JP2607737B2 - 耐熱ボルト - Google Patents
耐熱ボルトInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は真空炉、非酸化雰囲気炉、高温高圧プレス
機、宇宙機器などの非酸化雰囲気での高温の条件下にさ
らされる構造物の部品を締結する耐熱ボルトに関するも
のである。
機、宇宙機器などの非酸化雰囲気での高温の条件下にさ
らされる構造物の部品を締結する耐熱ボルトに関するも
のである。
従来の技術 従来、真空炉あるいは窒素やアルゴンを利用した雰囲
気炉あるいはセラミック超硬合金を製造する際に用いる
高温高圧プレス機などは、発熱体および内部構造物は耐
熱材料で作られている。これらを締結するのに、人造黒
鉛によるボルトが使われているが、引張強度が小さく衝
撃強度が低いため折損が多く、且つ締結力も小さく、事
故の原因となっていた。しかるに最近は炉が大型となっ
て各部品の重量も大きくなり、強度のあるボルト材が要
望されるに至った。
気炉あるいはセラミック超硬合金を製造する際に用いる
高温高圧プレス機などは、発熱体および内部構造物は耐
熱材料で作られている。これらを締結するのに、人造黒
鉛によるボルトが使われているが、引張強度が小さく衝
撃強度が低いため折損が多く、且つ締結力も小さく、事
故の原因となっていた。しかるに最近は炉が大型となっ
て各部品の重量も大きくなり、強度のあるボルト材が要
望されるに至った。
上記のような問題を改善するために近年開発された炭
素繊維強化炭素複合材（以下CFRCという）は一般的に人
造黒鉛に比べ引張強度が約10倍、衝撃強度が約５倍と著
しく高性能であり、高温に耐える高性能のボルトの材料
として注目されている。
素繊維強化炭素複合材（以下CFRCという）は一般的に人
造黒鉛に比べ引張強度が約10倍、衝撃強度が約５倍と著
しく高性能であり、高温に耐える高性能のボルトの材料
として注目されている。
このようなCFRCは炭素繊維の織物の表面、あるいは１
本の炭素繊維の糸または多数にシート状に並べた炭素繊
維の表面を炭素結合剤となるべきピッチあるいは熱硬化
性樹脂で被覆し、得られたシートを積み重ねて積層物を
形成させた後、これを加熱加圧して硬化物を作り、次い
で非酸化性雰囲気で1000℃以上の温度で焼成する。その
際、樹脂が熱分解し、水、アミン、炭化水素の形でガス
化し、多孔な組織になるため、さらに樹脂液中に浸漬
し、真空、加圧などにより含浸し焼成するという工程を
繰り返し、緻密化する〔特開昭63−242967号公報参
照〕。このようにして作られたCFRCによるボルトは線膨
張係数が一般人造黒鉛の線膨張係数に比べて小さい。従
って第１図に示す如く人造黒鉛材による板1aおよび1bを
CFRCのボルト２およびナット3a,3bにより締結し昇温す
ると、ボルトの締結による引張荷重に加えて温度が上昇
するに従いCFRCのボルトより人造黒鉛材による板が大き
く膨張しようとするため、CFRCのボルトに引張荷重が加
わる。従って最初室温で確実に締結されていたのにかか
わらず、昇温して室温に戻したとき切断されたりゆるん
で締結の用をなさないなどの問題が生じていた。またね
じ部が基材層間剥離により欠けて破片が喰い込むのを防
ぎ、締結時にねじ山に対するせん断応力、軸方向の引張
り力や圧迫力を考慮したCFRCのボルト〔実開昭63−4901
3号公報参照〕は締結後昇温により熱膨張による引張荷
重による切断や塑性変形があるため、実用化が困難であ
