A ワイヤースレッドインサート は、ダイヤモンド形の断面を持つ高張力ステンレス鋼線 (通常はタイプ 304 または 316) で作られた螺旋状コイル状の締結デバイスです。あらかじめタップされた穴に挿入され、ほとんどの母材の強度を超える永久的な耐摩耗性の雌ねじが形成されます。インサートのバネ状の設計により、ねじ山の全長にわたって荷重を均等に分散することができ、せん断荷重を半径方向の「フープ応力」に変換して、優れた接合部の完全性を実現します。
もともと航空宇宙および自動車用途向けに開発されたワイヤースレッドインサートは、次の 2 つの主な機能を果たします。 損傷または剥がれたネジ山を修復する そして 柔らかい素材の補強糸 アルミニウム、マグネシウム、複合材など。仕上げ表面 (8 ～ 16 マイクロインチ) は非常に滑らかで、摩擦によるねじ山の浸食を実質的に排除し、耐食性を提供します。
ワイヤースレッドインサートの主な種類
ワイヤースレッドインサートは、ロック機構と取り付け方法に基づいて分類されます。主なタイプは次の 4 つです。
フリーランニング（標準）インサート
これらは最も一般的なタイプで、ボルトのサイズに一致する雌ねじを作成する本質的にらせん状のコイル スプリングです。ロック機能のないスムーズなフリーランニングスレッドを提供します。 以下に最適: 頻繁に組み立て/分解が必要で振動が少ない汎用用途。
ネジロックインサート
これらのインサートは、おねじに半径方向の圧力を加える 1 つまたは複数の多角形のグリップ コイルを備えており、振動や衝撃による緩みを防ぐために卓越トルクを生成します。ロックワッシャーやネジロックコンパウンドなどの追加のロック機構が不要になります。 以下に最適: エンジン、機械、航空宇宙用途などの高振動環境。
タング付きインサート
コイルの一端に小さなタング（取り付けハンドル）を備えたオリジナルデザイン。タングは取り付けツールと噛み合うため、取り付け後に切り離す必要があります。 利点: 低コスト、確立された信頼性。 短所: 折れたタングから異物破片 (FOD) が発生するリスクがあり、止まり穴からの回収が必要です。
タングレスインサート
タングの代わりに両端にドライブノッチを備えた最新のイノベーションです。これらのインサートは、部品を折ることなく取り付けおよび取り外しができるため、FOD リスクが完全に排除されます。 利点: 再利用可能で迅速な取り付けが可能で、タングの回収が不要で、重要な航空宇宙およびクリーンルーム用途に最適です。 利用可能な地域: フリーランニング構成とネジロック構成の両方。
| タイプ | ロック機能 | インストール | FOD リスク | 最優秀アプリケーション |
|---|---|---|---|---|
| フリーランニング | なし | タングドまたはタングレス | 低～中 | 総会 |
| ネジロック式 | ラジアルグリップコイル | タングドまたはタングレス | 低～中 | 高振動環境 |
| 鋭い | さまざま | タングの切断が必要 | 中～高 | コスト重視のアプリケーション |
| タングレス | さまざま | ブレークオフは必要ありません | なし | 航空宇宙、重要なシステム |
適切なモデルの選択方法
正しいワイヤスレッドインサートを選択するには、次の 4 つの重要なパラメータを考慮する必要があります。
ねじのサイズとピッチ
インサートをボルトの仕様に合わせます (メートル法: M2 ～ M39、インチ法: UNC/UNF #2 ～ 1/2 インチ以上)。インサートは、ファスナーの呼び径とねじピッチ (並目または細目) の両方に一致する必要があります。
インサートの長さ
インサートの長さはねじ直径 (D) の倍数として指定されます。
- 1.0D: 最小のかみ合い、狭いスペースに最適
- 1.5D: ほとんどの用途に適した標準の長さ
- 2.0D ～ 3.0D: 高負荷または重要な用途向けの最大の強度
材料の選択
標準インサートは以下から製造されています 304ステンレス鋼 (AISI 304、引張強度 200,000 psi まで加工硬化)。特殊なアプリケーションの場合:
- 316 ステンレス鋼: 海洋/化学環境向けの耐食性の向上
- インコネル X-750: 高温用途 (最大 550°C/1022°F)
- リン青銅： 耐かじり性や耐火花性の低減が必要な用途
表面処理
オプションのコーティングにより、特定の条件下でのパフォーマンスが向上します。
- ドライフィルム潤滑剤 (MolyLube): 高トルク用途での摩擦を軽減し、高温耐性を発揮します。
