ねじのはめ合い長さはどれくらいいるの？

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皆さん、こんにちは！阪神ネジの山里です。今日は、「ねじのはめ合い長さがどれくらいが適正か？」ということについて書きたいと思います。お客様のところでねじのセミナーをさせていただいた時に、実際に受けた質問です。たとえば、金型などのメンテナンスで雌ねじを補修したり新たに作らないといけない場合にどれくらいの深さの雌ねじを切れば良いのか？ということです。メキシコでよく聞くのは、長ければ長い方が良いと考えてめちゃくちゃ深く掘って、全部ねじ切るようなこともあるらしいです。そうすると、しっかり締まってよいように思ってしまいますが、作業性を考えると無駄なようにも感じます。では一体どれくらいのはめ合いが適正なのでしょうか？

１．一般的な目安はコレ！

適正なねじのはめ合い長さの目安は雄ねじ、雌ねじの材質（強度）、またその組み合わせによって変わります。例えば、雌ねじの材質が柔らかい場合（例えばアルミなど）には、長くしないといけない、硬い鉄の場合はそこまで長くしなくてよいなどです。

下記がシンプルな目安となります。

（１）鋼（ボルト）× 鋼（母材）：ねじ径の 0.8～1.0倍

（２）鋼（ボルト）× 鋳鉄・真鍮：ねじ径の 1.5倍

（３）鋼（ボルト）× アルミなどの軟質材：ねじ径の 2.0倍

例えば、

鋼のボルトと鋼の雌ねじの組み合わせの場合、M10のボルトを使う場合は

10x1 = 10㎜

鋼のボルトと鋳鉄の雌ねじの組み合わせの場合、M16のボルトを使う場合は

16x1.5 = 24mm

となります。

２．いったいどんな根拠でこの目安はできているのか？

根拠となる計算式は、下記の通りです。

きゃー！いきなりややこしくしてしまいましたが、この計算式は山本晃著　ねじの締結の原理と設計という本の「ねじの静的強さと限界はめあい長さ」という章に書かれているものを抜粋させていただきました。実際には、はめ合い長さを計算するのにこの数式前後にさらにたくさん計算いたします！

今回はこれらの式が何をやっているのかをご説明します。（私がこの式を数学的に説明するのは不可能です(笑)）

３．ねじが引っ張られても、ねじがズルッといかないようにするのがポイント！

まず適切なはめ合いねじ長さとは何なのかという考え方を理解することがまずは大切です。ねじを設計することで大事なことは、本体がちぎれる前に雄ねじ、雌ねじのはめ合い部分でズルッといかないようにするということです。ズルッといくというのは、ねじが引っ張られたときに、ねじ山がせん断破壊されてねじが抜けてしまう状態のことです。それが起こる状況というのは設計上計算されていないことが起こるので大変危険です。それよりも引張強度以上かけた時に、はめ合いの部分は頑張ってもらって、ねじ本体が千切れるようにすることが大事なポイントです。

そこで計算しなければならないのが、

①ねじ本体がちぎれてしまうときの力。これはボルトの引張強度にボルトの断面積をかけて求めます。

この力にはめ合い部分は勝たなければならないので、

②今度は、ねじのはめ合い部分がつぶれてズルッといってしまう力を計算します。この計算は、雄ねじの方、そして雌ねじの方両方計算します。

③ネジ込み長さ1mmあたり、ねじ山がどれだけの力に耐えられるかを計算する

④ボルトをちぎるのに必要な力を③で求めた数字で割ることによって、最低何ミリのはめ合いが必要かを求める。

⑤基本的には安全を見て、それよりは少し長くする

このようにして、ねじのはめ合い長さを決めます。

上記本の中に書かれている数式の中には、「ねじの製造誤差によるばらつき」「ねじ面の摩擦角」「面取り部分ははめ合いしないので引いておく」など細かなことまで計算しています。「えいや！こんなもんでええやろ？！」という目安ではありません！

また早見表的なものも載っています。10.9強度のボルト（100kg/㎟）と鋳物（20kg/㎟）の組み合わせの場合は、100÷20=5 この5という数字を使ってその早見表でみるとM10の場合は呼び径に1.1を掛けた長さが適正なはめ合い長さになるなどが分かるようになっています。

４．まとめ

いかがでしたでしょうか？ねじのはめ合い長さは基本的には目安を使ってもらったらよいのですが、その根拠はねじが破壊されるまで何とか頑張り続けられるように雌ねじと雄ねじの接地面積（はめ合い長さ）を計算するということになります。

なので、ボルトが母材に対して圧倒的に強いとはめ合い長さがどうしても長くなります。逆に強度が似たような感じだと短くて良いという感じです。

ねじは相変わらず奥が深いですね～！

もしねじのはめ合い長さのことやその他のことで何かお困りのことやリクエスト等ございましたら、阪神ネジにお気軽にお問い合わせください。何かのお役に立てることを心より願っております。

（編集後記）

私事で恐縮なのですが、メキシコのオアハカというところへ旅行してまいりました。

Google map https://maps.app.goo.gl/2HXLd26R99ptDeMx6

メキシコの従業員さんや友人にメキシコで旅行するならどこがいい？と聞いたらかなりの確率でオアハカという答えが返ってくるのでずっと行ってみたいと思っていました。最初にオアハカと聞いたときは「おはか」と聞こえて縁起でもない！と思ったのですが、ほんとみんなが「いいよ！」というので家族で行きました！結論的には、めちゃくちゃよかったです。ご飯も美味しいし、街がケレタロやレオン、メキシコシティとは違ってゆったりとした雰囲気でした。またいたる所にギャラリーがあり無料で入れるので絵心の無い私もいくつか入って堪能いたしました。もし機会がありましたら是非行ってみてください！