った。
本の炭素繊維の糸または多数にシート状に並べた炭素繊
維の表面を炭素結合剤となるべきピッチあるいは熱硬化
性樹脂で被覆し、得られたシートを積み重ねて積層物を
形成させた後、これを加熱加圧して硬化物を作り、次い
で非酸化性雰囲気で1000℃以上の温度で焼成する。その
際、樹脂が熱分解し、水、アミン、炭化水素の形でガス
化し、多孔な組織になるため、さらに樹脂液中に浸漬
し、真空、加圧などにより含浸し焼成するという工程を
繰り返し、緻密化する〔特開昭63−242967号公報参
照〕。このようにして作られたCFRCによるボルトは線膨
張係数が一般人造黒鉛の線膨張係数に比べて小さい。従
って第１図に示す如く人造黒鉛材による板1aおよび1bを
CFRCのボルト２およびナット3a,3bにより締結し昇温す
ると、ボルトの締結による引張荷重に加えて温度が上昇
するに従いCFRCのボルトより人造黒鉛材による板が大き
く膨張しようとするため、CFRCのボルトに引張荷重が加
わる。従って最初室温で確実に締結されていたのにかか
わらず、昇温して室温に戻したとき切断されたりゆるん
で締結の用をなさないなどの問題が生じていた。またね
じ部が基材層間剥離により欠けて破片が喰い込むのを防
ぎ、締結時にねじ山に対するせん断応力、軸方向の引張
り力や圧迫力を考慮したCFRCのボルト〔実開昭63−4901
3号公報参照〕は締結後昇温により熱膨張による引張荷
重による切断や塑性変形があるため、実用化が困難であ
った。
発明が解決しようとする課題 本発明はこのような課題を解決するものでCFRCのボル
トと締結する相手材との膨張係数の差によりボルトが塑
性変形したり切断したりすることなく昇温後も充分な締
結力を維持するCFRCのボルトを提供することを目的とす
るものである。
トと締結する相手材との膨張係数の差によりボルトが塑
性変形したり切断したりすることなく昇温後も充分な締
結力を維持するCFRCのボルトを提供することを目的とす
るものである。
課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明は、炭素繊維による
経糸、緯糸からなる織物状シートを集積するか、または
一方向に炭素繊維を配列したシートを炭素繊維が直交す
るように交互に方向を変えて集積して作られた炭素繊維
強化炭素複合材（CFRC）からなり、シート面に平行な炭
素繊維からなる糸をボルトの軸心方向に配置し、ボルト
の軸心方向に垂直な方向の断面積が（１）式を満足する
ものである。
経糸、緯糸からなる織物状シートを集積するか、または
一方向に炭素繊維を配列したシートを炭素繊維が直交す
るように交互に方向を変えて集積して作られた炭素繊維
強化炭素複合材（CFRC）からなり、シート面に平行な炭
素繊維からなる糸をボルトの軸心方向に配置し、ボルト
の軸心方向に垂直な方向の断面積が（１）式を満足する
ものである。
但し、A1＝CFRCのボルトのねじの谷部の断面積 cm2 A2＝ナットまたはワッシャーが締結物に接する面積 cm
2 Ｃ＝CFRCのボルトの線膨張係数とそれで締結する物の線
膨張係数の差 ／゜K E1＝CFRCのボルトの引張弾性係数 kg/cm2 E2＝CFRCのボルトで締結する物の圧縮弾性係数 kg/cm2 σ＝CFRCの引張強度 kg/cm2 Ｇ＝ボルトにかかる締結力 kg Ｔ＝昇温度 ℃ β＝係数 0.7〜2.5 前記CFRCに用いる炭素繊維は炭素質炭素繊維でも黒鉛
質炭素繊維の何れでも良く、またアクリルニトリル系、
