ボルトとは何ですか？構造、種類、応用をAからZまで

ボルトは、建設、機械工学、製造業で広く使用されている最も重要な締結部品の一つです。その小さなサイズにもかかわらず、ボルトは全体構造の安定性と耐荷重能力を確保する上で重要な役割を果たします。ボルトとは何か、その構造、一般的な種類、および技術要件に応じた適切なボルトの選び方を理解することで、建設の質を向上させ、プロジェクトのサービス寿命を延ばすのに役立ちます。以下の記事では、BMBスチールがボルトについてAからZまでの包括的な概要を案内します。

1. ボルトとは？構造的特徴

ボルトは円筒形の本体を持つ機械的締結具であり、外部スレッドが特徴であり、通常はナットと組み合わせて使用されます。ボルトの動作原理は、ボルトのスレッドとナットの間に生成される摩擦に基づいており、接続された部品をしっかりとクランプします。

構造的には、ボルトは2つの主要な部分で構成されています：

• ボルトヘッド：さまざまな形状があり、一般的には六角頭、六角ソケット頭、四角ネック付き丸頭、ハンマーヘッド、カウンターシンクヘッドなどがあります。
• ボルトシャンク：通常、円筒形で、全長または一部だけにヘリカルスレッドが走っています。

この設計のおかげで、ボルトは柔軟な組み立て、分解、調整を可能にし、構造ブロックやフレームワークシステムに部品を組み立て、接続、結合するために広く使用されています。さらに、ボルトには以下のような注目すべき特徴があります：

• ボルト接続は、引張り、曲げ、せん断、摩耗などのさまざまな荷重に耐えることができます。
• ボルトの取り付けまたは取り外しには、レンチ、調整スパナ、六角レンチ、トルクスレンチなどの特殊な工具が必要です。
• ボルトで接続された機械部品は、一般的にネジで接合されたものよりもより安全で信頼性があります。
• ボルトは、機械工学、組立、産業機器製造、交通インフラ、橋梁、建設などの分野で多様な使用要件を満たすために、さまざまなタイプで製造されています。

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2. 建設業界におけるボルトの用途

ボルトは、強力で信頼性のある接続を作成できる能力のおかげで、建設業界で重要な役割を果たしています。優れた耐荷重能力と幅広い種類を持つボルトは、さまざまな建設活動で広く使用されています。具体的には：

• 鋼構造を接続する。
• 基礎と上部構造を接続する。
• 機械および電気（M&E）システムや機器を設置する。
• 道路、橋、インフラプロジェクトを建設する。
• 仮設構造や足場を組み立てる。

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3. 一般的なボルトの種類

ボルトは、多様な実用的用途のニーズを満たすために、幅広い種類で製造されています。製造材料、強度グレード、形状、機能などに基づいて分類できます。以下は、今日の最も一般的なボルトの分類です。

3.1. 製造材料による分類

炭素鋼ボルト：これは、合理的なコストと優れた耐荷重能力のおかげで、最も一般的に使用されるタイプです。炭素鋼ボルトは、建設、機械工学、および構造組立での一般的な締結要件に適しています。

合金鋼ボルト：合金鋼は、強度、硬度、耐摩耗性を向上させるクロムやモリブデンなどの元素を補完します。合金鋼ボルトは、通常、高負荷能力と高圧抵抗を要求される用途で使用されます。

ステンレス鋼ボルト：ステンレス鋼ボルトは優れた耐腐食性を提供し、湿気の多い環境、化学物質への曝露、および屋外での用途に適しています。

3.2. 強度グレードによる分類

低強度ボルト (4.6, 5.6)：これらのボルトは、高い耐荷重能力を要求されない用途に適しており、軽設備の組立や補助構造に一般的に使用されます。

高強度ボルト (8.8, 10.9, 12.9)：高強度ボルトは、高い安全性と耐荷重能力が要求される重機構造や鋼構造で使用され、プレエンジニアリングされた鋼建物、橋、道路、産業プロジェクトに利用されます。

