アルミニウム用ネジ: 材質、種類、取り付けガイド

なぜアルミニウムが間違ったネジの選択を罰するのか

間違ったネジで固定された 2 枚のアルミニウム パネルは、取り付けた日にはまったく問題なく見えても、18 か月後には錆びの筋や穴が現れることがあります。アルミニウムは、他の一般的な金属よりも多くのファスナーの問題を引き起こしており、結局のところ、「ステンレスを使えばいい」ということで一括りにされる 2 つの別々の問題になります。

1つ目は電解腐食です。アルミニウムはガルバニック系列の陽極端の高い位置にあります。これは、湿気の存在下でより貴な金属（ステンレス鋼、真鍮、銅）と接触すると、アルミニウムが自らを犠牲にして他の金属を保護することを意味します。 SSINA の電解腐食に関する技術概要 アルミニウムの腐食速度は、電解質が定期的に存在するより陰極性の金属と直接結合すると急激に加速すると指摘しています。まさに、湿った接合部に置かれたコーティングされていないネジによって引き起こされる状態です。

2 番目の問題は化学的なものではなく、機械的なものです。アルミニウムは鋼に比べて柔らかいため、間違ったネジ山プロファイルのネジや大きすぎるパイロット穴は、ジョイントが定格荷重に達するずっと前に取り外されてしまいます。腐食の解決と剥離の解決には異なる決定が必要であり、これらを 1 つの問題として扱うと、ネジの選択のほとんどが失敗します。

ネジの材質とアルミニウムのマッチング

アルミニウムに適合する最も安全な材料はアルミニウムそのものです。アルミニウムの母材にアルミニウムのネジを使用すると、一部の接合部に必要な強度が犠牲になりますが、ガルバニックカップルはまったく発生しません。さらに、正しい選択は負荷だけでなく環境にも依存します。

• アルミネジ — ガルバニックリスクゼロ、軽量、低応力アセンブリに最適
• 亜鉛メッキ炭素鋼 — 乾燥した屋内での使用に許容されます。亜鉛コーティングはアルミニウムよりも先に犠牲になりますが、時間の経過とともに摩耗します。
• ステンレス鋼(304または316) — それ自体は強力で耐食性がありますが、アルミニウムと反応しやすいため、湿った環境や屋外環境では隔離する必要があります。
• 真鍮または銅 - アルミニウムとの組み合わせの中で最も攻撃的なものの一つ。湿気にさらされる用途では絶対に避けてください

コーティングされていない炭素鋼は、完全に除外できる組み合わせの 1 つです。ガルバニック作用によってアルミニウムを腐食し、自然に錆びるので、両方の面で同時に機能しません。

セルフタッピング vs アルミニウム用小ねじ

どのネジのタイプが適合するかは、アルミニウムにすでにネジ穴があるかどうかによって異なります。プレカットネジのない薄いアルミニウムシート、押し出し材、またはチューブには、 ステンレス鋼のタッピンねじ 、打ち込み時に独自のねじ山を切り、別のタッピングステップを排除します。

アルミニウム部品にすでに機械加工またはタップ穴がある場合 - 鋳造ハウジング、事前に形成されたチャネルを備えた押し出しプロファイル、または繰り返し分解して再組み立てする必要があるアセンブリ - アルミタップ穴用十字穴付き小ねじ 取り外して再取り付けするたびに新しいネジ山材料を切断する必要がないため、繰り返しのサイクルでの耐久性が向上します。

継続的な振動が発生するアセンブリ (モーター近くのエンクロージャ、モバイル機器のパネル) の場合は、いずれかのネジ タイプと 振動しやすいアルミニウムアセンブリ用のスプリングワッシャー ジョイントをしっかりと保つために糸の摩擦だけに依存するのではなく、

