ねじ
回転による緩みでは、一度締め付けたねじが何らかの理由で締めが戻る方向にねじが回転することで緩んでしまうものである。いずれも繰り返し加えられる外力や振動によってねじが回転し、その力の向きは次に示す方向に分解できる。
軸方向(垂直方向)
軸方向での荷重の増減や衝撃力が加わるだけでもそれが繰り返されることでねじの回転による緩みが生じることがあり、軸に直角方向では変位や衝撃力が繰り返されるだけでも同様の緩みが生じることがある。
回転によらない緩みでは、ねじやボルトが締結時に持つ予張力が失われることで緩みとなって現れる。
締め付け直後から、負荷ねじ面、ナット座面、ボルト頭座面、被締結部材接合面のそれぞれにおいて加工時の凹凸が締結圧力を受けて次第に平面状や相互の凹凸に応じた形へと変形して行き、緩みの要因となることがある。
被締結部材が柔らかい材質の場合、被締結表面部へ塑性的に陥没することで緩みの原因となることがある。
締結接触面同士が微動することで摩耗し、緩みの原因となることがある。
緩み防止のため、以下に示す多様な方法が考案されている。
最も一般的な緩み防止方法にダブルナットがある。2つのナットを工具で互いに逆方向に締めること(羽交い絞め、ロッキングという)で緩みを防止する。2つのナットの組み合わせによって3種に分類される。
等厚型:同じ厚みの六角(並)ナットを使用するので上下の位置の問題は生じない
上低下並型:上に六角低ナットを、下に六角(並)ナットを使用するものであり、軸力は上のナットにかかるため強度不足となる可能性があるが、知識欠如などによる勘違いから施工事例は多い。
上並下低型:上に六角(並)ナットを、下に六角低ナットを使用するもので、工学的に正しい施工法であるが、薄いスパナを用意する必要がある。
ワイヤロックとは、ボルトの側面に穴を開けてそこに針金を通し、他の部品やボルト同士を結び付けることでボルトの回転止めや脱落を防止する手法である。ダブルツイストワイヤ法では、各ボルト同士の間に往復2本のワイヤが走り、それら2本は全て捻じられる。シングルワイヤ法では各ボルト同士の間は1本のワイヤが走る。いずれの方法でもワイヤが張られる方向は(右ねじでは)時計回りに引っ張られるように留意され、ねじの緩みが防止される。航空機産業のような安全確実な締結が求められる用途で用いられる。
ボルトやネットの締結表面部のギザギザの面はセレーションと呼ばれる。ボルトやネットの締結面だけ広い径にした部分はフランジと呼ばれる。共に締結表面での接触面の抵抗を増すことで緩みを防ぐ工夫である。近年ではダブルナットの特殊なものとして、右ねじと左ねじが同じ1本のねじに刻まれて、2つのナットの回転方向が別々となるような製品も登場している。
陥没による緩みを避けるために座金が使われる事があり、同様の理由で大きめの径のナットが使われる事がある。
ナットに付いた板バネでボルトのおねじを押さえつけることでナットの緩みを防止する。「U-ナット」とも呼ばれる。
ナイロン製のリングをナットの上部に埋め込んでおき、このリングがボルトのねじ山に食い込むことでナットの緩みを防止する。ロックナットを参照。
かしめ式ナットでは、ナットの一部が肉薄の円筒状になっており、締め付け後におねじ部の溝にこの薄い部分をかしめてナットの回転を防止する。かしめナットとは異なる。
ボルトの先近くに割りピンを刺すための穴が付けられている。
キャッスルナット(溝つきナット)とコッタピン(割りピン)
ねじ頭に6分割や12分割の溝が切られたキャッスルナットとコッタピンは、ピンを通すための穴が開けられた割りピン付きボルトと共に用いられる。ボルトには適正な箇所に穴がなければならず、締め付け角度も制限される、作業時間とコストが増すなどが不利な点も多いが、緩み止めとして確実性があるため車輌や産業機械で広く使われている。六角部に切り込みがありものと、六角部から上に出ているものとがある。
精密機械でのベアリングなどを固定する目的で、ナットの外周部にめねじの軸方向にめねじ付きの小穴が開けられており、いもねじで固定する。
座金に「舌」と呼ばれる突起を付けて、締結側とナットの両方を噛み合わせることでナットが回転しないようにする。締結側の適切な位置に穴のような舌の保持部分が必要になる。
ねじのリード角より大きな斜面を放射状に持つ2枚対向する座金を用いる。仮にナットが緩み方向に回転しようとしても2枚のナットの間隔が広がるので軸力が増すように働く。
テーパの付いた2つのナットが噛み合うだけでなく、片側が偏心しているので軸に対して直角方向の力も働き、緩み防止が行える。
コイル状のスプリングをナット側で余ったボルト先端に装着することで、ナットの脱落を防止する。
航空機での使用が多い。防犯用ボルトや「アンカーボルト」を意味する場合もある。
接着剤やシールテープで緩み止めを行う方法もある。
小ねじやボルト、ナットは古くなったり、不適切な方法で緩めようとしてねじの頭を潰したりして外れなくなる時がある。
オイルスプレーを大量に吹きつけ十分に時間を置いて浸透させてから回す方法もあるが、固着したねじは多く場合密着していてオイル類は浸透しない場合も多々ある。