- カドミウムまたはニッケルメッキ: 耐食性に優れ、取り付け時のカジリを防止します。
- 銀メッキ： 極端な温度での用途でも、糸のかじりを軽減します
必要なインストールツール
ワイヤースレッドインサートを完全に取り付けるには、次の特殊なツールが必要です。
| ツール | 機能 | 仕様に関する注記 |
|---|---|---|
| STI（ねじインサート）タップ | インサート用の雌ねじを作成します | 標準タップよりピッチ径が大きいため、インサートのサイズは正確に一致する必要があります |
| コアホールドリルビット | タップ加工前に下穴をあけます | インサートのサイズに応じた直径。公差は許可されません |
| 挿入ツール（プリワインダー） | ねじ穴に挿入する風 | 手動、電動、または空気圧。捕捉または非捕捉マンドレルのタイプ |
| タングブレイクツール | 取り付け後にタングを取り外します | 小さいサイズの場合はパンチとハンマー (200g)。大型の特殊なブレークオフツール |
| 皿穴 | リードイン面取りを作成します | 深さ ≤ 0.4 × ピッチ;インサートねじ山交差を防止 |
| ねじプラグゲージ | 完成したねじの精度を確認します | 品質管理用のゴー/ノーゴーゲージ |
| 抽出ツール | 損傷したインサートを取り外します | 修理または交換のシナリオに必要 |
電動工具のオプション: 大量生産の場合、空気圧式または電動式の取り付けツールは、調整可能な深さ制限と自動反転機能により、一貫した取り付け深さを提供します。
正しいインストール手順
適切な取り付けは正確な手順に従います 5 つのステップのシーケンス 。この手順からの逸脱は、挿入失敗の主な原因です。
ステップ 1: 穴あけ
指定された STI ドリルビットを使用して、正しい直径と深さに穴を開けます。 重要な要件: 穴あけの深さは、インサートの取り付けの深さを少なくとも 1 ～ 2 ネジ分超える必要があります。穴はテーパー状であってはなりません。切りくずは完全に除去する必要があり、止まり穴の場合は特に重要です。
ステップ 2: 皿穴加工
穴の入口に皿穴を付けて、ねじ山が交差するのを防ぎ、インサートの導入を提供します。 最大皿穴深さ: 0.4 × ピッチ。 過剰な皿穴はインサートの保持力を損ないます。
ステップ3：タッピング（STIタップ）
指定された STI タップを使用してねじを切ります。これにより、インサートの外径に合わせて標準タップよりも大きなピッチ径が作成されます。スルーホールの場合、タップ深さはインサート長さを超える必要があります。止まり穴の場合は、タップの破損を防ぐために制御された力を使用してください。 ネジ山を徹底的に掃除する インサートの取り付け前に圧縮空気 (止まり穴用のラジアル ノズル) を使用します。
ステップ 4: インストールを挿入する
インサートを取り付けツールに取り付け、タング (タング付きインサートの場合) またはドライブ ノッチ (タングなしの場合) にはめ込みます。ツールを回転させてインサートをタップ穴に巻き付けます。 インサートが表面から 0.25 ～ 0.75 ネジの位置で停止します。 過剰な軸方向の力を加えないでください。「横ねじ」やインサートの損傷が発生する可能性があります。
ステップ 5: タングの取り外し (タング付きインサートのみ)
貫通穴の場合: タング ブレーク ツール (パンチ) をタングの上に置き、ツールのもう一方の端を工具で打ちます。 200gハンマー ハギを切り落とすこと。止まり穴の場合: ラジオペンチまたは引き抜き工具を使用して、壊れたタングを取り出します。完成したねじが仕様 (通常 ISO 2/6H 公差) を満たしていることをねじプラグ ゲージで確認します。
適合する材質
ワイヤースレッドインサートは事実上すべてのエンジニアリング材料と互換性があり、特に柔らかい基材に利点があります。
軟金属（主な用途）
- アルミニウム合金: 最も一般的な用途。鋳造および鍛造アルミニウムのねじ山剥離を防止します
- マグネシウム合金: 軽量の航空宇宙および自動車部品に不可欠
- 銅と青銅: より柔らかい非鉄金属に耐摩耗性を提供します
- チタン： 互換性がありますが、一次補強ではなくねじ山修復によく使用されます。
鉄金属
鋼（十分なねじ強度を備えている）ではあまり必要とされませんが、インサートは以下の用途に使用されます。 鋳鉄 そして ダクタイル鋳鉄 耐摩耗性と スチール ネジ部の磨耗を防ぐために頻繁に組み立て/分解を必要とする用途に適しています。
非金属材料
