ファスナーの種類とその用途

小型エレクトロニクスから頑丈な産業システムに至るまで、ほぼすべてのハードウェアが効果的に機能するために機械的ファスナーに依存しています。この記事では、ファスナーとその幅広い用途について詳しく説明します。詳しく見てみる準備はできましたか?以下のことを明らかにしていきましょう。

• ファスナーとは何ですか?
• さまざまなタイプの留め具とその用途
• ファスナーの製造に使用される材料
• プロジェクトに適したファスナーを選択する方法

ファスナーとは何ですか?

ファスナーは、2 つ以上のオブジェクトを機械的に結合または固定するために使用されるハードウェア デバイスです。これには、ねじ、ナット、ボルト、ワッシャー、リベット、アンカー、釘など、さまざまな種類の工具が含まれます。

ほとんどの留め具は、ネジやボルトなどのコンポーネントを損傷することなく、簡単に分解して再組み立てできます。それらは非永久的な関節を形成しますが、これは関節が弱いことを意味するものではありません。実際、正しく取り付けられていれば、かなりのストレスに耐えることができます。

さらに、溶接ジョイントやリベットなどの留め具があり、簡単に分解できない永久的な結合を形成します。用途に応じて、ファスナーにはさまざまな形状、サイズ、素材があり、それぞれに独自の機能と実用性があります。これらについては、次の文章でさらに詳しく見ていきます。

さまざまな種類のファスナーとその用途

上で述べたように、ファスナーにはさまざまな形式があります。各タイプは、そのデザインと機能に基づいて独自の用途を実現します。以下は、ファスナーの主なタイプ、そのサブタイプ、および特定の用途の詳細な内訳です​​。

タイプ 1: ネジ

ネジは非常に汎用性の高いファスナーで、強力なグリップ力と引き抜き力に対する耐性を提供するヘッドとネジ付きシャンクを備えています。平型、丸型、六角型など、さまざまなヘッド形状が用意されており、さまざまなツールや美的ニーズに対応できます。

ボルトとは異なり、セルフタッピンねじなどの多くのねじは、事前に穴を開ける必要がなく、材料に独自のねじ山を作成できます。ドライバーや電動ドリルなどの簡単な工具を使用して簡単に取り付けることができ、締め付けにナットは必要ありません。ネジは木材、プラスチック、薄い金属など幅広い材質に対応します。最も一般的なものには次のようなものがあります。

• 木ネジ

名前が示すように、木ねじは通常、部分的にねじ山が切ってあり、木材を接合するために特別に設計されています。鋭利な先端と粗いねじ山を備えているため、木材に容易に浸透し、確実なグリップを提供します。

• 小ねじ

これらのネジは木ネジに比べてネジ山が細いため、金属や硬質複合材料などの硬い材料に適しています。先端が先細りになることなく、一定のシャンク径を備えています。通常、小ねじは、事前に開けられたねじ穴に挿入されるか、ナットと組み合わせて確実に組み立てられます。

• 板金ねじ

板金ネジは セルフタッピングネジ 薄い金属シート (板金など) およびその他の薄い材料用に特別に設計されています。全ねじ付きシャンクと鋭利なねじ付き先端を備えているため、薄い金属にねじを簡単に切断できます。

• セルフドリルねじ

セルフドリルねじは、板金ねじの全ねじ設計を共有していますが、ドリルビットの形をした先端が付いています。この独特の機能により、事前に穴を開ける必要がなく、スチールやアルミニウムなどの硬い基材に直接穴を開けることができます。これらは、より厚い金属材料を固定するのに特に効果的であり、より高い効率と取り付けの容易さを提供します。

• デッキネジ

主に屋内または保護された木材の接続に使用される木ネジとは異なり、デッキネジは屋外用途向けに特別に設計された木ネジです。これらは通常、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、または特別な防食コーティングが施された材料で作られています。デッキスクリューは通常、全ねじシャンクを備えていますが、温度や湿度の変動による膨張、収縮、応力に対応するために、二条ねじや特殊なねじ山を組み込んだ設計もあります。

• 六角ラグねじ

六角ラグネジは、ドライバーではなくレンチまたはソケットで締められるように設計された大きな木ネジです。太くて粗いねじ山と六角形の頭部を備えたこのねじは、優れたトルクを提供し、金属や木材に対して最も強力な締結具の 1 つです。これらのネジは、そのサイズと強度のため、事前に下穴をあけておく必要があります。重い荷重に耐えられるため、フレーム、デッキ、重い家具などの構造用途に最適です。

