業界の知識
ISO 7380-1 と ISO 7380-2: 標準ボタン頭ネジとフランジ付きボタン頭ネジの構造の違いを理解する
ISO 7380 は 2 つの異なる部分で発行されており、調達文書とエンジニアリング文書で頻繁に混同されているため、誤った置き換えが行われて共同性能が損なわれる可能性があります。 ISO 7380-1 では、フランジのないプレーンなドーム型ヘッドを備えたボタンヘッドソケットキャップスクリューを定義しています。つまり、ヘッド座面はドーム自体の円形の下側に限定されています。 ISO 7380-2 は、ドーム型ヘッドの下に一体型のワッシャー フランジを追加するフランジ付きバリアントを定義しており、同じ公称ねじサイズの場合、ヘッドの直径に比べて座面の直径が約 30% ~ 40% 増加します。この違いは見た目上のものではありません。フランジは根本的に接合面の圧縮応力分布を変化させ、ネジが別個のワッシャーなしでより柔らかい基板材料での使用に適しているかどうかを決定します。
ISO 7380-1 で指定されている頭部の高さは、公称ネジ直径の 4 分の 1 に等しく、頭部高さが公称直径の約 3 分の 2 に等しい ISO 4762 ソケット ヘッド キャップ ネジよりも大幅に低くなります。このヘッド高さの低減は、ボタン ヘッド設計の決定的な機能的特徴です。これにより、浅いザグリ ポケットでの使用が可能になり、アセンブリ表面に薄型の外観が提供され、隣接するスライド コンポーネントやカバーとの干渉リスクが軽減されます。トレードオフは、六角ソケットの嵌合深さが比例して短くなり、最大取り付けトルクと達成可能な予圧を直接制限することです。この検証ステップは、単に薄型の外観に基づいてボタン ヘッドを選択する場合にはスキップされることがよくあります。
ベアリングの応力制限: ISO 7380 ボタン ヘッドにワッシャーが必要な場合 (規格ではワッシャーが義務付けられていない場合)
ヘッドの下に発生する軸受応力 ISO 7380ネジ 取り付け時の耐荷重は、同じ呼び径の同等の ISO 4762 ソケット キャップ ネジよりも高くなります。これは、ボタン ヘッドの支持面積がネジが耐えられる耐荷重に比例して小さいためです。この軸受応力が接触ゾーンでの接合材料の圧縮降伏強度を超えると、熱サイクルまたは振動イベントのたびにヘッドが表面に徐々に埋め込まれ、予荷重が除去され、目に見える破損の兆候を示さずに接合の緩和が引き起こされます。
| ジョイント材 | 圧縮降伏強さ(MPa) | ISO 7380-1 のリスク (ワッシャーなし) | 推奨されるアクション |
| 構造用鋼(S275) | 275 | 低い | 標準設置可能 |
| アルミニウム 6061-T6 | 276 | 中程度(M5以下) | ISO 7380-2 フランジ付きを使用するか、M5 以下の場合はワッシャーを追加してください |
| アルミニウム 5052-H32 | 193 | 高 (すべてのサイズ) | ワッシャーまたはフランジ付きヘッドは必須 |
| マグネシウム合金(AZ31) | 97 | 非常に高い | ヘッドタイプに関わらず大外径硬化ワッシャーが必要です |
| エンジニアリングプラスチック(PC/ABS) | 55~75 | 非常に高い | 金属インサートまたはスルーボルト構成が必要です |
ISO 7380-2 フランジ付きボタン ヘッドは、別個の緩いワッシャー コンポーネントを必要とせずに、軽量合金アセンブリにおけるこの軸受応力の問題に対処するために特別に開発されました。一体型フランジにより、公称サイズに応じて軸受面積が約 1.6 ~ 1.9 倍に増加し、それに比例して軸受応力が軽減され、埋め込みのリスクなく完全耐荷重でねじを使用できる基板材料の範囲が広がります。
ISO 7380 ネジの特性クラスの選択: ボタン ヘッドの用途において 10.9 が必ずしも 8.8 より優れているとは限らない理由
