どちらも割れと呼ばれ、規格は片方を大きさによらず禁じている

r/DIY に、漆喰の壁の中でねじが折れたという投稿がありました。しかも別々の会社の別々の製品に付属していたねじで、毎回下穴は開けていました。その人が尋ねたのは、誰もが最後に行き着く問いです。自分が何か間違っているのか、それとも今のメーカーは安いねじを箱に入れているだけなのか。スレッドは 196 票で「安いねじ」に投票し、投稿者自身は「下穴が小さすぎたのだろう」に落ち着きました。どちらの判断も妥当で、どちらも確かめようがありません。百十六件のコメントの中で、誰も文書の名を挙げなかったからです。文書はあります。そして「欠陥」という語についてそれが述べていることは、どちらの側が想定したよりも奇妙です。

焼割れは、深さも長さも位置も問わず、認められない。 鍛造割れは、呼び径一つ分の長さまで認められる。 同じ規格の同じページで、どちらも crack と呼ばれている。 二つを分けているのは大きさではなく、それがどこから来たかである。 つまり「この割れは許容できるか」という問いに、定規では答えられない。

文書は ISO 6157-1:1988、Fasteners、Surface discontinuities、 Part 1。1988 年の初版であり、そして今も「確認済みの国際規格」として登録されています。 年号を見て切り捨てられる前に、これは言っておく価値があります。 この規格の仕事は一つです。ボルトに現れる傷の一つ一つに名前を与え、 その原因を述べ、限度を与えること。

限度の前に、そのすべてを支配する一文を。1.3 はこう述べます。 第 3 項に示された許容限度が生じている場合でも、 ISO 898-1 が規定する機械的および機能的性質の最小値は満たされているべきである。 つまり「認められている」は、一度も「弱くてよい」を意味しません。 その欠点はそこにあることが見込まれており、数値のほうはそれでも成り立つことが見込まれている、 という意味です。

二つの割れ

規格は crack を、結晶粒界を貫くか横切る、清浄な(結晶質の)破断と定義し、 通常は鍛造その他の成形作業中、または熱処理中に金属を過大に応力させたことで生じる、とします。 そのうえで、この語を二つに割ります。

焼割れ鍛造割れ
原因硬化時の、過大な熱応力と変態応力切断または鍛造の作業
場所どこでも。規格の図は頭頂、頭の角、座面、すみ肉、ねじ底を挙げる頭頂、および座付き頭部の盛り上がった周辺
見え方表面上、通常は不規則で乱れた経路をたどる
限度深さ・長さ・位置を問わず、認められない長さ l < d、深さまたは幅 b ⩽ 0,04 d

M10 なら、その鍛造割れの限度は、長さ十ミリメートル、深さ〇・四ミリメートルまでの傷が 頭頂に載っていて、適合するということです。 その何分の一かの大きさの焼割れが同じ場所にあれば、適合しません。

規格は見分けの手がかりも一つ与えており、持っておく価値があります。 部品が著しい再加熱を受けている場合、割れは通常スケールで変色している。 この問いについて規格が差し出す観察上の助けはそれだけで、 区別の残りは部品の上ではなく工程の中に住んでいます。

