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緩まないネジをバーナーであぶるのはボルト?ナット?


Subject: 緩まないネジをバーナーであぶるのはボルト?ナット?
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From: こう
Date: 2004/07/27(火) 12:28:48

 こんにちは、かなり前から疑問に思っていた事がありますので皆さんにご相談です。

 ハーレーでも良くありますが、古いネジの場合固着して外れない場合がありますよね? 
 その際ネジをバーナーであぶったりすると緩みやすかったりしますが、あぶるのはボルト(オス側)が良いのでしょうか? それともナット(メス側)? もしくは両方?
 また、どういった理論で緩むのでしょうか? 

 以前テレビで、
� 木に打ちこまれた木ネジが緩まないとき、ネジをアイロンで10秒ほ  ど温める。 
� そうするとネジが膨張して木(メス側)の穴を広げる。 
� ネジが冷めるのを待つ。
� ネジが冷めると膨張していたネジが収縮してクリアランスが温める  前より大きくなり、緩みやすくなる。
 
 という内容が紹介されていました。

 私の質問もこの理論に近い物だとは思いますが、バイクの場合、オス側もメス側も金属で、膨張率も違えば、熱伝導率も違います。 さらにはアルミ、鉄、ステンレスと材質も違います。

 自分が実際にやってみて思ったのは、両方あぶってまだ冷めないうちに緩めた方が緩みやすいような気がしますが、いかがな物でしょうか?

 具体的に今何処どこが緩まないというわけではないのですが、今後そのような場面に遭遇したときの為に教えていただきたいと思います。
 どうぞよろしくお願いいたします。
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From: 0.1t
Date: 2004/07/27(火) 13:05:16

私はいつも、ボルトのほうを熱くした後、冷えるまで待って緩めてます。理由はうえで木ねじの場合のことを書かれてるのと同じです。
ボルトが熱で膨張し、冷えたときに元の状態に収縮してクリアランスが大きくなるのではないかと・・・金属の膨張と入っても微々たる物でしょうけど、ほとんどの固着したボルトは緩みますねぇ
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From: ms
Date: 2004/07/27(火) 21:19:26

バーナーであぶる場合、よほど巨大なボルト&ナットでもない限り別々に加熱できるとは思いませんが、私の場合ナット側と言うか雌ネジ側を
加熱するようにしています。結果、どちら側を加熱しても同じ気がします。
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From: 883
Date: 2004/07/27(火) 22:18:12

昔、5円玉を熱すると穴が小さくなると聞いたような気がします。
となると、ボルトを熱してさめたときのクリアランスを稼ぐのが
無難かも。
でも冷めて縮んだら隙間が...というなら私もどっちでもいえる気もするな。
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From: ステハン グロスマン
Date: 2004/07/27(火) 22:53:31

>昔、5円玉を熱すると穴が小さくなると聞いたような気がします。
5円玉に、なにか秘密があるのかもしれませんが、、、
一般的に、熱膨張で穴は大きくなります。
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From: こう
Date: 2004/07/28(水) 05:02:43

 皆さん回答どうもありがとうございます。 何年も前から疑問には思っていたのですが改めて悩んでしまいました。

 そもそも固着ってどういう状態なのでしょう? 金属と金属の間に酸化物などが発生して、一体化しようとしている状態? そうだとすれば熱する事で隙間に有る物が還元されるとか、無くなるという事で緩みやすくなるなんて事は無いでしょうか?

 (↑私の言いたいこと分かってもらえるかな?)

 また金属の膨張に関しては5円玉が例えられていますが、エンジンのピストン、シリンダーの場合はどうなのでしょう? 
 エンジンが暖まることで、シリンダー外径は大きくなるような気がしますが、内径は大きくなるの? 小さくなるの?
 ピストン外形はやはり大きくなるのでしょうか?