レイヨン系、ピッチ系、リグニン系あるいは熱硬化性樹
脂系の炭素繊維の何れでも用いることができる。
2 Ｃ＝CFRCのボルトの線膨張係数とそれで締結する物の線
膨張係数の差 ／゜K E1＝CFRCのボルトの引張弾性係数 kg/cm2 E2＝CFRCのボルトで締結する物の圧縮弾性係数 kg/cm2 σ＝CFRCの引張強度 kg/cm2 Ｇ＝ボルトにかかる締結力 kg Ｔ＝昇温度 ℃ β＝係数 0.7〜2.5 前記CFRCに用いる炭素繊維は炭素質炭素繊維でも黒鉛
質炭素繊維の何れでも良く、またアクリルニトリル系、
レイヨン系、ピッチ系、リグニン系あるいは熱硬化性樹
脂系の炭素繊維の何れでも用いることができる。
本発明に用いられる炭素繊維からなるシートとしては
織物、編物、不織布、多くの長繊維を平行に並べたプリ
プレグを含む。
織物、編物、不織布、多くの長繊維を平行に並べたプリ
プレグを含む。
ボルトに使用するCFRCを製造する際の好ましい手順は
炭素繊維による織物にフェノール樹脂を含浸し、金型に
合わせて裁断し、それを数十枚〜数百枚重ねて100kg/cm
2以上の加圧と120℃〜200℃の加温により炭素繊維強化
樹脂複合材を作る。これを真空または窒素ガス、アルゴ
ンガスなどの非酸化雰囲気で約1000℃に焼成し、それに
ピッチまたはフェノール樹脂、フラン樹脂を含浸する。
この焼成含浸を数回繰り返し、用途によっては2000℃以
上にして黒鉛化する。一般にCFRCは材料や製造方法など
により機械特性も線膨張係数も異なる。炭素繊維のシー
トに垂直方向の線膨張係数は一般炭素材料と殆ど同程度
で５〜６×10-6/゜Kあるが、炭素繊維の方向に対しては
1.5×10-6/゜Kと人造黒鉛に比べて小さい。機械的強度
も炭素繊維シートに垂直な方向は一般炭素材料よりも弱
い。CFRCによる高温用ボルトはその軸方向を炭素繊維の
方向と同じにすることによりボルトに必要な引張強度を
高くすることができるためこれが望ましい。即ち、ボル
トにしたときCFRCの高い引張強度を利用するため炭素繊
維の方向に使うことは線膨張係数が人造黒鉛に比べて小
さい方向を利用することになる。
炭素繊維による織物にフェノール樹脂を含浸し、金型に
合わせて裁断し、それを数十枚〜数百枚重ねて100kg/cm
2以上の加圧と120℃〜200℃の加温により炭素繊維強化
樹脂複合材を作る。これを真空または窒素ガス、アルゴ
ンガスなどの非酸化雰囲気で約1000℃に焼成し、それに
ピッチまたはフェノール樹脂、フラン樹脂を含浸する。
この焼成含浸を数回繰り返し、用途によっては2000℃以
上にして黒鉛化する。一般にCFRCは材料や製造方法など
により機械特性も線膨張係数も異なる。炭素繊維のシー
トに垂直方向の線膨張係数は一般炭素材料と殆ど同程度
で５〜６×10-6/゜Kあるが、炭素繊維の方向に対しては
1.5×10-6/゜Kと人造黒鉛に比べて小さい。機械的強度
も炭素繊維シートに垂直な方向は一般炭素材料よりも弱
い。CFRCによる高温用ボルトはその軸方向を炭素繊維の
方向と同じにすることによりボルトに必要な引張強度を
高くすることができるためこれが望ましい。即ち、ボル
トにしたときCFRCの高い引張強度を利用するため炭素繊
維の方向に使うことは線膨張係数が人造黒鉛に比べて小
さい方向を利用することになる。
他方人造黒鉛とCFRCの線膨張係数は温度により変化
し、一例を示すと第１表に示す通りである。
し、一例を示すと第１表に示す通りである。