タイプ 2: ボルト

ボルトはねじと同様の構造をしており、先端から雄ねじが切られているのが特徴です。ねじとは異なり、ボルトは自動ねじ切りではなく、材料にねじ山を切り込みません。代わりに、事前にタップされた穴またはナットと連携して、強力な機械的接合を作成します。最も一般的なボルトのタイプは次のとおりです。

• 六角ボルト

六角ボルトは頭が六角形です。この設計により、標準のレンチや電動工具を使用して簡単に締めたり緩めたりできるため、効率的な組み立てと分解が保証されます。ボルトの長さに沿って完全にまたは部分的に延びる機械ねじが付いています。全ねじボルトは強いクランプ力を必要とする用途に優れており、半ねじボルトは滑らかなシャンク部分を備えているため、横方向の荷重に耐える用途に優れたせん断強度を発揮します。

• キャリッジボルト

キャリッジ ボルトには、丸い凸状の金属ヘッドがあり、その後に四角い首とネジ付きシャフトが付いています。スクエアネックは材料内の所定の位置にロックするように設計されており、取り付け中にボルトが回転するのを防ぎ、安定性を確保します。これらのボルトは、主に木材フレームや家具の組み立てなどの木材用途に使用されます。

• アイボルト

アイボルトは、一端に円形のループ (または「アイ」) があり、もう一端にねじ付きシャンクが付いています。ねじ端は表面にねじ込まれ、ループにより物体の接続や吊り下げが簡単に行えます。これらのボルトは、重い荷物を持ち上げたり、ロープやケーブルを構造物に固定したりするなど、張力が必要な用途によく使用されます。

• ソケットヘッドボルト（六角ボルト）

これらのタイプの締結具は通常、打ち込みツール用の六角形の凹部を備えた円筒形の頭部を備えています。締め付けには六角レンチや六角穴付き工具を使用します。外部ドライブヘッドを備えた六角ボルトなどの従来のボルトと比較して、ソケットヘッドボルトは頭部が小さく、よりコンパクトです。この設計により、狭いスペースや限られたスペースでの高トルクの適用が可能になります。

• Uボルト

U ボルトは、シャンクの両端にネジが付いている「U」のような形をしています。パイプやその他の円筒形の物体に巻き付けて、パイプに永久的な損傷を与えたり、流体の流れに影響を与えたりすることなく、平らな面や構造物に固定できます。

• 両頭ボルト

ダブルエンドボルト、またはスタッドボルトは、両端にねじが切られており、中央にねじのないシャンクがあります。これらは、フランジ アセンブリや構造接続など、両端の締結が必要な用途で、2 つ以上の部品を両側から固定するために使用されます。これらのボルトは、一方または両方の端でナットと併用できます。

タイプ 3: ナッツ

ナットはボルトにとって欠かせないパートナーです。これらのファスナーには雌ネジがあり、ネジのサイズとピッチが一致するボルトと組み合わせることで、確実なグリップとトルクの向上が保証されます。ボルトやネジと同様に、ナットもさまざまな形状やサイズで入手できます。以下に最も一般的な種類のナッツをいくつか示します。

• 六角ナット

六角ナットは標準的な六面ナットとして最も一般的な種類で、汎用の締結に適しています。値段も安いし、レンチやペンチで簡単に組み立てられます。

• ナイロンロックナット

ナイロン ロック ナットは、構造的には六角ナットに似ていますが、ナイロン リングまたは金属インサートを収容する追加のカラーが特徴です。この設計は、高振動環境での緩みを効果的に防止します。

• キャッスルナット（穴あきナット）

キャッスル ナットは、ナットの上部に城の胸壁に似たスロットが刻まれているのが特徴です。これらのスロットは、ボルトまたはスタッドに事前に開けられた穴と一致し、ナットを所定の位置に配置したら、コッター ピンを穴に挿入して固定し、緩みを防止します。

• フランジナット

フランジ ナットは六角ナットに似ていますが、基部に幅広のフランジがあり、ワッシャーとして機能します。この設計により、負荷がより広い領域に均等に分散され、接続された材料への損傷のリスクが軽減され、ナットのグリップが強化されます。

