（灰色部分）より下の組み合わせは使用しないでください。

ねじ山を形成するねじや、軟質材料（プラスチック、木材など）を接続するねじについては、平座金との併用性能クラスは、使用目的に基づいて決定する必要があります。

この指定システムは、安全性に不可欠なアセンブリのトレーサビリティと互換性を保証します。硬度を性能クラスにリンクさせることで、エンジニアはボルト強度に合ったワッシャーを選択でき、仕様不足や過剰仕様を回避できます。表1の推奨事項は、ねじ山の剥離や亀裂などの故障の原因となる不一致を防ぎます。橋梁などの高荷重用途では、380 HVのような高クラスが優れた耐性を提供しますが、水素脆化のリスクを軽減するために慎重な設計が必要です（GB/Z 41117を参照）。このシステムは非標準厚さにも対応できる柔軟性を備えているため、カスタム用途にも対応できます。全体として、標準化を促進し、調達と組み立てにおけるエラーを削減します。

材料

表2は、異なる性能クラスの平ワッシャーに使用される炭素鋼および合金鋼の化学組成の許容範囲を示しています。これらの組成は、関連する国内規格に準拠する必要があります。

注記： 合金鋼には、平座金に適したばね鋼および合金ばね鋼が含まれる。

溶融亜鉛めっきが必要なワッシャーの場合、材料はGB/T 5267.3の要件を満たさなければなりません。アセンブリ全体を焼入れ焼戻しする場合は、未処理のワッシャーを供給することができます。その場合、GB/T 9074.1に基づく化学組成は合意によります。

GB/T 97.5に準拠した表面硬化処理を施したセルフタッピングねじアセンブリの場合、ワッシャーの炭素含有量は0.12%を超えてはならない。各製造バッチは、同一のロットの材料を使用しなければならない。

NA：該当なし。
^1つの 紛争が発生した場合は、製品分析を実施する。
^b 組立用ワッシャーについては、GB/T 9074.1またはGB/T 97.4を参照のこと。組成および焼き戻し温度は合意による。
^c 特殊用途（例：溶融亜鉛めっき）の場合、組成および焼戻し温度は別途合意する。
^d 最大ホウ素含有量は0.003%、チタン/アルミニウムによって非有効ホウ素が制御される場合は最大0.005%まで。
^e 200 HV 洗浄機は、適切な原材料を使用するか、製造後に焼入れおよび焼き戻しを行うことができます。表 3 を満たす場合は、製造業者による処理が必要です。
^f 材料は、焼き戻し前に中心部で約90%マルテンサイトを生成するのに十分な焼入れ性を備えている必要がある。
^グラム 炭素鋼には、クロム、マンガン、ニッケルなどが含まれる場合がある。
^h 合金鋼は、少なくとも以下の元素のうち1つ以上を含みます：Cr 0.30%、Mn 0.20%、Ni 0.30%、V 0.10%、Mo 0.08%、B 0.0008%。組み合わせの場合、個々の最小値の合計は少なくとも70%となります。
^私 水素脆化については、GB/Z 41117を参照してください。

材質仕様により、ワッシャーは必要な硬度と耐久性を確保できます。炭素含有量を制限することで強度を制御し、リンと硫黄の含有量を低くすることで脆性を最小限に抑えます。合金元素は、より高グレードの鋼材の焼入れ性を向上させます。焼き戻し温度は過焼入れを防ぎ、亀裂のリスクを低減します。このセクションでは、自動車産業など振動耐性が重要な産業において、一貫した性能を発揮する鋼材を選択する際の指針を示します。関連規格への準拠により、亜鉛めっきとの適合性が確保され、めっきの密着不良などの問題を回避できます。

機械的特性および物理的特性

指定された性能クラスの平ワッシャーは、製造時または最終検査時のいずれの試験においても、周囲温度下で表3に示す機械的および物理的特性を満たさなければならない。

第6章では、表3への適合性を検証するための適用可能な試験方法および仲裁手続きについて規定する。380 HVクラスのワッシャーについては、指定されている場合は附属書Aに基づく延性試験が必要となる。

^1つの 380 HVは現行の製品規格に含まれていません。使用には別途合意が必要です。
^b 最大電圧250HVを超えても、不合格の理由にはなりません。
^c ローレット加工またはリブ加工されたワッシャーの場合、制限値は380 HVの場合と同様です。
^d 断面について6.2.3に従って測定。支持面から0.1mmの位置での硬度は、中心硬度から30HV以上である。
^e 小さい方。
^f 断面で6.3に従って測定。支持面から0.1mmの位置での硬度は、中心硬度+30HV以下。