次に本発明について詳しく述べると、第１図に示すよ
うにCFRCのボルトとナット3a,3bで耐熱材料からなる板1
a,1bを締結した状態において、板1a,1bを固定するに必
要な力が上記（１）式のＧである。CFRCの線膨張係数が
小さく耐熱材料（板1a,1b）の線膨張係数が大きいと、
温度を上げるに従いCFRCのボルトは、ナットの接面A2に
よりCFRC自身の熱膨張以上に伸ばされる。一方、耐熱材
料自身の熱膨張はCFRCのボルトとナットにより制約さ
れ、充分に伸びない。そのためCFRCには締結力Ｇに加え
てCFRCと耐熱材料との膨張差の力がかかり、CFRCの引張
弾性係数および耐熱材料の圧縮弾性係数に基づき弾性変
形内でとどめうるボルトの強さが必要となる。また、ナ
ットの接面A2が大きければボルトにかかる力が大きくな
る。それぞれの要因を考慮して（１）式に従うのが最適
である。
うにCFRCのボルトとナット3a,3bで耐熱材料からなる板1
a,1bを締結した状態において、板1a,1bを固定するに必
要な力が上記（１）式のＧである。CFRCの線膨張係数が
小さく耐熱材料（板1a,1b）の線膨張係数が大きいと、
温度を上げるに従いCFRCのボルトは、ナットの接面A2に
よりCFRC自身の熱膨張以上に伸ばされる。一方、耐熱材
料自身の熱膨張はCFRCのボルトとナットにより制約さ
れ、充分に伸びない。そのためCFRCには締結力Ｇに加え
てCFRCと耐熱材料との膨張差の力がかかり、CFRCの引張
弾性係数および耐熱材料の圧縮弾性係数に基づき弾性変
形内でとどめうるボルトの強さが必要となる。また、ナ
ットの接面A2が大きければボルトにかかる力が大きくな
る。それぞれの要因を考慮して（１）式に従うのが最適
である。
βが0.7以下ではボルトは破断する。また、CFRCの引
張強度のバラツキが平均値に対し±50％あることがあ
り、且つあまりβを大きくすることは不経済であるので
0.7〜2.5の範囲が適当である。
張強度のバラツキが平均値に対し±50％あることがあ
り、且つあまりβを大きくすることは不経済であるので
0.7〜2.5の範囲が適当である。
作用 上記の構成により、異種材質の組み合わせで生じる熱
膨張の差によるボルトの損傷を弾性率、強度を考慮した
ボルトの断面積を選ぶことにより防止することができる
ので、炭素繊維強化炭素複合材のボルトが高温条件で使
用する構造物の強固な締結を可能にした。
膨張の差によるボルトの損傷を弾性率、強度を考慮した
ボルトの断面積を選ぶことにより防止することができる
ので、炭素繊維強化炭素複合材のボルトが高温条件で使
用する構造物の強固な締結を可能にした。
実施例 以下、本発明の実施例について説明する。
実施例１ ポリアクリルニトリル系炭素長繊維による目付け300g
r/m2の平織組織の織物〔東邦レーヨン（株）製〕にフェ
ノール樹脂〔住友デュレズ（株）製〕を50％含浸し、20
0×200m/mの寸法にて120枚裁断し、積み重ねて金型に入
れ、100kg/cm2170℃の条件でホットプレスにて加熱加圧
した。その後真空炉にて2000℃に焼成し、焼き上ったも
のをフェノール樹脂50％、メタノール50％の液に入れ、
真空にした後、10kg/cm2で加圧含浸した。そして５回の
焼成含浸を繰り返して厚み30m/m、長さ200m/m、幅200m/
mの炭素繊維強化炭素複合材を作成した。このようにし
て作ったCFRCの引張強度は1500kg/cm2で、引張弾性率は
６×105kg/cm2、線膨張係数は300℃で1.5×10-6/゜K、1
