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EN ISO 898-1, ASTM F606-1、DIN EN ISO 3506-1のボルト、スクリュー、スタッドの試験

EN ISO 898-1, ASTM F606-1、DIN EN ISO 3506-1のボルト、スクリュー、スタッドの試験は引張強さ、オフセット降伏、破断伸びや硬さの様な機械的な特性を決定します。

最も重要なファスナーの一部として、ボルト、スクリュー、およびスタッドは、産業界の生産、建設において重要であるだけでなく、毎日の耐久性でも重要と考えられています。ナット類は自動車やビルのみならず複雑な機械や装置にも使用されています。機械的応力は接続ポイントに集中するため、ファスナーの完全性は非常に重要です。したがって、ボルト、スクリュー、ナットには厳しい安全要件が適用されます。

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プロパティ―クラス

ボルトとスクリューのプロパティ―クラスは、ピリオドで区切られた2つの番号で識別されます。ピリオドの左側の数値は、引張強度 を100で割ったMPaを示します。ピリオドの右側の数字は、 降伏点またはオフセット耐力の10倍を示します。

例えば、プロパティ―クラス9.8のねじの公称値は次のとおりです:

  • 公称引張強さ: Rm = 9 × 100 MPa = 900 MPa
  • 降伏比: Re/Rm = 8 ÷ 10 = 0.8
  • 降伏点:Re = 0,8 × 900 MPa = 720 MPa

ナットのプロパティ―クラスは単一の番号で識別されます、これは、ナットとペアにできるネジの最高の特性クラスに対応します。プロパティクラス9のナットは、たとえば特性クラス9.8までのネジとペアにすることができます。

用語

さまざまな機械的試験方法では、最終製品とフルサイズのファスナー、およびフル荷重と低減荷重容量のファスナーが区別されます。

最終製品ファスナー は、すべての製造工程が完了したファスナーです。よって完成したファスナーです。

フルサイズファスナーは、シャンク径が引張試験用で完全に保持されている完成したファスナーを意味します。これらはフルシャンクファスナーとも呼ばれます。これには、細い拡張ボルトとバンジョーボルトは含まれません。

同じプロパティクラスの一般的な形状のスクリューとは異なり、低荷重容量のファスナーは、通常、そのヘッドの形状(いわゆる弱頭ねじ)のため完全に荷重をかけることができません。このようなスクリューは、ゼロから始まる番号で識別されます。

スクリュー、ボルト、スタッドの引張試験

ネジの締結タイプはそれぞれの業界で慎重に取捨選択され、設計に組み込まれていきます。正確な弾性値(引張り試験による)と限界弾性域の測定が重要であり、この観点から安全に使用できる最大荷重を考慮した、信頼性の高いねじの締結が可能となります。

引張試験のすべてのバリエーション(セクション9.1-5および9.7)は、 ISO 6892-1に従って実施する必要があり、ここでは試験速度は25 mm/minを超えてはなりません。また、 降伏点、オフセット耐力の決定時には試験速度は10 mm/minを超えてはいけません。

フルサイズのファスナーの場合、オフセット降伏、引張強さ、および破断後の伸びを決定するためにセクション9.2および9.3で定義された試験を1回の引張試験で行うことが出来ます。

ねじファスナーの保証荷重試験

保証荷重試験(セクション9.6)は引張試験であり、意図された試験荷重までしか行いません。正確な試験荷重は、ねじ、ファスナーの直径、およびプロパティクラスによって異なります。これらは、ISO 898-1の表にリストされています。

試験荷重をかける場合、試験速度は3mm/minを超えてはなりません。許容される測定の不確実性が±12.5μmの範囲内で荷重が15秒間保持されかつ塑性伸びが生じない場合ファスナーはその試験に合格となります。

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ファスナーの引張試験に関する関連製品

試験機の寸法を決定する要因は、試験するファスナーのサイズと強度です。

硬化した試験片グリップを使用することで、完成したファスナーだけでなく、旋削ねじとボルト、および止めねじに対しての効率的試験が可能となります。掴みを固定するためのホルダーに装着された試験片がグリップに挿入され、前方からも簡単に調節でき、引張軸方向に自動的にセンタリングされます。くさび荷重下での引張試験では、角度付きヘッドマウントは4°、6°、10°の角度増分で利用できます。

オフセット耐力の測定には伸び計が必須となります。旋削ねじの引張り試験では、一般的な伸び計が使用可能です - マクロ伸び計などの接触式から非接触のビデオ伸び計まで。

ねじファスナーの硬さ試験

硬さの決定には、ビッカース(ISO 6507-1)ブリネル(ISO 6506-1)、またはロックウェル(ISO 6508-1)の方法を使用できます。

ビッカースの硬さ試験 には、最小荷重10 HVが適用されます。ブリネルの硬さ試験は、主にHBW 1/30またはHBW 2.5/187.5で行われます。ロックウエルの硬さ試験では、プロパティクラス4.6-6.8のファスナーにはスケールB(HRB)が使用され、プロパティクラス8.8-12.9にはスケールC(HRC)が使用されます。合意がある場合は、ビッカーズ硬さを参考として使うことが出来ます。

硬さは、断面または表面で測定されます。最初のケースでは、断面の試験片はねじ切り領域から取得されます。圧痕はファスナーの軸の近くに作られ、結果として生じる硬度はコア硬度とも呼ばれます。表面の硬度を測定する場合、コーティングを除去した後の表面は平坦でなければなりません(例:ヘッド、ファスナーの端、ねじのないシャンク)。

焼戻し試験では、ビッカース硬度を熱処理の前後で測定します。焼戻し後の硬度の低下は、もしあれば、20ビッカース単位未満でなければなりません。

脱炭および浸炭試験では、ねじ軸を通る縦断面で2.942 N(HV 0.3)の試験力でビッカースの硬さ試験を行います。ねじ山ゾーンは、表面までの距離が異なる決められた3点で測定されます。小さすぎたり、大きすぎる測定値の違いは、脱炭または浸炭を示しています。

ねじファスナーのヘッドの健全性試験

ヘッドの健全性試験では、ボルトまたはネジが、事前に穴が開けられたソリッドブロックに斜めに挿入されます。ファスナーのヘッドは、ある決められた角度に曲げられ、試験後に亀裂の兆候が見えてはなりません。この試験は一般に、ファスナーの長さが短すぎるために、くさび荷重下での引張試験を実行できない場合に使用されます。

シャルピー衝撃試験は、製品規格で要求されている場合、または製造業者と顧客の間で相応の契約が結ばれている場合にのみ、ファスナーの試験で使用されます。

ねじファスナーの捩り試験

ねじり試験は破断トルクを測定します。要件と試験方法は、ISO 898-7(ねじり試験およびボルトとねじの最小トルク)に記載されています。

ネジファスナーのシャルピー衝撃試験

シャルピー衝撃試験の目的は、低温でのファスナー材料の荷重能力を決定することです。シャルピーVノッチ試験片をファスナーから切り取る必要があるため、呼び径は少なくとも16 mmでなければなりません。 ISO 148-1(シャルピー振り子衝撃試験)は、この試験方法について説明しています。

硬さ試験に関する関連製品

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