これらの特性により、ワッシャーは圧縮荷重に耐え、変形や破損を防ぎます。硬度範囲は強度と延性のバランスを取り、ひび割れを防止します。脱炭および浸炭の制御により表面の完全性が維持され、これはコーティングされたワッシャーの耐食性にとって非常に重要です。再焼戻し限界により、熱処理の適切性が検証されます。これらの仕様は、例えば振動によって接続部が緩む可能性のある機械など、用途に応じて信頼性の高い接合部を実現します。第6章に基づく適合性試験により、品質が保証されます。

試験方法

硬度試験

一般的な

硬度試験は、焼入れ焼戻しワッシャーについて、表3の最小値／最大値および材料要件への適合性を検証することを目的としています。すべてのクラスに適用可能で、組立後処理されたものを除き、受領時の状態で試験を行います。

表4に従って、適切な表面または断面で実施してください。

^1つの 200 HVの焼入れ焼戻し鋼材については、紛争が生じた場合、断面試験が仲裁となる。

表面のビッカース硬度

図1に従って、クラスと厚さに基づいて試験荷重を選択してください。適切なビッカース荷重がない場合は、ロックウェル荷重を使用してください。

例：厚さ0.3mm、300HVのワッシャーの場合は、HV5を使用します。

 表面のロックウェル硬度

図2に従って、等級と厚さに基づいて荷重を選択してください。適切なロックウェル荷重がない場合は、ビッカース荷重を使用してください。

例：厚さ0.5mmの380HVワッシャーの場合、294N（HR30N）を使用します。

試験手順

コーティングや酸化物を除去し、支持面の半径の半分の位置でテストを行う。亜鉛メッキの場合は、遷移層を除去する。サイズが許せば、120°で3回測定し、その平均値を求める。

100 HV、140 HV、200 HVの要件

手順: 6.1.2 に従い、表 3 を満たす。判定: 図 1 に従ってビッカース硬度測定。t_eff > 0.5 mm の場合、下荷重 ≥ HV1。

300 HV、380 HVの要件

ルーチン: 6.1.2 に従って、表 3 を満たす。仲裁: 6.1.3 に従って断面。

半径方向断面硬度試験

一般的な

GB/T 4340.1 に基づく、焼入れ焼戻しワッシャーのビッカース硬度。

手順

穴の中心を通る半径方向の断面を採取し、埋め込み／マウント後、研磨して金属組織学的検査を行う。図3に従って断面の中央部で試験を行い、可能であれば少なくとも3点の平均値を求める。

1：試験領域（半径0.25 t_eff）。

要件

表3を満たします。0.25 t_eff半径で差が30 HVを超える場合は、表2に従って~90%マルテンサイトを確認します。

脱炭試験

一般的な

300 HVのローレット加工/リブ加工ワッシャーとすべての380 HVワッシャーの表面脱炭を検出します。検出領域は図4を参照してください。

1: 支持面; 2: 完全脱炭酸層; 3: 部分脱炭酸層; 4: 基材金属; x: 試験領域なし。

金属組織学的分析法

試料調製

コーティングを除去し、放射状断面を採取し、埋め込み／マウントし、研磨／研削する。注：変化を明らかにするために、3%ニタルでエッチングする。

手順

100倍の倍率で観察し、定規または接眼レンズで測定する。

要件

表3における最大G値。

硬度測定法

試料調製

t ≥ 0.4 mm の場合、エッチングなしで 6.2.2.1 に従って準備します。

手順

図5に従って、HV0.3（2.942 N）を用いて点1と点2を測定します。

脱炭酸なし：HV(2) > HV(1) – 30 HV；炭酸なし：HV(2) ≤ HV(1) + 30 HV。1：中心；2：表面から0.1 mm。

要件

HV(2) ≥ HV(1) – 30 HV。注：表3の最大Gには適用されません。

浸炭試験

一般的な

300 HVのローレット加工/リブ加工ワッシャーおよびすべての380 HVワッシャー（厚さt ≥ 0.4 mm）の熱処理中の表面浸炭を検出します。測定は半径方向断面の硬度で行います。

手順

エッチングなしで6.2.2.1に従って準備し、HV0.3で図5に従って測定する。

要件

HV(2) ≤ HV(1) + 30 HV。これを超えると浸炭が発生します。さらに、表3に従って、支持面は300 HVの場合は≤ 370 HV0.3、380 HVの場合は≤ 450 HV0.3である必要があります。

