熱膨張によるネジ緩み防止策

Question

現在ネジと被締結部材の熱膨張率の差から起きる緩みの防止策を考えています。

被締結部材はネジよりも熱膨張率が小さく、ネジと締結部材は同じ材質です。(ステンレス)

ダブルナットやスプリングワッシャーはよく聞くのですが、調べたところ
スプリングワッシャー自体には緩み防止効果はなく、ダブルナットは振動などによる回転緩みにのみ効果があると知りました。

そのほかにも緩み止め部材があるようですが、
熱による緩みにはどのような対策が効果的なのでしょうか？

ボルトの使用は経験がなく、勉強段階ですが
知見などありましたらアドバイスを頂きたいです。

必要な情報などありましたらどうぞ遠慮なく。
よろしくお願いはいたします。

Accepted Answer

熱による緩みは2種類あります。
1つは熱膨張そのものでボルトが被締結物以上に伸び、軸力が失われるもの。
これは、基本的にはバネを仕込み、その弾性力で固定する方法しか対処の仕様が無いです。
バネは薄くても荷重が大きくできる皿バネが多いです。
(先の回答に有るような熱膨張の大きいワッシャーで相殺も理屈上は可能だけど、いい材料が無いです。)

もう一つは、加熱と冷却の温度分布の違いから、ボルトがわずかに回転する現象の蓄積によるものです。
ボルト温まる→ボルト伸びる→ピッチ変化などでちょっと回る→ボルト冷める→回った分は戻らず、そのまま縮む(さらに回ることもありえる)
といった感じです。
この場合は、回転緩み対策が効きます。スプリングワッシャーも条件付きで有効になります。
条件は、ボルトと被締結物両方にスプリングワッシャーが食い込んでいることです。
(＝低硬度素材で平座金無し)

スプリングワッシャーだと取り外し時に座面の損傷が激しいので、ノルトロックワッシャーの方が効果は大きいです。

一番のオススメはノルトロックXワッシャーです。皿バネ機能も追加で、有る程度の荷重補償もできるようになります。

後、先の回答でハードロックナットを勧めている方がいますが、ハードロックナットはダブルナットの強化型なので、今回は無意味ですね。
ボルトナット締めの時や、スタッドボルトの溶接・接着固定したものをナット締めするときで、回転緩みだけ防げば良いという場合は、非常に有効なのですが。

Answer

ボルト材質は変えられませんか？
耐熱鋼で伸びにくいそうです

https://www.asahi-oshineji.co.jp/bolt/bolt41/

Answer

基本的には熱膨張を考慮しても締め付け軸力が失われないように考慮して締め付け軸力を管理すべき。

締め付け軸力が大幅に失われる場合には、疲労強度の精査が必要。このような状態なら緩み止め・脱落防止に舌付き座金、ワイヤーロック等の方法もあり。

Answer

最大は230℃

http://www.loctite.jp/retain-high-temperature-5280.htm

Answer

極論を言えば同材質のボルトですが、弛み防止用に膨張率の大きい材質のカラー(平ワッシャ)を入れるとかGTワッシャを入れるとか、定期的に外さなくてもいいなら点付溶接とか。

Answer

絶対に緩まないナット
ハードロック工業
https://www.hardlock.co.jp/

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