銅ボルトにダブルナットは成立しますか？

Question

お世話になります。
M8のネジ加工した銅製品（C3604）があります。
ここにSUSの薄板を挟んでナット止めしたいのですが、
ナットの緩み止め防止にダブルナットを行いたいのですが、
銅素材のネジ部でダブルナットは成立するのでしょうか？
SCMなどと違って銅は伸びる為、軸力が得られないような　
気が致しますし、最高９０℃程度まで温度上昇する
潤滑油中への組み込みですので、
温度膨張による影響も懸念しています。
どちら様か、ご教示頂けますと助かります。

Answer

Ｑ１
銅ボルトにダブルナットは成立しますか？
Ａ１
ＹＥＳです。
但し、弾性変形内での使用（締め付けない事）が前提です。
そして、SUS板に対して銅（銅合金）は熱膨張率（線膨張係数）が大きい
ために、高温になると軸力は低下して、振動等で緩み易くなります。
が、銅のダブルナットはねじと同じ材質なので、高温でも軸力は殆ど
変わらないので、ダブルナットの本来の効果が発揮されます。

只、高温による熱クリープも考慮しての締め付けをして下さい。

Answer

銅合金はその組成によって，熱膨張率が変化します。基本的にはまったく
同一材料で温度分布も一様であれば熱膨張は等価ですから，ダブルナット
にしても問題ありません。しかし，異種材質を挟んだりする場合は，熱応力
について検討しておく必要があります。たとえば黄銅およびSUSの線膨張率を
それぞれ　20×10^-6，16.4×10^-6（at20℃）とすれば　Δｔの温度差に対し
1mmあたり3.6×10^-6・Δｔ　の差が生じます。Δｔ＝70℃とすると
2.52×10^-4　mm/mm　だけ寸法差が生じます。例えばＳＵＳ薄板寸法を3mmと
すれば　寸法差はδ＝0.8μm程度です。Ｍ８ねじの有効断面積Ａ＝40.6mm2　
ですから，寸法差を応力に換算すると応力の増分は
Ｅδ/Ａ＝100000×0.0008/40.6＝2.0　N/mm2となり，締付で発生する軸応力に
対し十分小さいと言えます。

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