• 袋ナット（ドングリナッツ）

ドームナットとも呼ばれる袋ナットは、露出したボルトのネジ山を覆う丸い閉じた端を持っています。このデザインはボルトのネジ山を損傷から保護し、完成した外観を提供します。

• 蝶ナット

蝶ナットには 2 つの突き出た「羽根」があり、工具を使わずに手で簡単に締めたり緩めたりできます。このようなユニークな設計により、一時的な固定具やクランプなど、頻繁に調整が必要な用途に最適です。

• ウェルドナット

ウェルド ナットは金属表面に溶接するように設計されており、永久的なネジ付き取り付けポイントが作成されます。多くの場合、届きにくい領域にコンポーネントを固定するための小さな突起または隆起 (「自動位置合わせ突起」または「取り付けスパイク」と呼ばれることもあります) が付いています。

タイプ 4: ワッシャー

ワッシャーは、中央に穴のある薄い円形の金属または非金属の部品です。これらは補助締結具として機能し、ボルトまたはネジの周囲に配置され、ナットまたは基材との接触を提供します。ワッシャーは、荷重の分散、表面の保護、摩擦の軽減、緩みの防止など、さまざまな目的に役立ちます。

• 平座金（平座金）

平ワッシャーはシンプルな形状で最もよく使用されるタイプです。これらは主に、コンポーネントにかかるナットやボルトの荷重を均等に分散し、表面の損傷を防ぐために使用されます。

• ばね座金

わずかに湾曲またはカットされたスプリング ワッシャーは、張力または予荷重を加えて気密性を維持することでスプリングのように機能し、コンポーネントの振動によって引き起こされるファスナーの意図しない緩みを防ぎます。

• ロッキングワッシャー

基本的な緩み止め機能を弾性力に依存するスプリングワッシャーとは異なり、ロックワッシャーは主に変形や摩擦による緩みを防止します。これらは、産業機械や自動車のアセンブリなど、動的負荷や高振動のシナリオでよく使用されます。

タイプ 5: リベット

リベットは、ねじのない永久的な留め具の一種です。材料にあらかじめ開けられた穴に挿入し、一方の端を変形させてコンポーネントをしっかりと固定することで、強力で耐久性のある接続を実現します。一般的なリベットの種類は次のとおりです。

• ポップリベット

ポップリベットはブラインドリベットの一種で、材料の片面からのみ取り付けることができるため、裏面へのアクセスが制限されている場合に最適です。これらは管状の本体とマンドレルを備えており、引っ張られるとリベットが拡張して材料をしっかりと保持します。 POP リベットは、金属シート、プラスチック、複合材料などの薄い材料を接合するために一般的に使用され、迅速かつ効率的な固定ソリューションを提供します。

• ドライブリベット

POP リベットのようなドライブ リベットは、リベットの裏側にアクセスすることなく片側から取り付けることができ、薄い材料の締結によく使用されます。 POP リベットは高強度用途向けに設計されていますが、ドライブ リベットはより軽量な作業に適しています。これらは、一般的な組み立てや軽工業用途、特に家庭やストレスの少ない環境で一般的に見られます。

• 三つ折りリベット

三つ折りリベットはブラインド リベットの一種で、同じく材料の片面から取り付けられます。最も典型的な特徴は特殊なマンドレルで、取り付け時にリベット本体が 3 つの異なる「折り目」に拡張します。これにより、表面積が大きくなり、標準のブラインドリベットよりも保持力が強くなり、さまざまな厚さの材料を締結する際の汎用性が高まります。

• ラージフランジリベット

ラージ フランジ リベットの最も注目すべき特徴は、その大きくて幅の広いフランジであり、これによりより大きな表面積が得られ、荷重分散が向上します。これは、設置中に薄い金属板やプラスチックなどの、より柔らかい、またはより壊れやすい材料への損傷を防ぐのに役立ちます。

• 半管状リベット

先端に部分的な穴を設けた半筒状のリベットにより、取り付け時に必要な力を軽減します。セミチューブラーリベットはソリッドリベットほど強度はありませんが、他のタイプのブラインドリベットよりも優れたせん断強度を備え、強度と取り付けの容易さのバランスが取れています。