残りの語彙と、その数値

以下はすべて d が呼びねじ径、 d1 が頭部またはフランジの径です。

名称何であるか限度
鍛造割れ口(forging burst)鍛造時に頭部の平面や角、またはフランジ付きや丸頭の周辺で開くもの六角頭では、頭頂面の面取り円や頭下の座面へ及んではならず、二つの締付け平面の交わりに生じたものは対角距離を規定の最小値より小さくしてはならない。フランジと丸頭では、一か所なら幅 0,08 d1、二か所以上なら 0,04 d1、うち一か所は 0,08 d1 まで
せん断割れ口(shear burst)同じ系統で、製品軸線におよそ 45 度で走る鍛造割れ口と同じ
シームおよびラップねじ、軸部、頭部を縦方向に走る、細い直線または滑らかな曲線の不連続。規格はこれらを素材に固有のものと述べる許容深さ 0,03 d。頭部まで及ぶ場合は割れ口の限度による
充填不足(void)鍛造や据込みで金属が回りきらずにできた浅いくぼみ。押し込まれた切りくずや素材の錆から生じることが多い深さ h ⩽ 0,02 d、かつ最大 0,25 mm。座面上の全 void の合計面積についての限度もあるが、当方の複製では読めなかった
折れ込み(fold)鍛造中に金属が自らの上に折り重なったもの外側の角:認められる。内側の角で座面またはそれ以下:特に許されている場合を除き、認められない
工具跡(tool mark)工具が表面を動いて残した浅い溝軸部、すみ肉、座面で機械加工により生じたものは、ISO 468 により試験したとき表面粗さ 3,2 µm を超えてはならない

この中の二行は読み返す価値があります。シームとラップの行は、 これらが線材とともに入ってくるもので鍛造業者のせいではない、とはっきり述べており、 それは当サイトの転造で直せないものが 反対側から述べているのと同じ点です。悪い線材のシームは、 ほかのものと一緒にねじへ転造されて入ります。 そして六角頭の割れ口の限度が回っているのは「対角距離が最小値を下回らないこと」であり、 それはレンチ寸法の表の二つ目の欄、 そしてその欄がそもそも表になっている理由です。

そして話はあの箱のねじに戻る

ここで適用範囲を読みます。文書のいちばん前にあり、たいてい最後に見られるものです。 それは呼びねじ径 5 mm 以上product grades A と B強度区分 10.9 までのボルト、ねじ、植込みボルトに適用されます。 製品規格に別段の定めがあるか、当事者間で別段の合意がある場合を除いて。

ベビーゲートにテープで留められてきたあのねじは、多くの場合、 最初の関門だけで外れています。あとの二つを争うまでもなく。 つまりあのスレッドは、背後に文書のない問いを尋ねていたことになります。 あのねじには、許容される欠点の表が存在しません。 ですから「不良品なのか」は、どちらの向きにも、誰にも決着させられません。 それは合意された見本なしに表面処理を争うのと 同じ構造です。事実についての不一致ではなく、調べに行く場所のない不一致なのです。

そして 1.2 が、気にする場合に何をすべきかを述べています。 用途の技術的要求が表面の不連続をより厳しく管理することを必要とするなら、 当該の製品規格で規定するか、 購入者が引合いおよび注文書で適用する限度を指定しなければならない。 自動組立てのような特殊要求向けのより厳しい限度は ISO 6157-3 にあり、 当方はそれを読んでおらず、そこからは何も引用しません。

このページが述べないこと

あのねじが不良品だったかどうかは述べません。 この文書には、使用中に折れたねじを診断するものは何もありませんし、 あのスレッドの二つの候補となる説明は、どちらも別の場所に住んでいます。 最上位のコメントの助言は「下穴はねじの直径からねじ山を引いた分で開けよ」でした。 それは平たい言葉で言った谷径であり、 公表された下穴の規則がまさに掛かっている径です。 ただし百分率は樹種で変わります。投稿者自身の結論、下穴が小さすぎた、も同じページの話です。

この規格が実際にやっているのは、「欠陥」という語を目から取り上げて工程へ渡すことです。 見えて測れる傷が認められることもあり、 ほとんど見つけられないもっと小さい傷が認められないこともある。 その判断を製造者だけでなくあなたも持てるようにしたいなら、 その手立ては退屈で、しかも規格の中に書いてあります。注文書にその番号を載せることです。

この記事は手順 6、書類を扱います。全体の順序は相手材、ねじ、頭部、駆動部、表面処理、書類で、これを崩すと微調整ではなく手直しになる理由はねじの決め方にあります。