300℃で2.1×10-6/゜Kであった。また、このCFRCで作っ
たボルトで締結しようとしている人造黒鉛〔（株）エス
イーシー製MGY〕の圧縮弾性率は１×105kg/cm2で、線膨
張係数は300℃で4.5×10-6、1300℃で5.4×10-6であっ
た。前記（１）式において、 A2＝ナットの接面積 7.1cm2 Ｃ＝CFRCと人造黒鉛との線膨張係数の差 3.3×10-6/゜
K E1＝CFRCの引張弾性係数 ６×105kg/cm2 E2＝人造黒鉛の圧縮弾性係数 １×105kg/cm2 σ＝CFRCの引張強度 1500kg/cm2 Ｇ＝ボルトにかかる締結力 3500kg Ｔ＝昇温度 1300℃ β＝係数 0.7 としたとき、A1は2.72cm2となった。そこで本実施例に
おいて、旋盤でこの板から長さ100m/mで、Ｍ−27ピッチ
3.0m/m、外径27m/m、谷の径23.75m/m、谷部の断面積4.4
3cm2の円形断面の並目ねじを作った。そして、人造黒鉛
〔（株）エスイーシー製MGY〕で作った厚み40m/mの板を
２枚重ねてこれをCFRCのボルトと１辺が35.8m/mの正方
形のA2が7.1cm2になるナットで締結し、3500kgの荷重を
かけて1300℃に昇温し、２時間維持して室温にした。ボ
ルトの損傷状態を調べたところ、伸びたり折損したりす
ることは全くなかった。
r/m2の平織組織の織物〔東邦レーヨン（株）製〕にフェ
ノール樹脂〔住友デュレズ（株）製〕を50％含浸し、20
0×200m/mの寸法にて120枚裁断し、積み重ねて金型に入
れ、100kg/cm2170℃の条件でホットプレスにて加熱加圧
した。その後真空炉にて2000℃に焼成し、焼き上ったも
のをフェノール樹脂50％、メタノール50％の液に入れ、
真空にした後、10kg/cm2で加圧含浸した。そして５回の
焼成含浸を繰り返して厚み30m/m、長さ200m/m、幅200m/
mの炭素繊維強化炭素複合材を作成した。このようにし
て作ったCFRCの引張強度は1500kg/cm2で、引張弾性率は
６×105kg/cm2、線膨張係数は300℃で1.5×10-6/゜K、1
300℃で2.1×10-6/゜Kであった。また、このCFRCで作っ
たボルトで締結しようとしている人造黒鉛〔（株）エス
イーシー製MGY〕の圧縮弾性率は１×105kg/cm2で、線膨
張係数は300℃で4.5×10-6、1300℃で5.4×10-6であっ
た。前記（１）式において、 A2＝ナットの接面積 7.1cm2 Ｃ＝CFRCと人造黒鉛との線膨張係数の差 3.3×10-6/゜
K E1＝CFRCの引張弾性係数 ６×105kg/cm2 E2＝人造黒鉛の圧縮弾性係数 １×105kg/cm2 σ＝CFRCの引張強度 1500kg/cm2 Ｇ＝ボルトにかかる締結力 3500kg Ｔ＝昇温度 1300℃ β＝係数 0.7 としたとき、A1は2.72cm2となった。そこで本実施例に
おいて、旋盤でこの板から長さ100m/mで、Ｍ−27ピッチ
3.0m/m、外径27m/m、谷の径23.75m/m、谷部の断面積4.4
3cm2の円形断面の並目ねじを作った。そして、人造黒鉛
〔（株）エスイーシー製MGY〕で作った厚み40m/mの板を
２枚重ねてこれをCFRCのボルトと１辺が35.8m/mの正方
形のA2が7.1cm2になるナットで締結し、3500kgの荷重を
かけて1300℃に昇温し、２時間維持して室温にした。ボ
ルトの損傷状態を調べたところ、伸びたり折損したりす