に効果的です 熱可塑性プラスチック、熱硬化性樹脂、複合材料 (カーボンファイバー、グラスファイバー) 直接糸が剥がれやすい場所。インサートの半径方向の圧力により、脆性材料に亀裂を引き起こす応力集中を生じさせることなく、機械的なロックが形成されます。
材料硬度のガイドライン: インサートは母材の硬度が以下の場合に最も効果を発揮します。 30 HRC (ロックウェル C) 。より硬い材料では、インサートは強度の向上ではなく、耐食性とねじの寿命の延長を提供します。
締めすぎと破損への対処
インストールに失敗した場合は、スレッドの整合性を復元するための体系的な修復が必要です。
締めすぎたインサートの取り外し
インサートが締めすぎたり、正しく装着されていない場合は、専用の工具を使用してください。 抽出ツール 。ツールチップをインサートコイルに挿入し、しっかりと押し込み、回転させます 反時計回り インサートを元に戻します。頑固なケースの場合は、浸透性オイルを塗布し、抽出する前に浸してください。
破損したインサートの取り外し
取り付け中にインサートが破損した場合:
- ドリルビットを使用して破損したインサートを穴あけします。 STIタップドリルのサイズより若干小さい 親スレッドの損傷を避けるため
- タップ抽出器またはイージーアウトツールを使用して、残ったコイルの破片を除去します。
- タップ穴に損傷がないか検査します。ねじ山が損傷した場合は、ドリルで次の大きなインサート サイズに加工するか、ソリッド ブッシング インサート (Keensert) を使用して修理します。
防止策
締めすぎを防ぐには:
- トルク制限のある取り付けツールまたはプリセット トルク レンチを使用してください。
- インサートが挿入されたらインストールを停止します。 表面下の 0.25 ～ 0.75 ネジ山 —決して面一にしたりはみ出したりしないでください
- 設置前にタップの深さが十分であることを確認してください。深さが不十分な場合、「底つき」やコイルの歪みが発生します。
- タッピング中は適切な潤滑剤を使用して、チップの固着の原因となるかじりを防止してください。
よくある質問
ワイヤースレッドインサートは再利用できますか?
タングレスインサートは取り外して何度も再利用可能 損傷なし。タング付きインサートは技術的には取り外すことができますが、タングが折れてしまうと再利用が困難になります。頻繁なメンテナンスが必要な用途では、最初からタングレスインサートをご指定ください。
インサートを使用したねじ穴の強度はどの程度ですか?
ワイヤースレッドインサートが正しく取り付けられていると、次のようなスレッドが提供されます。 元の母材糸よりも 20% 強い 張力に強く、せん断力にも大幅に優れています。標準タップ穴の最初の 2 ～ 3 ねじ山に集中するのに対し、インサート全長にわたる荷重の分布により、主な強度上の利点が得られます。
インサートはボルトのトルク仕様に影響しますか?
ネジロックインサートには次のものが必要です より高い取り付けトルク (通常、標準の 1.5 ～ 2 倍) グリップ コイルからの支配的なトルクによるものです。フリーランニングインサートは標準トルク値を使用します。トルクが不足すると緩みが発生する可能性があり、トルクが過剰になるとボルトが破損する危険性があるため、必ずインサートメーカーの仕様を確認してください。
ワイヤースレッドインサートは標準化されていますか?
はい、ほとんどのインサートは次の規格に準拠しています。 DIN 8140 (ヨーロッパ)、 NASM 21209 (航空宇宙)、または MS21209 (軍規格)。この標準化により、インサート、タップ、取り付けツールのメーカー間の互換性が保証されますが、重要な用途については検証が推奨されます。
止まり穴にインサートを取り付けることはできますか?
はい、タングインサートとタングレスインサートの両方が止まり穴で使用できます。 止まり穴のタング インサートの場合、穴の深さがインサートの全長とタングのブレークオフ クリアランスを加えたものに対応していることを確認してください。タングレスインサートは、キャビティ内に緩んだタングが残るリスクを排除するため、止まり穴の場合に特に有利です。
インサートの「空回り」や抜けの原因は何ですか?
親穴に回転を挿入すると、 ラジアル圧力が不十分です 、通常は、(1) 不適切な STI タップ サイズによりねじが大きすぎる、(2) 最小硬度/せん断強度を下回る材料に取り付け、または (3) 負荷に対して短すぎるインサート長を使用したことが原因で発生します。修復するには、ドリルで穴を開けて大きなインサートを取り付けるか、キーロック式ソリッドインサートに切り替える必要があります。
