全ネジと半ネジの使い分け

質問

ねじ部長さ（規格値）以上に長いボルトの場合
1）先端から規格長さのみ、ねじ切り（当社表現で半ネジ）
2）全部にねじ切り（全ネジ)
の２択となります。
しかし、規定のねじ部長さより短いねじは、全ねじのみしかありません。
（経緯）
上記（1）に該当する半ねじの現場在庫品が、現場指示で全ねじに変わっていました。強度上の見地より規格品に戻すこととなりました。
（検討課題)
Ｍ１０Ｘ２０（全ねじ）もＭ１０Ｘ４０（半ネジ)も締め付けトルクは同じ。
短いボルトは全ねじでよくて、長いボルトは全ねじではいけない理由は？
※上記質問を想定して、設計見解をまとめておきたいと考えています。
（私の考え方）
イ）基本的に応力集中のかかりやすい首下に切り欠き係数upと断面積減となるネジ切りは良くない（但し、短いボルトは可の説明にならない）
ロ）長い方が同じトルクでもねじれ角は大きい。仮に首下に微細亀裂が入った場合、内部応力による亀裂の伝播が激しい。
（質問)
１．上記問題に対して、どういう説明が良いのでしょうか？ただ単に「短いボルトも全ねじにしたいけど出来ないからしょうがない」の気もします（＾＾；
２．現場としては「時々全ネジ指定の組み立て指示があるから、いっそのことすべて全ネジにしておけば探す手間が省ける」からきています。こういう考えもアリなのでしょうか？

並行して自分でも調査していたのですが、ほとんど＃1さんのお話に近い結論になりました。
・ネジの破断は通常ネジの谷底から伝播する。よって全ネジ半ネジで破断応力の違いが出にくい。
・厳密に言うと両者に違いはあると考えられるが、この違いが出てくるような応力での設計はしない（してはいけない）ので、大差ないといえる。
・製造上（特に転造ネジ）は全ねじに対し半ネジのほうが作りやすい。こちらの見地では意味がある。

よって「破断強度の見地から全ねじ半ネジを使い分ける必要はない」となりました。
上記が間違いの可能性もありますので、このまま数日おいたのち締め切らせていただきます。ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

ねじには、規格で推奨されるねじ部長さが定められていますので、その長さのみをねじ切りしてあるものがマシンボルトです。　全ねじのものはスタッドボルトというものが有ります。
基本的には、貴兄の書かれているように、細かな分析も必要でしょうが、現実には全ねじのものも有る事から、そこまでは一般的に考慮されていません。
回答としては、コストや、実際の使用に影響が無ければどちらでも良いはずです。（もし亀裂伝播や、形状の不連続が強度等に重大な影響があるとすれば、ねじ構造そのものが、それらで構成されていますので、成り立ちません。）
一般的には、安全を求められる機器には、マシンボルトは使用されておりません。スタッドボルト・ナット形式が採用されています。（いわゆるボルト首下の形状不連続部のトラブルを回避する為。）ボルト鍔部に不均一な応力がかかる場合、マシンボルト形状では、首下のと鍔部の接点に集中応力がかかりますが、スタッドボルト形式では、ボルトナット部全体でその応力を負担する為、応力値が軽減できます。

お礼

ご指摘の通り、全ねじ半ネジに明確な差があるとは実績的に思えず、今回の質問にいたりました。素直にどちらでも良いというのが正解の気もします。
スタッドボルト・ナットの話大変参考になりました。自分はそこまで過酷な設計の経験はありませんが、ぜひ頭に入れておこうと思います。
ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

M10なので、有効径はφ10で長さが変わっても強度的には同じと見なします。
ネジを切るとさびたり、応力集中の要因にはなりますから、できるだけボルトの加工を避けます。
ｔ10の板と板をボルト/ナットで繋ぐ場合、20＋ナットの厚み＋ネジが３山程度出るのを長さ40や35、45等で検討します。
（平ワッシャ、スプリングワッシャは別途検討要）

お礼

ありがとうございます。
参考にさせていただきます。