ネジ部の熱処理について

Question

いつもココで御世話になっております
タイトルの件についてお伺い致します

油圧シリンダとフローティングジョイントを結合する
アタッチメント(カラー？)を作製するのですが靭性のある
「材質の選定」「熱処理方法」「図面指示」の方法を
教えてください

【条件】
　シリンダ側：M50*P1.5
　フローティングジョイント側：M40*P1.5 or M45*P1.5
　
　入力荷重：8ton前後

【質問内容】
　Q1.「材質の選定」「熱処理方法」
　　　　二項目セットで考えるのであろうと思います
　　　　材質は何を使うのでしょうか？SCM435とか？
　　　　熱処理はどのような炉になるのでしょうか？

Q2.「図面指示」
　　　　硬度、深サ等を指定するものですか？

硬度(靭性ある前提で)が解ればネジの強度は算出できます

私が大荷重?の入るネジを扱ったことがなく初歩的な質問だと
思われますが、ご存知の方ご教授下さい

Accepted Answer

再出です。

ねじは、並目ピッチと細めピッチでは、ねじ山の大きさが異なります。
それは、ねじの外径は同じでも、谷径が異なることになります。
URLの“メートルねじ(並目・細目)規格表 ”を見ても判りますが、
★ M45×P1.5（細目ねじ）、ねじ谷径：φ43.376mm
　 谷径の断面積：π×(φ43.376mm)^2/4＝1477mm^2
　 8tonに対する谷径の応力：8000kg÷{π×(φ43.376mm)^2/4}＝5.42kg/mm^2
★ M45×P4.5（並目ねじの場合はピッチを略すことが一般的）、ねじ谷径：φ40.129mm
　 谷径の断面積：π×(φ40.129mm)^2/4＝1264mm^2
　 8tonに対する谷径の応力：8000kg÷{π×(φ40.129mm)^2/4}＝6.33kg/mm^2
となり、並目ねじ資料での強度確認は大雑把過ぎます。

また、ねじ形状では、谷径部分に集中応力が働くため、そのことも考慮が必要となります。
8tonに対する谷径の応力：8000kg÷{π×(φ43.376mm)^2/4}＝5.42kg/mm^2だけでは、
確認不足となります。(URLの応力集中を確認下さい)

以上を確認した上で、材料や熱処理や硬度(強度)記述です。
一般的には、炭素鋼類は硬度と引張強度は比例関係にあります。
硬度換算表を確認すると、硬度表示の端に引張強度が記載しています。
引張強度記載の範囲では比例関係です。(一部例外もありますがね。)
ですから、図面に硬度(引張強度)を記載するのですよ、大まかに云えばね。

iwanaiの要望に応えて、“硬度換算表”を記述しました。どんなもんじゃい!!

質問者さんが、早目に納得できたなら、評定し閉じた方が良いでしょう。

Answer

論ずる以前の問題

焼き割れとか知らんのか
それとも私が無恥なだけ

強度がほしい場合
放電で硬い材質にねじ切るのは知ってるが
http://www.silveralloy.co.jp/jp/alloy.htm

Answer

このような場合には、小生なら先ず、応力の確認とその比較をします。

先ず、類似品であるJIS準拠の油圧シリンダの14MPa仕様φ100mmタイプは約10tonの出力で、
ロッド先端のねじサイズはM48×P1.5を確認します。
(カタログから、炭素鋼＋クロムメッキも確認しておきます。)
それから、
a) シリンダ側：M50×P1.5、ねじ谷径：φ48.376mm、8tonに対する谷径の応力：4.35kg/mm^2
b) 類似品：M48×P1.5、ねじ谷径：φ46.376mm、10tonに対する谷径の応力：5.92kg/mm^2
c) F/J側の1：M45×P1.5、ねじ谷径：φ43.376mm、8tonに対する谷径の応力：5.42kg/mm^2
d) F/J側の2：M40×P1.5、ねじ谷径：φ38.376mm、8tonに対する谷径の応力：6.92kg/mm^2
を確認して、入力条件は8ton前後となっていますが、通常時でない場合にはどんなことが
発生するか判らないので、フローティングジョイント(F/J)側は、b)を参考にして、
d)よりはc)のM45×P1.5を選択します。(8tonに対する谷径の応力：5.42kg/mm^2)

