ナット内のネジの破損について

Question

お世話になります。

下図の様にM24のネジをダブルナットで板に固定して上板を800Hzで振動させて
います。
ナットの内部中央部で破損し、ナットを外すまで気ずきませんでした。
ネジには引張り、圧縮と少しの曲げの力を受けます。

破損した理由が全く分かりません。
よろしくご教授お願います。

ナットの両端でネジが破損するのは今まで経験しており、原因につては文献などで理解しているのですが、ナットの内部でネジが破損した原因を教えて頂きたいのです。
質問を読み直して何を聞きたいのか伝わっていないようなので追記します。
よろしくお願いします。

振動数は800Hzではなく800rpmの間違いです。
失礼しました。

Accepted Answer

ダブルナットの連想として本来の締付力より弱かったのでは。
締付力が低いと疲労破壊は却って起きやすいというデータ。
　　http://www.alpsseiko.co.jp/data/7%20bolt%20no%20hirou%20p17-p20.pdf
　　図7-7,締付力を変えた場合の疲労試験結果

ナット中程で何故起きたかも締付力の低さが影響するのかも。

ボルトの締結で、ねじ山の荷重分担割合は？
　　http://www.bolt-engineer.net/lab/02.html

これが常識であるが、前記のように軸力が低いと、此処の狂爺が頻繁に持ち出す初等教科書に近く、荷重分担割合が均されるのかも。

ねじに作用する荷重とねじの破損
　　https://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/ch04_03.html

解決済かもしれぬが狂爺の昔のデタラメ回答

2009-10-20 No.32581 熱処理について
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=221708&event=QE0004

普通はこのような古ネタ発掘はイカガナものかと思うが、一旦は間違い指摘を認めたにも関わらず、依然としてデタラメのゴミ積中で累積数十件にも及ぶ程。

本件に戻り、従来と異なる偶発的現象なら熱処理の問題や材料欠陥かもしれず、その再現は困難です。
首記の締付力不充分なら再現実験できます。

そもそも現象が難しいので、此処の議論だけでは結論は得られないと思います。
尚且つ、相変わらずオレオレが登場し議論を振り回すであろうし

http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=298886&event=QE0004
　　回答（15）(鉄鋼材料・熱処理の専門家)    
　　最後の投稿とします
　　小生には質問の回答を求め、小生は丁寧に回答したにもかかわらず、
　　小生の質問には全く回答しませんでした。つまり回答するだけの、「技術資料」や「設計資料」
　　レベルの知識が持っていないとしか考えられません。そのかわりに、「技術資料」「設計資料」
　　レベルの知識の裏付けのない、持論の「設計基準」を振り回しました。

前記デタラメ回答も中味は貧弱の極みで、素では顧られないと嘘も交えた飾りたっぷり付けるから質が悪い。

Answer

iwanaiこと岩魚内は、また勝手な記載しておる。

>> その辺りは、都道府県の工業試験場にて、破損部を調査したり硬度を測定したりすれば、
>> 明確化は可能です

> そう簡単な話ではありません。

簡単な話しをしておるのではなしに、消去法では推測原因排除もできるし、

痕跡や現象が見つかれば儲けもの。

普通、原因調査って、推測原因の排除法で、幾つかに特定していく道もありでしょうが。

iwanaiこと岩魚内は、頭がかたいから、柔軟な発想がでてこないのだ。

Answer

（1）再出

その辺りは、都道府県の工業試験場にて、破損部を調査したり硬度を測定したりすれば、
　　明確化は可能です

そう簡単な話ではありません。
　　
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=310081&event=QE0004

延々の議論のあげく
　　※質問者さん
　　　狂人回答者がスレを荒らしていますので、速やかに質問を締め切る
　　　ことを切にお願い申し上げます

に至った中で私が紹介したジェットコースター車軸折れ事故の例。
　　http://www.shippai.org/shippai/html/?name=nenkan2007_01_Expoland
破面を見るだけで疲労破壊と見当はつくが其処からは設計問題。