 引き続きご回答お願いいたします。
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From: それはね...
Date: 2004/07/28(水) 08:16:59

ボルトとナットの隙間にできる錆を、ボルトの熱膨張で押しつぶすから、錆に機械的な強度がなくなり、錆のあった部分が空間になり、更には押しつぶされた錆自体が粉々になり滑りやすくなるため...などと創造できるくらいですな。
熱で還元されるなんてことは、還元ガスでもいれないと見ることはできず、空気中の酸化力のほうが相対的に勝るので還元されることはないと思いますよ。
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From: 0.1t
Date: 2004/07/28(水) 09:30:17

5円玉熱して膨張すると、5円玉の外側と内側(穴側)両方に膨張するような気が・・・だから穴は小さくなると・・・想像だけどどうなんだろ?
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From: エンジニアじゃないでしょうけど
Date: 2004/07/28(水) 12:35:56

焼きハメという方法があるように、金属の穴は加熱すると広がるのが普通です。小、中高、大学生の理科離れが激しいとは言いますが、これだけは覚えておこう。
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From: まさ
Date: 2004/07/28(水) 15:52:14


>焼きハメという方法があるように、金属の穴は加熱すると広がるのが普通です。小、中高、大学生の理科離れが激しいとは言いますが、これだけは覚えておこう。

それは状況によるので一概にはいえません。
たとえば厚さ一ミリで直径10センチの円筒なら加熱すれば内径が広がるのは誰でも想像に容易なことでしょう。
しかし、逆に直径10センチの金属棒に直径1ミリの穴を開けたとします。これを加熱して中心の1ミリの穴は大きくなるでしょうか?たぶんなりませんね。
5円玉はこの丁度中間状態なので想像だけでは穴が広がるのか
小さくなるのかはイメージしにくいですね、だから問題になったのでしょうけど。。。
ということで、

>金属の穴は加熱すると広がるのが普通です。

というのはいえません。
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From: こう
Date: 2004/07/28(水) 15:53:34

 ボルトとナットの隙間にできる錆を、ボルトの熱膨張で押しつぶすから、錆に機械的な強度がなくなり、錆のあった部分が空間になり、更には押しつぶされた錆自体が粉々になり滑りやすくなるため...などと創造できるくらいですな。

 それはね...さん 回答どうもありがとうございます。 非常に納得いく説明だと思います。


 焼きハメという方法があるように、金属の穴は加熱すると広がるのが普通です。

 エンジニアじゃないでしょうけど さんも回答ありがとうございます。 これも納得です。
 事実ハーレーでも、エンジンが過熱した状態でマフラー取り付けボルトを締めこむと、エンジンが冷めてしまうと穴が小さくなり、緩める事が出来なくなってしまうというトラブルも有りますしね。 まさに焼きはめと言う原理だと思います。 

 ただ0.1t さんが言われるとおり、
「膨張すると、5円玉の外側と内側(穴側)両方に膨張するような気が・・・」と言われるのもなんだか分かります。 でもマフラーの話から考えても多分大きくなるのだろうとは思います。

 ではエンジン内部では暖まるとどのような状態となるのでしょうか?
� シリンダー内径は膨張して広がる。
� ピストン、ピストンリング外径も膨張して広がる。

 その結果シリンダーとピストンのクリアランスは大きくなる? それとも小さくなる?

 膨張係数の違いがカギとなるのだとは思いますがどうなのでしょう?
なんだか話がずれてきましたがご回答お願いいたします。
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From: まさ
Date: 2004/07/28(水) 16:04:02

>シリンダーとピストンのクリアランスは大きくなる? それとも小さくなる?

これは上に書いたようにシリンダーの外形に対する内径の比により決まります。筒状のものか、5円玉のようなものか、金属柱に小穴か。それからアルミシリンダーに鉄のスリーブを入れている場合なんかはその熱拡張率の割合も違うので複雑です。
ピストンは単純に外形が大きくなる方向でしょう。
計算もできますが、これだけ複雑なものは実測の方が簡単ではないでしょうか。
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From: こう
Date: 2004/07/28(水) 16:10:31

 書きこんでいる間に書きこみみありました。
まささんが言われる事、これまたよく分かります。 と言う事はネジの場所や大きさ、加熱の熱源などによって状況は変わると言う事でしょうか? 