この場合、バーナーでナットあるいはボルトを熱すると金属が膨張するので、比較的緩められるケースが多く、バイク・自動車整備でもよく行われている。スプレー式ガスバーナーの説明書にも「固着したねじを緩める」などの利用法が書いてある。しかしこれはある程度太いねじの方法であり、細いねじで行うと熱による強度低下でねじ自体が折れる場合が多い。
一般にねじは時間の経過と共に熱や錆などで固着することが多く、無理にこじってねじ頭を潰してしまうことがある。頭をプライヤのようなや一般工具や ショックドライバー等の潰れたねじ専用の工具で回すことも多くの場合は可能である。接着剤で頭に何か物を貼り付けて回す方法もある。ねじ頭が取れてしまった場合や虫ねじのように最初からねじ頭のないねじで穴が潰れた場合には、ドリルで残ったねじに穴を開けて棒をねじ込み回すボルトツイスタと呼ばれる専用工具もある。植え込みボルトが外せなくなった場合にはスタッドプラーと呼ばれる専用工具があり、ねじ部を掴むものとねじ部を避けてねじのない軸部を掴むものがある。ナットが回らなくなった場合には、ナット側面に爪状の突起を食い込ませて割りナット内径を広げて回したり、2箇所からナットを割り分割し除去する、ナットスプリッタと呼ばれる専用工具がある(ナットを破壊する事になるので、ナットは交換となる)。また、最悪の場合にはボルトそのものがある場所を強力なドリルでめねじごと取り除いて大きな穴を開け、必要ならその跡に改めて大き目の径のめねじを切って新たに大きい径のボルトを使用する方法もある。鋼鉄など金属の場合には大きくなった穴を溶接技術で埋めることも可能であり、木材の場合には接着剤などで穴を塞いでから新たに穴を穿つことも行われる。
ぜんまいばねを巻き上げる仕掛けとその取手もねじと呼ばれる。ねじ部品ではその溝の立体配置がヘリコイド(helicoid)を基本としているのに対して、ぜんまいばねでは多くがスパイラル(spiral)を基本としている。日本語ではいずれも「螺旋」と呼ばれるため、若干のあいまいさがある。
めねじに挿入され、より小径のめねじとして機能するコイル状のヘリカルインサートや蛇腹状の管で一体型の特殊インサート、緩み止めとして使用されるものなど、各種のインサート製品がある。
はすば歯車は、ねじの要素を持っている。
電気洗濯機や電気冷蔵庫では、本体を水平に設置するために底部にねじで高さを調整できるようにした調節脚を付けているものも多い。
火薬の爆発によって一瞬で切断される「分離ボルト」や「爆破ボルト」とも呼ばれるものは、多段式ロケットの接続分離に使用される。
油圧テンショナ:プラント設備などの大型重量物でのねじ締結作業では、ねじをそのものを回して締結する前に、ナット側で十分長く飛び出たボルトのねじ部を油圧テンショナと呼ばれる専用の締め付け装置によって軸に垂直方向でボルトを引いておき、自由なナットを回転させて締結する手法が採られることがある。
家電リサイクルの立場から家庭電気製品の解体を迅速に行えるように製造時から配慮が求められる。締結に金属ねじを多用している現在の電気製品では、破棄される時点でねじが錆びなどで固着してしまって思うように解体が進まないことが問題となる。形状記憶機能を持つプラスチックねじを使用して、ある一定上の温度まで加熱すればねじ山が消える工夫が検討されている。
キャップスクリューcap screwとは、頭のついたおねじ部品を指す。
ねじに限った事ではないが、円筒など円であることを示す際には、一般に直径を表す数値の前に丸に左下がりの斜線を入れた直径記号\varnothing\ を付ける。この記号はギリシャ文字φΦ(ファイ)に見立て、しばしば「パイ」と呼ばれる。例えば「\varnothing\ 8」はメートル単位系であれば直径8mmの円を表し、日本においては「まる・8」「8ミリまる」「8パイ」などと読まれる。また、日本ではインチ単位について、慣用的に1/8インチを一単位として分・厘で呼ぶ事が多い。この場合、例えば、1/4インチは「2分」、3/16インチは「1分5厘」となる。
ねじが外れてる(抜けてる、足りない)
相手の無知、馬鹿さ加減を表現する言葉。冒頭にはたいてい「頭の」と付く。また、○○本抜けている、と添えて外れているねじの本数で相手の無知さ加減を表現する。
きちっと締めてあったねじが長年の使用と共に徐々に緩んでくるように、規律が緩んで緊張感なく、ダラけている様子
この場合のねじは、正しくは「ぜんまい」のねじである。ぜんまいはねじを巻いて動力を得ることから、停滞している状況や、行動・態度がだらしない人や集団を叱咤激励によりふたたび本来の働きに戻すこと。
さかねじと読む。討論などの場で、異論や非難・抗議する相手に対し、逆に非難し逆襲をすること。
過度の締付トルクで力任せにねじを締め込み過ぎ、めねじを破損した状態。ねじ穴が馬鹿になる、ねじ山が馬鹿になる、とも表現される。ねじ切れてしまったとも表現される。こうなってしまうと、いくらねじを締めても、いつまでもクルクルねじが回り締め付けることはできない。修理はほぼできないので、対応策としては1サイズ大きなタップを切り直すしかない。ねじ頭のドライバーをあてるみぞ部分を壊してしまうことは「ねじをなめる」と表現する場合がある。