タイプ 6: アンカー

アンカーは、コンクリート、レンガ、乾式壁などの下地に安定して固定できるように特別に設計された留め具の一種です。ボルトやネジとは異なり、アンカーは脆い基材または中空の基材に確実な接続を作成します。最も広く使用されている 3 つのタイプは次のとおりです。

• 拡張アンカー

拡張アンカーは、コンクリート、レンガ、石などの固体基礎材料用に設計されています。ボルトまたはネジが締められると、事前に開けられた穴内で機械的に拡張することで機能し、摩擦を発生させてアンカーを所定の位置にしっかりと保持します。接着剤の硬化時間を必要とせず、施工後すぐに使用できます。拡張アンカーは高い引張荷重とせん断荷重に耐えることができるため、中程度から強力な固定ニーズに適しています。

• プラスチックアンカー

プラスチックアンカーは、乾式壁や石膏などの柔らかい素材または中空の素材用に設計された軽量の留め具です。ネジが挿入されると拡張し、額縁や小さな備品などの軽荷重に安全で耐食性の高い接続を提供します。

• トグルボルト

トグル ボルトは、従来のボルトに似た外観をしていますが、拡張翼機構によって区別され、よりアンカーのように機能します。その主な機能は、表面の後ろで拡張し、より広い領域に荷重を分散させることによって、中空または弱い材料内でサポートを提供することです。その結果、トグル ボルトはプラスチック アンカーや拡張アンカーよりもはるかに重い荷重に耐えることができます。優れた保持力と耐振動性を備えているため、鏡、棚、テレビなどの重量物を乾式壁や中空の壁に固定するのに適しています。

タイプ 7: 爪

釘は最も古いタイプの留め具の 1 つで、尖った先端と平らな頭を持つシンプルなデザインが特徴です。ねじとは異なり、ねじ山がなく、衝撃によって材料に打ち込まれ、保持のために摩擦とクランプ圧力に依存します。これらは通常、取り外しできず、主に木材、軽量プラスチック、薄い金属などの柔らかい素材に使用されます。ここでは、いくつかの主な種類の爪について説明しました。

• 一般的な釘

一般的な釘は強くて耐久性があり、打ちやすいように大きな平らな頭が付いています。これらは、信頼性の高い固定が必要な構造木工や頑丈なプロジェクトに広く使用されています。

• ボックスネイル

ボックス釘は一般的な釘よりも薄いため、木材が割れる可能性が低くなります。軽い額装や木工加工に適しており、すっきりとした仕上がりの外観が得られます。

• ネイルの仕上げ

ボックス釘と同様に、仕上げ釘は木工品の接合や仕上げに使用されます。多くの場合、すっきりと洗練された外観を実現するために、小さなヘッド (ほとんど目に見えない) が付いています。トリム作業、キャビネット、その他の装飾的な木工作業に最適です。

• 屋根用釘

屋根用釘には、幅広で平らなヘッドと、厳しい天候に耐えられる防錆コーティングが装備されています。シャンクにはグリップ力を高めるためのリング状のネジが含まれている場合があり、これにより屋根板や金属屋根パネルを固定するのに効果的に機能します。

• フローリング用釘

フローリングの釘は、床面と同じ高さまたは床面の下に確実に留まり、凹凸を防ぐ独自のデザインを採用しています。床板を所定の位置にしっかりと固定するためによく使用されます。

ファスナーの素材

ファスナーは、機械的、環境的、美的といったさまざまな要件を満たすために、さまざまな材料から製造されています。以下は、使用される最も一般的な材料とその主な用途です。

鋼鉄

スチールはファスナーに最も広く使用されている素材で、生産量の約 90% を占めています。その人気の理由は、その強度、耐久性、そして手頃な価格です。スチール製ファスナーにはさまざまなグレードがあり、そのままの形状で使用することも、亜鉛メッキや亜鉛メッキなどの表面処理を施して使用することもできます。

炭素鋼

業界では一般的にファスナーに炭素鋼が使用されており、強度と用途に基づいた 3 つの標準 SAE グレードがあります。

• グレード 2 ファスナーare made from low-carbon steel, widely used for general hardware applications. They are cost-efficient but less durable, suitable for light-duty tasks.
• グレード 5 ファスナーare medium-carbon steel, heat-treated to improve strength and durability. These fasteners are commonly used in the automotive industry for mechanical and structural components.
• グレード 8 ファスナー are high-strength, heat-treated carbon steel designed for heavy-duty applications. They are optimized for high-stress environments such as vehicle suspensions or industrial machinery.