ISO 7380 ボタン頭ねじは、炭素鋼および合金鋼の特性クラス 8.8 および 10.9、およびオーステナイトステンレス グレード A2-70 および A4-70 で商業的に生産されています。ほとんどのボタン ヘッド ジョイントの制限要因はネジの引張耐力ではなく、ソケットのねじり耐力であるため、構造ファスナーの用途に利用可能な最高の特性クラスを指定するという本能は、特に ISO 7380 ボタン ヘッドの場合に問題となります。 ISO 7380 ボタンヘッドの六角ソケットは、同じ呼び径の ISO 4762 キャップネジよりもソケットの深さが約 37% 短くなります。 10.9 グレードのネジが耐荷重予圧を達成するために 14 ~ 16 N·m の取り付けトルクを必要とするが、短いソケットではソケットの歪みが始まる前に 10 ~ 12 N·m しか耐えられない場合、より高い特性クラスは逆効果になります。
したがって、ISO 7380 プロパティ クラスの選択に関する実際的なガイダンスは次のとおりです。
- M3 ~ M6 の範囲: プロパティ クラス 8.8 は、ほとんどのアプリケーションに適しています。これらのサイズのソケットの深さにより、正しいサイズの磨耗していない六角レンチを使用した場合、ソケットが損傷する危険がなく、8.8 耐荷重まで信頼性の高いトルク伝達が可能になります。
- M8 ~ M12 の範囲: ソケットの絶対深さがより大きいため、より高いトルク要件に対して十分な係合が提供されるため、特性クラス 10.9 が実現可能になります。ただし、ソケットの状態は厳密に監視する必要があります。M8 以上の六角レンチが磨耗すると、1 回の取り付けで 10.9 グレードの ISO 7380 ソケットが取り外される可能性があります。
- 小径で最大予圧が必須の場合: ISO 7380 のプロパティ クラスをアップグレードするのではなく、同じ場所で ISO 4762 ソケット キャップ ネジに切り替えることを検討してください。ISO 4762 の高いヘッド高さにより、10.9 グレードの取り付けトルクを安全に伝達するために必要なソケットの深さが得られます。
- ステンレス鋼グレード (A2-70、A4-70): かじり防止のため、ステンレスのタップ穴にステンレス ボタン ヘッドを取り付ける場合は、焼き付き防止剤と制御された取り付け速度が必須です。
ISO 7380 ネジの表面処理オプションと寸法準拠への影響
ISO 7380 では、コーティングされていない状態でのねじの機械的および寸法的特性が規定されており、製造後に適用される表面処理により、寸法適合性を検証する際に考慮する必要がある材料が外面に追加されます。 ISO 7380 ボタン頭ネジに最も広く適用されているコーティング オプションと、その寸法および性能への影響は次のとおりです。
- 黒染め: すべての表面に追加されるのは 0.0005 mm 未満で、ねじのクラスやヘッドの寸法コンプライアンスに測定可能な影響はありません。無反射黒色の外観が指定されている屋内機械アセンブリ、ツーリング治具、および電子エンクロージャの標準仕上げ。
- 亜鉛電気メッキ (透明または黄色クロメート): 表面あたり 5 ~ 12 ミクロンを追加します。 6g ねじに 10 ミクロンを超えるめっきを行うと、タイトフィットまたはゲージ不良の危険性があり、めっき許容値を確保するにはベースねじを 6e 公差クラスで製造する必要があります。
- ニッケルメッキ: 片面あたり 8 ~ 15 ミクロンの光沢のある耐食性の表面を生成します。皮膚に接触する用途でのニッケルめっきボタンヘッドは、EU REACH Annex XVII Entry 27 に準拠したニッケルリリース準拠性をテストする必要があります。
- ダクロメット/ジオメットフレークコーティング: 総厚さ 8 ~ 20 ミクロンで塗布すると、水素脆化のリスクがなく、500 ~ 1,000 時間の塩水噴霧耐性が得られます。トルク仕様では、より高い摩擦係数 (0.12 ~ 0.16) を考慮する必要があります。同じ取り付けトルクでも、亜鉛メッキねじと比較して予圧が約 15% 低くなります。
- PVD コーティング (TiN、CrN、DLC): 1 ~ 4 ミクロンで適用される PVD は、1,500 ~ 5,000 HV の表面硬度を提供しながら、寸法の増加はごくわずかです。ハイエンドのサイクリングコンポーネント、医療機器、精密光学機器に指定されています。
ISO 7380 設置用のザグリ穴とクリアランス ホールの設計: 最も一般的な図面エラーの回避