ることは全くなかった。
比較例１ ボルトを作るのに実施例１に示すCFRCの材料を使用し
た。またこのCFRCで作ったボルトで締結しようとしてい
る人造黒鉛も実施例１に示すものと同じ材料を使用し
た。
た。またこのCFRCで作ったボルトで締結しようとしてい
る人造黒鉛も実施例１に示すものと同じ材料を使用し
た。
実施例１に示すのと同じ条件、即ち A2＝ナットの接面積 7.1cm2 Ｃ＝CFRCと人造黒鉛との線膨張係数の差 3.3×10-6/゜
K E1＝CFRCの引張弾性係数 ６×105kg/cm2 E2＝人造黒鉛の圧縮弾性係数 １×105kg/cm2 σ＝CFRCの引張強度 1500kg/cm2 Ｇ＝ボルトにかかる締結力 3500kg Ｔ＝昇温度 1300℃ β＝係数 0.7 で、Ｍ−20ピッチ2.5m/m、谷径17.294m/m、谷部の断面
積2.35cm2の並目ねじを持つボルトを作った。そこで、
人造黒鉛で作った厚み40m/mの板を２枚重ねてこれをCFR
Cのボルトと１辺が32m/mの正方形のA2が7.1cm2になるナ
ットで3500kgの締結力で締結し、実施例１と同様に1300
℃に昇温し２時間維持して室温にした。そして、ボルト
の損傷状態を調べたところ、ボルトは切断していた。即
ち（１）式によればA1は少なくとも2.72cm2必要であっ
たにもかかわらず、2.35cm2しかなかったためである。
K E1＝CFRCの引張弾性係数 ６×105kg/cm2 E2＝人造黒鉛の圧縮弾性係数 １×105kg/cm2 σ＝CFRCの引張強度 1500kg/cm2 Ｇ＝ボルトにかかる締結力 3500kg Ｔ＝昇温度 1300℃ β＝係数 0.7 で、Ｍ−20ピッチ2.5m/m、谷径17.294m/m、谷部の断面
積2.35cm2の並目ねじを持つボルトを作った。そこで、
人造黒鉛で作った厚み40m/mの板を２枚重ねてこれをCFR
Cのボルトと１辺が32m/mの正方形のA2が7.1cm2になるナ
ットで3500kgの締結力で締結し、実施例１と同様に1300
℃に昇温し２時間維持して室温にした。そして、ボルト
の損傷状態を調べたところ、ボルトは切断していた。即
ち（１）式によればA1は少なくとも2.72cm2必要であっ
たにもかかわらず、2.35cm2しかなかったためである。
実施例２ ボルトを作るのに実施例１に示すCFRCの材料を使用し
た。またこのCFRCで作ったボルトで締結しようとする人
造黒鉛は実施例１に比べ線膨張係数の小さい材料
〔（株）エスイーシー製NSG〕を使用した。
た。またこのCFRCで作ったボルトで締結しようとする人
造黒鉛は実施例１に比べ線膨張係数の小さい材料
〔（株）エスイーシー製NSG〕を使用した。
A2＝ナットの接面積 12.86cm2 E1＝CFRCの引張弾性係数 ６×105kg/cm2 E2＝人造黒鉛の圧縮弾性係数 １×105kg/cm2 σ＝CFRCの引張強度 1500kg/cm2 Ｇ＝ボルトにかかる締結力 2000kg Ｔ＝昇温度 1500℃ β＝係数 0.7 但し、CFRCと人造黒鉛〔（株）エスイーシー製NSG〕
との線膨張係数は実施例１に比べて小さく、Ｃ＝1.5×1
0-6/゜Kであった。
との線膨張係数は実施例１に比べて小さく、Ｃ＝1.5×1
0-6/゜Kであった。
（１）式でA1は1.64cm2となった。そこで本実施例に
おいて、実施例１のCFRCの材料で比較例１と同じ寸法の
Ｍ−20 ピッチ2.5m/m、谷径17.294m/m、谷部の断面積