 
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From: やはり科学離れが...
Date: 2004/07/28(水) 17:30:26

> 直径10センチの金属棒に直径1ミリの穴を開けたとします。
> これを加熱して中心の1ミリの穴は大きくなるでしょうか?

一様に加熱されれば、中心の穴は大きくなります。
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From: ステハン グロスマン
Date: 2004/07/28(水) 17:38:04

>それは状況によるので一概にはいえません。

何か秘密と書いたのはギャグのつもりでしたが、、、、
物理的に熱膨張で穴が小さくなることは無いです。
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From: ステハン グロスマン
Date: 2004/07/28(水) 17:46:08

>>シリンダーとピストンのクリアランスは大きくなる? それとも小さくなる?

アルミピストン、鉄シリンダーの場合、アルミの膨張係数が鉄の約2倍なので
クリアランスはきつくなります。
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From: まさ
Date: 2004/07/28(水) 21:08:39

そうですね、間違えました。
つい5円玉の話につられて適当なことを書いてしまいました。
これでは科学を生業としているものだなんてとてもいえませんね、恥ずかしい。
一様に熱せられた場合は確かにすべての原子の距離が相対的に広くなることを意味しますので、全く相似形のまま大きくなります。
そうすると当然穴も大きくなりますね。
わたしの勘違いは暖めた瞬間、熱が均一に伝わらなくて、応力が金属内部に生じるんじゃないか、と漠然と思ったからです。
完全に熱的に平行だったら、応力の存在はないのでわたしの間違いでした。
お騒がせしました。
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From: まさ
Date: 2004/07/28(水) 21:10:11

正解>熱的に平衡
間違い>熱的に平行
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From: 883
Date: 2004/07/28(水) 21:31:23

全体の中で私の5円玉だけが「気がします」なんですよね。
記憶違いかもしれないので、あまり気にしないでください。
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From: 本題に戻って...
Date: 2004/07/29(木) 08:40:52

熱膨張の僅かな違いから、ボルトとナット(側)の僅かな固着が
剥がれるために、ボルトが緩みやすくなります。木ネジの
例は、明らかにメス側を広げているためボルトの例えとは
やや違うように思われます。←ただ固着(もしあれば)が
剥がれるということで説明するなら同じ原理と言えるでしょう。

固着は、いわゆる「貼り付いた」状態になることです。
酸化物などがノリの役割をしたり、力が掛かることによって
パツパツに(俗な言い方で申し訳ないです)なったりすることで
摩擦が増えた状態になることと説明されます。
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From: こう
Date: 2004/07/30(金) 03:34:13

 皆さんご回答大変ありがとうございます。 私が今まで悩んでいたのは
「ナットを熱する事で熱膨張がおきるとナット内径が小さくなってボルトとのクリアランスが無くなり外れにくくなるのでは?」 と思ったからです。 

 皆さんの回答により穴は熱する事で大きくなるので、その心配は無いと言う事が理解できました。
 またハーレーに使われているようなサイズだとボルトを熱しようがナットを熱しようが別々に加熱する事は難しいのでそうこだわる必要は無いと言うふうにも解釈しました。 
 皆さんどうもありがとうございました。 一応解決とさせていただきます。 皆さんの回答により、自分の脳のしばらく使っていなかった部分を使ったような気がして、楽しかったです。
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From: 从*゜ー゜从またやん
Date: 2004/08/01(日) 13:17:06

トーチとかで暖めるとね ロックタイトが溶けるんだよね
塗ってあるトコ多いからね 有効だね
暖めるコトでボルトを緩めるってのは過熱する時間注意しないとね
コレは焼きバメしたベアリングとかカップリングを抜くのも同じだよね
相手まで暖まったら意味ないからね 基本的には過度な過熱はスキじゃないけどね 
工法ってやっぱ実績が大事だよね ほらステンのボルトがイイみたいなガセっぽいのトカあるし
ステンのボルトって実際 緩みやすいし 逆にカジリやすいじゃん
穴あけるのも硬いんじゃなくてねばっこいから明けにくいしさ



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