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3.3. 形状と機能による分類

六角ソケットボルト：優れた耐荷重能力を提供し、凹頭がきれいな取り付け面を作成し、建設中の障害を減少させます。

六角頭ボルト：最も一般的なボルトの種類で、締めやすく、多くの建設アプリケーションで引張りおよびせん断力に耐えることができます。

拡張ボルト：コンクリート表面に構造を固定するために使用され、手すり、ブラケット、重機の設置などに見られます。

化学アンカーボルト：化学接着剤と組み合わせて使用され、高い接着力を持ち、振動や環境条件の影響を受けにくい接続を作成します。

アンカーボルト：鋼柱、機械の基盤などの大型構造物をコンクリート基礎に固定するために使用されます。

アイボルト：持ち上げ、引く、またはホイスト作業を容易にするためにアイ形状のヘッドで設計されています。

バケットエレベーターボルト：特にコンベヤーやバケットエレベーターシステムで使用される材料ハンドリング業界向けの特殊なボルトです。

ダブルエンドボルト：両端にねじが切られ、機械や産業機器の組み立てで一般的に使用されます。

ワッシャー統合ボルト：使用中の締め付け性能を向上させるために、統合ワッシャーが設計されています。

シアボルト：ある限界までの力に耐えるように設計され、意図的に破損します。

ウイングボルト：工具なしで手動で締め付けや緩めができるウイング形状のヘッドを持っています。

Uボルト：パイプ、丸棒、またはケーブルを固定するために一般的に使用され、機械および電気システムや配管設置で広く使用されています。

4. ボルトとネジの違い

ボルトとネジは、日常生活と製造で広く使用される一般的な締結部品です。部品の組み立てや固定に重要な役割を果たしています。しかし、構造、使用方法、適用範囲の観点から、ボルトとネジには明らかな違いが多くあります。

5. ボルト選定の詳細ガイド

ボルト市場は、種類、サイズ、強度グレード、製造基準の観点から非常に多様です。前のセクションで、BMBスチールは、ボルトとは何かと最も一般的なボルトの種類を紹介しました。しかし、各特定の用途に適したボルトを選択するには、一定レベルの技術的理解が必要です。以下は、ボルトを正確かつ簡単に選択するための詳細なガイドです。

用途要件に基づいてボルトを選択する

最初で最も重要なステップは、ボルトの意図された使用を明確に特定することです。

機械部品、小型鋼フレーム、または機械部品の接続などの用途には、六角頭ボルトやソケットヘッドボルトなどのボルトが好まれることがよくあります。これらのボルトは、優れた引張強度を提供し、締め付けが容易です。

一方、柱ベース、機械基盤、コンクリート基盤、または補強コンクリート構造などの固定設置には、拡張ボルトや化学アンカーボルトなどの特殊なボルトを使用すべきです。これらのボルトは、コンクリートとの非常に強力な結合を提供し、振動に耐え、重い負荷に耐えることができ、土木および産業プロジェクトの両方に適しています。

材料に基づいてボルトを選択する

ボルトの材料は、耐久性、サービス寿命、および耐腐食性に直接影響を与えます。現在、ボルトは主に2つの材料グループ、炭素鋼とステンレス鋼から製造されています。

ステンレス鋼ボルトの一般的なグレードには、ステンレス鋼201、304、316があります。

• ステンレス鋼201はコストが低く、屋内環境や湿気にさらされる部分に適しています。
• ステンレス鋼304は、通常の環境条件下での良好な機械的強度と耐腐食性のおかげで広く使用されています。
• ステンレス鋼316は、特に化学または海洋環境での優れた耐腐食性を提供し、沿岸プロジェクト、食品業界、化学プラントに最適です。

炭素鋼ボルトの一般的な強度グレードには、4.8、5.6、8.8、10.9、12.9があり、ISO 898-1に基づいて製造されています。炭素鋼はステンレス鋼よりも耐腐食性が低いため、通常、これらのボルトは表面処理（電気亜鉛メッキ、熱浸漬亜鉛メッキ、ニッケルメッキなど）を施して酸化抵抗を高め、サービス寿命を延ばします。

製造基準に基づいてボルトを選択する

製造基準は、ボルトの寸法、公差、および精度を決定します。ベトナムでは、一般的に使用される基準にはDIN（ドイツ）、ISO（国際）、JIS（日本）、TCVN（ベトナム）があります。

• DIN基準に従って製造されたボルトは、特にDIN 931（部分ねじ付き六角ボルト）やDIN 933（完全スレッド付き六角ボルト）などが、ヨーロッパの機械工学で広く使用されています。
• ISO基準（ISO 4014やISO 4017など）は、異なる市場間での高い互換性を保証する国際化されたバージョンです。
• 日本のJIS B1180ボルトは厳しい公差要件を持ち、精密機械製造に適しています。
• TCVNボルトはISOまたはDIN基準に基づき開発されていますが、国内の製造条件に合わせて調整されており、ベトナムの建設プロジェクトや鋼構造に一般的に適用されています。

ボルトを選択する場合、関連するナット、平ワッシャー、スプリングワッシャーなどとの互換性を確保するために、プロジェクトに適用される基準を明確に特定することが重要です。正しい基準に準拠することは、技術的な安全を確保するだけでなく、取り付け、保守、および将来の交換を容易にします。

ボルトは、建設プロジェクト、鋼構造、産業組立システムにおける必須の機械的締結具です。ボルトとは何か、その構造、分類、用途を理解することは、設計および建設プロセスの両方の効率を向上させるのに役立ちます。

高精度かつ強い耐荷重能力を必要とするプロジェクトにおいては、適切なタイプのボルトを選択し、技術基準を厳格に遵守することが鍵となります。鋼構造ソリューションやプロジェクトに適した締結材料に関する相談が必要な場合は、BMBスチールが実務経験をもってお手伝いし、専門的な技術基準の遵守を保証します。