よくある質問

ボルトの頭の割れは、いつでも欠陥ですか。

それらを定義している規格に従えば、そうとは限りません。ISO 6157-1 は、硬化時に生じ深さ・長さ・位置を問わず認められない焼割れと、切断や鍛造の作業で生じ長さ呼びねじ径一つ分まで、深さまたは幅はその径の 0,04 まで認められる鍛造割れとを分けています。二つは大きさではなく由来で分類されているので、傷を測っても問いには答えられません。

焼割れと鍛造割れはどう見分けますか。

規格は観察上の手がかりを一つ与え、あとは区別を工程に置いています。焼割れは表面上、通常は不規則で乱れた経路をたどると述べ、部品が著しい再加熱を受けている場合、割れは通常スケールで変色しているとしています。鍛造割れの位置は頭頂と、座付き頭部の盛り上がった周辺です。それ以外の違いは、傷の見え方ではなく、その部品がどう作られたかにあります。

シームやラップとは何で、認められていますか。

ねじ、軸部、頭部を縦方向に走る、細い直線または滑らかな曲線です。ISO 6157-1 は、シームとラップは部品が作られる素材に固有のものであって鍛造が持ち込んだものではないと述べ、呼びねじ径の 0,03 の深さまで認めています。シームが頭部まで上がっている場合は、割れ口について定められた限度を満たさなければなりません。

組立て家具の箱に入っているようなねじにも適用されますか。

たいてい適用されません。理由は適用範囲の最初の行にあります。ISO 6157-1 は呼びねじ径 5 mm 以上、product grades A と B、強度区分 10.9 までのボルト、ねじ、植込みボルトに適用されます。器具と一緒に梱包された小さなねじは、たいてい径だけで外れます。それは悪いねじだという意味ではなく、訴えるべき許容欠点の表が無いという意味であり、不良品かどうかという問いの背後に文書が無いということです。

欠点が認められている場合、そのボルトは弱いのですか。

規格は、弱くあるべきではないとしています。1.3 は、表面の不連続についての許容限度が生じている場合でも、ISO 898-1 が規定する機械的および機能的性質の最小値は満たされているべきである、と述べています。つまり限度は、欠点がそこにあることが見込まれ、なお強度の数値が成り立つと見込まれるところに引かれているのであって、容認された低減として引かれているのではありません。

表面の欠点をもっと厳しく管理させるには。

書面で求めることです。1.2 は、用途の技術的要求が表面の不連続をより厳しく管理することを必要とするなら、当該の製品規格で規定するか、購入者が引合いおよび注文書で適用する限度を指定しなければならない、と述べています。自動組立てのような特殊要求向けの限度は ISO 6157-3 という別の部にあります。

参考資料

ISO 6157-1:1988 は公開プレビューから読んだ。そのプレビューは 3.5 項まで文書を収めており、上で引用した限度はすべてその原文による。カタログ項目は ISO のサイトで別途確認しており、1988 年という年号にもかかわらず 90.93、国際規格として確認済みの段階にある。座面上の void の合計面積についての限度は当方の複製では読めなかったため、意図的に引用していない工具跡の項の粗さパラメータの記号も残らなかったので、値だけを示し、それがどのパラメータかは名指ししていない。プレビューは 3.5 項で終わるため、それ以降は読んでいない。ISO 6157-3 の限度はここに一切現れない。当方はその部を読んでいないからである。本ページは出典スレッドのねじを診断せず、それらが不良品だったかについて立場を取らない。その問いの下穴と母材の側は当サイトの先行ページにあり、ここでは繰り返さない。消費者向け製品に付属するねじの強度区分や product grade についての主張も行わず、規格の図は説明にとどめ、再現していない。

お問い合わせ

締結部品の表面状態が工程に効くのであれば、受入検査ではなく注文書でそう伝え、 適用してほしい規格の名を挙げてください。 それが「自分で下せる判断」と「争うことしかできない判断」の違いです。

sales@tigerfasteners.com