軽量化に最適なアルミボルトについて
軽量化に対するニーズは、省エネが求められる近年ではさらなる高まりを見せており、自動車業界では恒久課題として取り上げられています。この軽量化への意識が高まっている時流から、多くの企業様が使用部品の見直し等を迫られています。
中でも鉄製ボルト⇒アルミボルトといった材質変更についてご相談をいただきます。アルミボルトの最大の特徴は軽量化です。材質を鉄からアルミに変えるだけで軽量化においては大きな効果を発揮します。
ここでは、アルミボルトの特徴と、当社が製作するアルミボルトの強み、さらには実際に当社で加工したアルミボルトまで、まとめてご紹介いたします。
軽量化において重要なこととは？
ねじやボルトのような締結部品を軽量化する上で、締結部品としての機能を損なわれないことが重要です。設計変更した結果、強度不足・ゆるみやすい・割れといった不良が発生してはならず、細かなノウハウが必要とする分野です。
当社はこれまで様々な特殊ネジのご相談を承ってきました。特に最近はネジやボルトの軽量化についてご相談をいただいており、材料軸と形状軸の2点から提案しております。
＞＞ボルトの軽量化への考え方について
アルミボルトの特徴とは？
アルミボルトの最大の特徴は軽量化です。材質を鉄からアルミに変えるだけで軽量化においては大きな効果を発揮します。なぜなら鉄の比重が7.85gに対して、アルミの比重が2.71gと約3分の1にあたるからです。鋼材やステンレス材のボルトは径が大きくなればなるほど高重量になりますが、これをアルミに変更するだけでも大きく軽量化に貢献することが可能です。またアルミの特性として耐腐食性の高さがあります。酸素と非常に結び付きやすい性質であるアルミは表面に非常に緻密な構造をした保護力の強い酸化皮膜を形成するため、屋外でも安心して使用することが可能です。
また温度変化が激しい使用環境ではボルトと被締結部品の材質を同じにすることが重要になります。特にアルミは鉄と比較すると熱膨張係数が２倍近くあると言われており、これは高温が加わった時に鉄系のボルトよりも約2倍伸びることを指しています。熱膨張が原因で締結時よりも座面に大きな圧縮荷重がかかり、温度が下がったときに隙間ができてボルトが緩んでしまいます。したがって温度変化が激しい使用条件では、ボルトと被締結部品の材質を同じにすることが重要になります。
当社が製作するアルミボルトの強みとは？
軽量化に対するニーズは、省エネが求められる近年ではさらなる高まりを見せており、自動車業界では恒久課題として取り上げられています。この軽量化への意識が高まっている時流から、多くの企業様が使用部品の見直し等を迫られています。特殊ネジ カスタム部品製造.comを運営する太陽精工株式会社では、これまでに数多くのアルミボルトの製造を行ってきました。当社が製作するアルミボルトの強みについてご紹介します。
①熱処理を加えて強度向上
アルミボルトには強度の面でデメリットが存在します。鉄やステンレスに比べると格段に劣るため、過度な力で締め付けると破壊してしまったり、折れてしまったりします。そこで当社では熱処理を加えて表面硬度を上げてアルミボルトにおける欠点を克服しております。
②軟質材を活かした複雑形状成形
アルミ材は軟質材ですので必要な形状に合わせてあらゆる形状に成形が可能です。当社におきましても、 リブ付きの特殊な頭部形状のアルミボルトやすり割り付きの特殊な頭部形状のアルミボルトといった様々なアルミボルトの事例がございますので、お気軽にご相談ください。
アルミボルトの事例紹介
続いて、実際に当社が製作したアルミボルトの製品事例紹介です。
リブ付き貫通穴ボルト（M6×Ｐ1.0）
こちらは、アルミ材での製造+貫通穴の開いたリブ付き貫通穴ボルトです。圧造で製造後、アルミ用の熱処理をして表面硬度を上げています。その後、切削加工で貫通穴を空け、転造でネジ成形し、表面処理として黒アルマイト処理をしております。
また頭部（ツバ部）には、樹脂で成形したツマミを圧入して、貫通穴部にはワイヤーを通します。こうすることで、ツマミを動かしネジ長さを前後させて、ワイヤーの長さを調整することができます。
すり割り溝入れボルト（M4×P0.7）
こちらはモビリティ向けのアルミ製すり割り溝入れボルトです。すり割り形状は、当社では圧造で加工しています。一般的にすり割り形状の製品は別工程で加工することが多くなります。しかし当社では、冷間圧造で加工しているため、品質の安定度が高まっております。
アルミ製 貫通穴特殊ボルト
こちらの製品は、モビリティ向けの貫通穴特殊ボルトです。写真でもわかる通り、天面から貫通穴が空いている製品です。お客様の大きなご要望として、軽量化がありました。そこで当社では、類似品でステンレスを使用していたこともあり、アルミを提案させていただききました。また貫通穴をあけることにより、さらに軽量化を実現しております。切削時のチャックが困難だったため、保持方法も工夫を凝らしています。
ヘクサアルミボルト（M6×P0.75）
こちらの製品特徴としては、従来は鉄材で使用されていた製品を提案し軽量化に成功した製品です。本製品の本来の使用用途・必要硬度を加味したうえでアルミを提案させて頂きました。アルミに変更するにあたっての課題である硬度ですが、HRB85～110での硬度実績がありますので先の硬度で組付け上問題がなければ提案可能となっております。
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