合金鋼

合金鋼ファスナーは、航空宇宙、重機、高温環境などの高負荷または重要な用途で一般的に使用されます。ただし、特に極端な条件下での脆化を避けるために適切な設計が必要です。

ステンレス鋼

ステンレス鋼は、クロム含有量を高く混合することにより、自然に保護酸化層を形成し、優れた耐食性を実現します。このため、ステンレススチール製ファスナーは過酷な環境に最適な選択肢となります。最も一般的に使用されるグレードには次のようなものがあります。

• 304 ステンレススチール製ファスナーare the most common grade, offering a good balance of corrosion resistance and strength; suitable for general-purpose applications.
• ステンレススチール 410 ファスナー provide high hardness and wear resistance, and they are well-suited for mechanical components. However, their corrosion resistance is lower compared to other grades.
• ステンレススチール 316 ファスナーcontain added molybdenum, providing superior corrosion resistance, and are often chosen for marine, chemical, and medical applications.

真鍮

真鍮製のファスナーは耐食性が高く、熱伝導性、電気伝導性に優れています。これらは、電気部品、装飾器具、配管システムや船舶用ハードウェアなどの水にさらされる用途でよく使用されます。

アルミニウム

軽量、耐食性、非磁性のアルミニウム製ファスナーは、航空宇宙産業や自動車産業など、重量が懸念される用途に最適です。これらのファスナーは、酸化物層の自己修復特性のおかげで、傷や損傷があっても耐食性を維持できます。メーカーは強度と機能性を高めるために、アルミニウムを亜鉛、シリコン、マグネシウム、鉄、銅などの元素と組み合わせることがよくあります。

チタン

チタン製ファスナーは、優れた強度対重量比と極端な条件に対する耐性があるため、好まれています。コストは高いにもかかわらず、航空宇宙、医療、化学産業における要求の厳しい用途では依然として最優先の選択肢です。

プラスチック

プラスチックファスナーは通常、金属に比べて強度が低いですが、電気絶縁性、断熱性、耐薬品性、軽量構造などの独特の特性により広く使用されています。

プロジェクトに適したファスナーを選択する方法

安全で耐久性のあるアセンブリを確保するには、適切なファスナーを選択することが重要です。考慮すべき重要な要素は次のとおりです。

アプリケーション要件を理解する

最終的に選択するファスナーのタイプは、常にアプリケーションの特定の要件によって異なります。建設や重機などの過酷な用途には合金鋼ボルトが最適ですが、軽量な接続にはネジやリベットで十分な場合があります。環境に優しい。条件も重要です。ステンレス鋼や亜鉛メッキのファスナーは屋外環境では錆びにくいのに対し、 チタンや耐熱合金は高温環境でより優れた性能を発揮します。振動も考慮することを忘れないでください。 振動の多い場所では、一般的なトルク ロックナットが留め具をしっかりと固定し、緩みを防ぎます。

適切なスレッドを選択してください

ねじのタイプは、適切なファスナーを選択する際の重要な要素です。 並目ねじ (UNC) は、少ない回転数でより速く締められ、剥がれにくく、木材や柔らかい金属などの材料に適しています。逆に細目ねじ（UNF） は噛み合いが良く引張強度が高いため、精密機器やより強い保持力が必要な場合に有利です。

ファスナーの材質を評価する

ファスナーの材質は、その性能、耐久性、用途への適合性を確保するための決定的な要素です。 炭素鋼は強度とコスト効率の点で一般的な選択肢ですが、合金鋼は高応力環境向けの強度を高めますが、その脆さには注意が必要です。水処理施設など、湿気や化学物質にさらされるプロジェクトの場合は、 耐食性に優れたステンレススチールのファスナーが最適です。 真鍮などの素材は耐食性と優れた導電性を備えています。軽量化が重要な用途の場合はアルミニウム、チタン、 プラスチックを検討できます。

上記の要素に加えて、コスト、設置時間、利便性など、考慮すべき要素は他にもたくさんあります。どのファスナーがお客様のニーズに最適であるかがまだ不明な場合は、お気軽に Chiggo までお問い合わせください。当社の専門チームが常に待機し、専門的なアドバイスを提供し、お客様が最良の選択をできるようお手伝いいたします。