焼き戻し試験

一般的な

300 HVおよび380 HVの洗浄機の熱処理における最低焼き戻し温度を検証します。

手順

図3の領域（3箇所）でビッカース硬度を測定します。表2の測定値より10℃低い温度で再加熱し、30分間保持した後、同じ領域で再度測定します。

要件

再焼戻し後の平均硬度低下は20HV未満。

試験方法は、標準化された手順を通じてワッシャーの品質を保証し、信頼性を確保する上で不可欠です。硬度試験は材料の強度を確認し、脱炭／浸炭検査は表面の弱点を防ぎます。再焼戻しは熱処理の妥当性を検証し、脆化を防ぎます。これらの方法は国際的な慣行に準拠しており、一貫した製造を可能にします。

マーキング

一般的な

この文書に基づいて製造されたワッシャーは、完全に準拠している場合に限り、第3章に従ってマークを付けることができます。

ワッシャーのマーキング

製造元の決定または合意による。合意がある場合は、製造元IDと性能クラスを含めること。独自のIDを使用する販売業者は製造元とみなされる。浮き彫りのマーキングは不可。トルククランプ効果や応力集中のため、凹みマーキングは推奨されない。レーザーなどの耐久性のある方法を使用すること。表5のコードまたは時計盤の記号に従ってクラスをマーキングすること。

パッケージマーキング

すべての包装には、製造業者/販売業者ID、第3章に基づく性能クラス、およびGB/T 3099.4に基づくロット番号を記載したラベルを貼付しなければならない。

マーキングはトレーサビリティを確保し、品質管理と責任の所在を明確にする上で不可欠です。偽造品の防止やリコール対応にも役立ちます。サプライチェーンにおいては、適切なマーキングによって在庫管理やコンプライアンス検証が容易になります。

付録A：380 HV性能クラスワッシャーの延性試験

A.1 一般事項

製造過程でワッシャーが脆くなったかどうかを判定します。お客様のご要望に応じて、コーティングを含む完成品ワッシャーにも適用可能です。

A.2 試験手順

厚さに基づいて角度αの支持具と圧子を使用します。硬度は最低60 HRC、表面は研磨仕上げです。同心円状の丸型ワッシャーの場合は、図A.1に従って円錐形の接触面を使用します。その他のワッシャーの場合は、図A.2に従ってV字型の接触面を使用します。ワッシャーを装置に配置します。まずアセンブリを分解します。軸を合わせます。完全に接触するまで軸方向荷重を一定にかけ、2分間保持してから荷重を取り除きます。

A.3 要件

骨折がない場合は、骨折線の反対側を切断し、2つに分離した場合は破損を示します。

この付属文書は、高硬度ワッシャーの延性を検証し、使用中の脆性破壊を防止します。安全性が極めて重要な用途において、ワッシャーが荷重下で破損することなく変形することを保証する上で不可欠です。

よくある質問

1. この規格に基づくと、平型洗濯機に適した温度範囲はどのくらいですか？ 推奨使用温度範囲は-50℃～+150℃です。+300℃までの極端な温度環境下では、特性保持能力を評価するために専門家にご相談ください。
2. ボルトアセンブリに適した性能クラスはどのように選択すればよいですか？ 推奨組み合わせ（RC）については表1を参照してください。接合部の破損につながる可能性のある不一致を避けるため、グレーゾーンは避けてください。脚注dの組み合わせを使用する場合は、設計を確認してください。
3. ワッシャーに溶融亜鉛めっきが必要な場合はどうすればいいですか？ 材料はGB/T 5267.3に準拠する必要があります。特殊な用途においては、化学組成および焼き戻し処理に関して、供給者と購入者の合意が必要となる場合があります。
4. 高性能クラスにおいて、脱炭試験が重要なのはなぜですか？ 過度の脱炭は表面を弱体化させ、負荷がかかった際の破損リスクを高めます。試験は表3の許容値を満たしていることを確認し、特に380 HV洗浄機の健全性を維持します。
5. 契約なしで380 HVの洗濯機を使用できますか？ いいえ、現在の製品規格には含まれていないためです。使用には手順が必要であり、曲げや引張応力を避けるための設計上の配慮が必要です。
6. 再焼戻し試験は、熱処理の品質をどのように確認するのですか？ 追加焼き戻し後の硬度低下が20 HV以下であるかどうかを確認し、元のプロセスが表2に示された最低温度を満たしていることを検証して、脆化を防ぎます。