SUS304六角ナットの使用可能性について

ボルトとナットの強度比のイメージについて説明します。

SUS304ボルト
　ボルト径ｄb＝27 mm
ボルト断面積Ａb＝(π/4)d^2=572 mm^2
ボルト引張応力σsus＝520 N/mm2
　ボルト引張力Ｆb＝σsus＊Ａb＝297,000 N・・・・（b)

SUS304ナット(3種の16ｍｍナット)
　ナット谷底径ｄn＝27 mm
ナット巾Ｈ＝16 mm (16と22がある)
　ナット谷底面積Ａn＝πdnＨ＝1356 mm^2
ＳＵＳ３０４引張応力σsus＝520 N/mm2
ナット剪断応力τn＝0.85*σsus＝442 N/mm2（とりあえず）
　ナット引張力Ｆn＝τsus＊Ａn＝599,000 N・・・・（n)

同一材質のボルト・ナット強度比（薄ナットでなければ約３だが）
　(n)/(b)＝２．０

今度は、ボルトだけをＳＣＭ４３５にすると、
ボルト引張応力σscm＝1000 N/mm2≒２σsus＝2*520 N/mm2
従って３種ナットについて、ボルト強度が2倍になっても
　　sus304(n)/scm435(b)＝１．０

となります。

つまり、SUS304製「1種、Ｈ＝２２ｍｍ」六角ナットを使っておけば
ナット強度がボルト強度より小さくなることはありません。

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SUS304引張強度
規格 520 (N/mm2） 以上
http://www.silicolloy.co.jp/sus304.html
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SCM435引張強度
どうやら、熱処理と加工により強度が変わるので素材として
の強度はＪＩＳに定められてないようです。
それで、ネジメーカの値を使って
σscm＝1000 (N/mm^2)とする。
http://www.eonet.ne.jp/~ts-paddock/bolt435.html
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お礼

2011/01/17 14:43

ありがとうございます。
回答(1)Harryさんの回答の中でS45Cの熱処理入りナットがあるとのことで、
以下のように検討してみました。

?ボルトSCM435ﾏﾙHとナットS45CﾏﾙHの強度比について
M27×P1.5　ボルトねじの有効断面積　≒　514mm^2、
ボルトSCM435ﾏﾙHの引張強さ　≧　930N/mm^から、
ボルト破壊強さ(Fb)　＝　514×930　＝　478020N
1種ナットのせん断面積　≒　1391mm^2
(↑π×ねじ径×0.8×ねじピッチ×有効かみ合い量／ねじピッチ)
S45CﾏﾙHのせん断強さ　＝　552N/mm^2
(↑引張強さ690N/mm^2の80%)
ナット破壊強さ(Fn)＝1391×552＝767832N
強度比 ＝ Fn／Fb ＝ 767832／478020 ≒ 1.6

?ナットSUS304のナット高さについて
例えば?の1.6を基準に有効かみ合い量を逆算すると、
有効かみ合い量　≒　27.1mm
(↑SUS304のせん断強さ＝引張強さ520N/mm^2の80%)
ナットめねじの面取りを考慮してナット高さ ＝ 29mm程度となります。

例え1種の高さ(22mm)でも?の計算に当てはめると強度比1.2あり、
回答(2)mnjohnさんの回答通りナット破壊強さがボルト破壊強さより
小さくなることはないので1種の高さでも安全サイドであることが
分かりました。
いろいろと勉強になりました。
ありがとうございました。

質問者