下穴のサイズ調整と取り付け技術

ドリルで開けたパイロット穴が小さすぎると、最初の取り付けでアルミニウムのネジ山が削れてしまいます。ドリルが大きすぎると、ネジが適切な保持力を発揮できなくなります。一般的な目標は、アルミニウムのセルフタッピンねじの場合、ねじの内径の 85 ～ 90 パーセントです。これは、アルミニウムのせん断強度が低いため、穴の周囲での亀裂を避けるためにもう少しクリアランスが必要になるため、鋼に使用される比率よりも小さくなります。

ドライビングテクニックはホールサイズと同じくらい重要です。トルク リミッターを備えた低速で高制御のドライバーは、最も一般的な 2 つの取り付け失敗を防止します。1 つは、速すぎる運転によるねじ山の交差と、アルミニウムが保持できるポイントを超えた過剰なトルクによるねじ山の剥がれです。経験則として、この柔らかい金属から適切な引き抜き抵抗を得るには、ネジの直径の少なくとも 1.5​​ 倍のネジ深さをかみ合わせてください。

電気腐食を防ぐための絶縁ファスナー

強度を考えるとステンレス製のネジが最適だが、アルミニウムに置き換えることができない場合は、絶縁によってギャップを埋めることができます。 異種金属を隔離するステンレス製平ワッシャー — 単独で使用するのではなく、ナイロンまたはゴム製のスリーブと組み合わせることで、最初にガルバニ電池を形成させる金属間の直接接触を遮断します。

ワッシャーの他に、ネジ山の焼き付き防止剤や誘電体コーティングが第 2 の障壁を追加します。これは 2 つの効果をもたらします。腐食を遅らせ、ステンレスネジがアルミニウムのネジ山でかじりつくのを防ぎます。これは、電気化学とは何の関係もなく、摩擦によるステンレス鋼の焼き付きの傾向にすべて関係する別の問題です。 Fastenal のファスナーの互換性とメッキのリファレンス 一般的な金属の組み合わせに対して、どのコーティングの組み合わせが最もよく耐えられるかを示します。私たちの ステンレス製平ワッシャーと電気腐食防止のガイド ワッシャーの選択と取り付けについてさらに詳しく説明します。

屋外用アルミニウムアセンブリの 304 と 316 の選択

隔離が完了したら、残りの決定はどのステンレス グレードを指定するかです。 304 は、一般的な屋内および穏やかな湿気の多い使用を低コストでカバーしますが、塩化物による孔食に対する耐性は限られています。 316 は合金にモリブデンを添加しており、これにより塩害に対する耐性が大幅に向上し、沿岸、海洋、または除氷塩の環境での標準的な選択肢となっています。

この違いは、鋼と鋼の接合部よりも、写真のアルミニウムの方が重要です。穴のある 304 ネジの表面は、時間の経過とともにより粗くなり、より反応性が高くなります。これにより、絶縁対策が制御する予定だった非常に電気的なプロセスが加速されます。私たちの 304 と 316 ステンレス鋼ファスナーの詳細な比較 合金の違いと各グレードがどこに当てはまるかを分析します。

アルミニウム接合部の剥がれや腐食を引き起こすよくある間違い

• ネジ用に小さめの下穴をドリルで開けると、最初の取り付け時に柔らかいアルミニウムのネジ山が削れてしまいます。
• 屋外または湿気の多い環境で、コーティングされていないステンレスまたは炭素鋼をアルミニウムに対して直接使用する
• 特に高トルク設定のパワードライバーを使用した場合、アルミニウムねじが保持できるポイントを超えてセルフタッピングねじを過剰にトルクします。
• 接合部が「水の近くにない」ため絶縁ワッシャーをスキップし、十分な電解質として周囲の湿度を無視
• 元のねじ山がすでに切断されており、きれいに再噛み合わない場合、分解後に同じ穴にセルフタッピンねじを再利用する

ほとんどのアルミニウム締結の失敗は、根本的に間違った材料選択ではなく、これらのいずれかに遡ります。だからこそ、パイロット穴、トルク、絶縁を適切に行うことが、ステンレスのグレードだけを議論するよりも重要であることが多いのです。