ISO 7380 ボタン頭ネジは、ドーム型頭部をアセンブリ面の下または面一にくぼませるザグリ穴に最もよく取り付けられます。これらのザグリの形状は、エンジニアリング図面上で誤って指定されることがよくあります。 ISO 7380 ザグリ仕様に関する最も一般的な 3 つの図面エラーとその結果は次のとおりです。
- 公称ヘッド高さと等しいザグリ深さを指定する: ネジと加工されたザグリの両方に寸法公差があるため、ドームは表面からわずかに突き出るか、面一より下に位置します。正しい方法で座ぐり深さを指定する場合、ヘッドの公称高さに 0.1 mm から 0.2 mm を追加して、一貫した面一またはそれ以下の着座を確保します。
- ドーム型ヘッドに平底ザグリを使用する場合: 底が平らな円筒形のザグリは、ドームの周囲端でのみ接触し、線接触を形成して応力を集中させ、せん断荷重下でねじ頭の横方向の安定性を提供しません。正しいザグリ径は、ヘッドの公称径より 0.3mm ~ 0.5mm 大きいです。
- ザグリ上の 16 進キーのアクセス クリアランスを指定できません: ザグリ上のクリアランスが 5mm ~ 8mm しかない設計では、ボールエンド六角レンチ (伝達可能なトルクが 25% ~ 30% 減少します) または T ハンドル六角ドライバーのいずれかが必要になります。指定された取り付けトルクには両方とも考慮する必要があります。
非標準 ISO 7380 バリアント: カスタムヘッド直径、拡張ソケット深さ、および低磁性オプション
ISO 7380 で定義されている標準寸法シリーズは、固定ヘッド直径と高さの比率で呼び径 M3 ~ M16 をカバーしています。多くの精密工学アプリケーションでは、これらの標準比率が設計要件に最適に一致していないため、特定の機能ニーズに対応するためにボタン ヘッド形状のカスタム バリアントが指定されています。
ヘッド直径を拡大してベアリング面積を拡大
ボタンヘッドのドーム形状を維持しながらヘッド直径を ISO 7380 規格を超えて大きくすることで、実質的により大きな支持面積を持つファスナーが得られ、軟質基材用途で別個のワッシャーが不要になります。標準 ISO 7380 ヘッド直径の 1.5 倍から 2.0 倍のカスタム ヘッド直径は、カスタム金型での冷間圧造によって実現可能であり、5,000 個以上のバッチで商業的に生産されます。意図した薄型の外観を維持するには、ヘッドの直径が大きくなる場合、それに比例してドームのプロファイルを再設計する必要があります。
ソケットの深さを延長してより高いトルク伝達を実現
ISO 4762 規格と一致する、または ISO 4762 規格に近いソケット深さを備えた ISO 7380 プロファイルのヘッドを製造すると、ボタン ヘッドの薄型の外観とソケットの係合およびキャップ スクリューのトルク容量を実現するハイブリッド形状が作成されます。この非標準構成は、最大の予圧が必要だが、ISO 4762 ネジの円筒頭の突出が許容できない用途に使用されます。ソケットの深さの増加は、冷間圧造工具のヘッド高さを大きく指定することによって実現されます。通常、サイズ M4 ~ M8 の ISO 7380 規格よりも 0.5 mm ~ 1.5 mm 追加されます。 Suzhou Anzhikou の社内ツーリング機能により、カスタムのソケット深さ仕様をヘッダーダイの設計に組み込み、生産リリース前の初品検査を通じて検証することができます。
低磁性および非磁性グレード
標準的なオーステナイト系ステンレス鋼 ISO 7380ネジs 冷間圧造プロセス中に形成される変形誘起マルテンサイトにより、透磁率は低いですがゼロではありません。 MRI 装置、磁力計アセンブリ、および精密コンパス機器の用途の場合、真に非磁性の ISO 7380 ボタン ヘッドには、ヘッダー化後の溶体化焼き鈍しか、316LN や 904L などのスーパーオーステナイト合金グレードの仕様のいずれかが必要です。これらの非磁性バリアントは、顧客の仕様に合わせて少量のバッチで製造されるカスタム品であり、完成したネジの透磁率を検証するには、ヘルムホルツ コイル測定または校正された透磁率計が必要です。標準的なホール効果磁石テストでは、精密機器の仕様を満たさないわずかな透磁率の増加を検出するには不十分です。