後は、他の回答者さんと同様で、
◆ 材料：S45C
　 ※ S45C丸Ｈ材(古い記述だが判る)か、(非)調質材かを熱処理項目に記述
　　　硬度：HRC20～25程度(古い記述だが判る)か、HB167～229(URLのS-C材料設計資料から)
　 ※ 焼き入れ/焼き戻し
　　　硬度：URLの機械構造用炭素鋼鋼材の材料特性からの記述をするか、
　　　　　　URLのS-C材料設計資料からの記述をする
　　　硬度(靭性ある前提で)が…の記述で、靭性のことを強調していますので、
　　　JISでの硬度表示を用います。(加工後の変形等も少ないし）
◆ 材料：SCM435
　 ※ SCM435C丸Ｈ材(古い記述だが判る)か、(非)調質材かを熱処理項目に記述
　　　硬度：HRC25～30程度(古い記述)か、HRC30程度(URLのSCM435にHを付ける意味から)
　 ※ 焼き入れ/焼き戻し
　　　硬度：URLの各種材料の特性データ　の　特殊鋼の特性 でSCM435を確認
　　　硬度(靭性ある前提で)が…の記述で、靭性のことを強調していますので、
　　　JISでの硬度表示を用います。(加工後の変形等も少ないし）
です。
S45CよりはSCM435の方が、高級材料なのでSCM435を選択した方がベターです。

以上の紹介は、硬度が比較的低いので、超鋼バイトでも加工ができます。
もう死語になりつつあるハイスのバイトでも可能です。

URLデータの内容を用語ネット検索して、理解度を深めてください。

また、質問内容にないねじ資料のURLも添付しておきますから、URLの各項目を全て確認して
みてください。
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/index_j.html
http://neji-no1.com/contents/06/index.html
http://www.ymzcorp.co.jp/ym6/kikaku.html
http://www.110.ne.jp/nejitech/ct1_003.html

> 私が大荷重?の入るネジを扱ったことがなく初歩的な質問だと思われますが、
> ご存知の方ご教授下さい。
に対しての気遣いかな？(もしかして、部下を持ったことがないのかな？iwanaiは…)

Answer

下記参考にしてください。図面記入は特殊加工指示や表面性状(とくに研摩
仕上げを要する場合)についての規格を参照ください。

「材質の選定」「熱処理方法」
http://www.tobu.or.jp/yasashii/yasashii.htm

「図面指示」
http://dwg.jisw.com/02110/

Answer

焼入に相当する処理を鉄鋼メーカが行った非調質材が最適でしょう。
　　ＪＦＥ　NH48MV
　　http://www.jfe-steel.co.jp/products/bousen/product3/index.html
　　SCM435 相当 HRc29
　　http://www.jfe-steel.co.jp/products/bousen/product2/index.html
　　S45C 相当 HRc23

の値で、強度計算・・・どちらでも充分なはず

メーカはこれに限らず、仕入先に非調質材と言って入手可非とそのデータを聞けばよい。
硬い処理済み材を加工するので、加工は負担だが、熱処理が省けトータルではコストメリットあります。

SCM435 ナマ材からスタートするなら、上記データにある硬さを指定すれば?調質?と俗称する焼入れ＋高温焼戻しを行ってくれます。その方が若干疲れ強さが良い。

S45C は処理の歪みが大きいため、このサイズではお奨めしにくい。

＞Q2.「図面指示」
非調質は材料名のみ。
ナマ材では『調質：HRc29±3』などとして処理の詳細は省くことが多い。ホントは測定箇所の指定を要するが、SCM435 は焼入性が良く均一な硬さが出るため問題は少ない。S45C はサイズ依存性があってテストを経ないと難しい。

オレが回答してやらねば！　との義務なのか中毒なのか・・・

不要だと仰る強度設計に強引に引き込んで行数費やし

参考資料のナントカ金物店、カントカ設計、もうひとつの３個は使うべきてないと繰返し指摘しているが
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=265626&event=QE0004
問題の硬さ換算表が消えただけマシなのか

回答する方は↑この内容を、ネット検索不要なので、理解度を深めてください

＞どんなもんじゃい!!

http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=263844&event=QE0004
　　人に物事を伝える難しさを痛感しているから、特に初心者により解り易く伝える。
　　マスターベーション的な高レベル又は言葉足らずの回答は、特に初心者には適さない。
　　それを放置しているや、門前払いしている追記等には、手を差し伸べたくなる。
　　それを“焼廻し”と見るか、質問者さんに親切と観るかは、質問者さんの自由だぁ～!!

完全におあそびモード。。。さいごは質問者じゃなくて回答者

ネジ部の熱処理について