その解明も必要ながら、実証実験はさほど時間を要しないと思え、先ず取り組まれてはどうでしょう。

そう簡単な話ではありません。。。。。やるなと言ってません。時間軸を考慮した優先順位。

疲労破壊か否かはピーチマークで判るとするが。。。そう簡単な話ではありません
　　http://www.kawaju.co.jp/techno-wm/backnumber/bn_018/topics01.html

頭がかたい？

http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=310081&event=QE0004
　　回答（11）
　　＊猫のガチガチ記載には、融通のきかない嫌気がさす。

専門家に暴言吐く70爺は、じゅるじゅるﾌﾆｬﾌﾆｧ～頭!!

Answer

再出です。

質問者の以前の質問に、“振動対策について教えて下さい”があり、
> 弊社は産業機器の設計製作をしている会社です。
振動コンベア、振動フィーダなどの振動を利用した装置も製作しているのですが、室内外に
> 対して振動が問題になることがあります。
との記載にて、補足要求とと推測記載を一度にしてしまい申し訳ない。

さて、貴殿の補足要求の内容記載にて、
? ねじの締付け過ぎに因る破損が一番に考えられる
　 ねじ締付けをトルク管理している場合は、?以降でねじ強度が相対的に低下して…となる
? ねじ（S45C、強度区分8.8）が熱に因る強度低下していたか、低い強度区分の物であった
? ねじに欠陥（微小内部亀裂や外部キズ）があり、応力集中が発生し破損した
が考えられます。
別の客先装置では発生していないから、この装置特有の問題ですよね。

その辺りは、都道府県の工業試験場にて、破損部を調査したり硬度を測定したりすれば、
明確化は可能です。

後は、別の客先装置が、今回のスペックと異なり、負荷条件や回転数、加速条件、等々が
変化なら以下の内容も確認が必要です。
（M24に対しての取付穴マージンが多くφ26とガタなら、ナットが緩み気味になると、衝撃力
的なねじせん断荷重や、ナット面取りと雄ねじ＆雌ねじの勘合ガタ分での曲げ荷重が特に薄板
固定ではかかる）

基本的には、ねじにせん断荷重を掛けないが減速で、取付に工夫をしますから、
その視点から別の客先装置との比較が必要です。

と、順を追って確認が必要と考えます。

参考ですが、60°のねじを、ねじ山方向に力を加えれば、軸方向に加えた力の2倍が作用する
事になります。(雄ねじ＆雌ねじの微小ガタ範囲ですが、)

この原因もあるなしを判断するには、回転方向に対してねじ破損部が接線方向であるか否か
なのですが、丸物なので×ですよね。

Answer

ボルトに掛かる張力の位置は

| |板
  　 ___| |___　
　　| | | | | |
〓〓〓〓〓〓〓〓〓　M20ネジ
　　| | | | | |  　　　　　　　 　　
    ￣￣　￣￣ダブルナット
　　　↑ネジが破損した位置（ナットの中央）

ボルト締め付け方向
　　　→　←
　　→　　　←

ボルトテンションのかかる位置（ナットナット境界、ナットと板の境界）
?　←→
?　　←→
?　　　←→
?　　　　←→

で????のうち、台を駆動すると、?か?の位置のテンションは増加する。
というわけで?か?の位置で折れる可能性が高いですよね。

今回位置がずれているのは、ボルトという複雑な形状部品にテンションが掛かった状態での破断なので
疲労破断的な要素が入っているのではないでしょうか。

破断面の顕微鏡観察などが必要となるのではないかと思います。

Answer

ナット締め付け時のねじ山単位での荷重分布は、中央の板側に集中します。

ねじ山にしっかり荷重のかかっているところは曲げの影響は受けにくいのですがナット座面から着慣れていくと山荷重が少なくなり曲げの影響を受けているのでは無いでしょうか。

ナット内のネジの破損について