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アルミダイカストで部品を製作し、ねじのせん断強度が低下した理由
2023/10/13 15:25
- アルミダイカストで製作した部品に切削加工でねじを取り付けた際、ねじのせん断強度が予想よりも低かった。
- 塊を切削加工することで、アルミダイカストの機械的性質が低下し、せん断強度が低くなった可能性がある。
- 巣などの明らかな欠陥は確認されなかったが、せん断試験の結果は予想とは異なるものであった。
せん断強度について
2004/11/16 14:19
アルミダイカスト（ADC5）で部品を製作し、その外形にM30のねじを切削加工しました。単純にねじ部のせん断強度を計算したところ約１４tonでしたが、実際に強度試験したところ、２．５tonでした。目視で見る限り、”巣”などは確認できませんでした。鋳造した塊（インゴットではありません）を切削加工することで機械的性質が著しく低下したのでしょうか。どなたかお知らせ頂ければ幸いです。
おねじ外径＝Φ２８．１ｍｍ ナットの高さ＝８ｍｍ せん断応力＝２０．４Kgf/mm
質問者が選んだベストアンサー
ＡＤＣのせん断抵抗値が分かりませんが、軟鋼棒ＳＳ４００に較べねずみ鋳鉄品は引張り強さの値は１／３以下です。これから想像するとアルミ合金のＡ５０５２－Ｔ３４の引張強度は２０ｋｇｆ／ｍ?程度ですからＡＤＣの引張強度は相当低いのではと思いますが。
また、ダイキャスト品は急冷された表面と徐冷された内部では組織的にも異なり内部の強度は低いのではと思います。さらに、ねじ谷部の切り欠き効果やかみ合い長さが少ないため一部に応力がかかる等破断し易いのではと思います。
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その他の回答 （3件中 1～3件目)
計算上14tの強度があるはずなのに、実際には2.5tで壊れたとの事象に疑問を持たれていると思いますので、めねじ高さが8mmで短すぎるということには、脇において考えてみましたが、切削疲労などでこれほど差ができたとも考えづらいと思います。
ADC5のせん断応力が２０．４Kgf/mm^2というのは
確かでしょうか。私は確認できないので不明ですが。
結局結論は不明ですが、掛かりが少ないとばらつきも生じやすいこともありますので、24mmのナットで追加試験を行っては如何でしょう。
複数回行って、ばらつきを見てみる必要があるように思えます。8mmで行った試験も一回きりということはないですよね？
もしそうなら、8mmでも複数回追加試験を行ってみては如何でしょうか。
お礼
2004/11/16 16:11
wakoDesign 様
せん断応力につきましては、ネットで検索しております。また、試験は２回で２．６tonと２．５tonでした。切削した影響とは考えにくいですか。そうですね、追加試験可能なので検討してみます。
早速、ご回答いただきありがとうございました。
ＡＤＣ５についての馴染みは皆無ですので、切削加工を施すと強度低下が起こるかどうか、知識は有りません。しかし御提示の「ナットの高さ」とはダイカスト部品に加工された雌ネジの高さであろうと推測しますが、Ｍ３０にしては少な過ぎると思います。ＪＩＳを参照されれば自明のことですが、ナット高さはネジの呼称径に対して０．８
倍程度に設定されています。これはボルトに掛かる軸力の大きさにバランスするナットのネジ部のせん断強度が配慮されたのもであるはずです。
部品の寸法の制約から雌ネジ高さが８mmしか採れないのであれば、逆にＭ３０は過大であることになると思います。ネジ部のせん断強度の算定結果は１４tonとのことですが、機械工学便覧等にも
所載のように、強度計算にはネジの有効噛み合い山数を０.７倍とする必要も有ります。加工精度から見て、ネジの全山が均等に負荷を担うことは
期待できないからです。
お礼
2004/11/16 15:45
chinheitsuomih 様
本製品は、特殊な円筒形部品の外周にM30ねじを加工し、パネルにナットで固定する構造になっており、質問にあるような荷重はまったく掛からない状況です。過日、結果的に似たような質問を投稿し、実験して確認することが大事等のご意見をいただいておりましたが、実際に大きな相違があり驚いて質問させていただいた次第です。
早速、ご回答いただき誠にありがとうございました。
お礼
2004/11/17 08:14
イーサンリン 様
せん断応力につきましては、再度調べてみます。亜鉛ダイカストでは、チル層と呼ばれる組織が形成され、表面に近いほど強度が高いと聞いております。表面と内部の組織の件、たいへん参考になります。
ご回答いただき誠にありがとうございました。