2.35cm2の並目ねじを持つボルトを作り40m/mの厚みの線
膨張係数の小さい人造黒鉛からなる板２枚を40m/mの一
辺を持つA2＝12.86cm2の厚み15m/mのナットで締結力200
0kgで締結した。そして1500℃に昇温し、２時間維持し
て室温にした。ボルトの損傷状態を調べたところ、伸び
たり折損したりすることは全くなかった。
おいて、実施例１のCFRCの材料で比較例１と同じ寸法の
Ｍ−20 ピッチ2.5m/m、谷径17.294m/m、谷部の断面積
2.35cm2の並目ねじを持つボルトを作り40m/mの厚みの線
膨張係数の小さい人造黒鉛からなる板２枚を40m/mの一
辺を持つA2＝12.86cm2の厚み15m/mのナットで締結力200
0kgで締結した。そして1500℃に昇温し、２時間維持し
て室温にした。ボルトの損傷状態を調べたところ、伸び
たり折損したりすることは全くなかった。
比較例２ 実施例１に示すCFRCの材料で繊維の方向に長さ100m/m
で、厚み20m/m、巾20m/mの板を切断して実施例２と同じ
寸法のＭ−20、ピッチ2.5、谷径17.294m/m、谷部の断面
積2.35cm2の並目ねじを持つボルトを作り、40m/mの厚み
の実施例１に示す人造黒鉛からなる実施例２の材料より
線膨張係数の大きい板２枚を40m/mの１辺を持つ厚み15m
/mのナットで締結力2000kgで締結した。そして1500℃に
昇温し、２時間維持して室温にした。そしてボルトの損
傷状態を調べたところボルトは切断していた。
で、厚み20m/m、巾20m/mの板を切断して実施例２と同じ
寸法のＭ−20、ピッチ2.5、谷径17.294m/m、谷部の断面
積2.35cm2の並目ねじを持つボルトを作り、40m/mの厚み
の実施例１に示す人造黒鉛からなる実施例２の材料より
線膨張係数の大きい板２枚を40m/mの１辺を持つ厚み15m
/mのナットで締結力2000kgで締結した。そして1500℃に
昇温し、２時間維持して室温にした。そしてボルトの損
傷状態を調べたところボルトは切断していた。
（１）式で、 A2＝ナットの接面積 12.86cm2 Ｃ＝CFRCと人造黒鉛との線膨張係数の差 3.3×10-6/゜
K E1＝CFRCの引張弾性係数 ６×105kg/cm2 E2＝人造黒鉛の圧縮弾性係数 １×105kg/cm2 σ＝CFRCの引張強度 1500kg/cm2 Ｇ＝ボルトにかかる締結力 2000kg Ｔ＝昇温度 1500℃ β＝係数 0.7 としたとき、A1は少なくとも2.89cm2必要であったにも
かかわらず、2.35cm2しかなかったためである。
K E1＝CFRCの引張弾性係数 ６×105kg/cm2 E2＝人造黒鉛の圧縮弾性係数 １×105kg/cm2 σ＝CFRCの引張強度 1500kg/cm2 Ｇ＝ボルトにかかる締結力 2000kg Ｔ＝昇温度 1500℃ β＝係数 0.7 としたとき、A1は少なくとも2.89cm2必要であったにも
かかわらず、2.35cm2しかなかったためである。
発明の効果 以上の説明からも本発明によれば、CFRCのボルトと締
結する相手材との膨張係数の差によりボルトが塑性変形
したり切断したりすることなく、昇温後も充分な締結力
を維持することができる。また、前記した実施例に示す
ように、ボルトと相手材の異なる線膨張係数をはじめと
する諸物性に応じて適正な断面のボルトが得られる。特
にCFRCは製造工程が複雑で高価な材料であるため単なる
太くするということだけでなく経済的な寸法を選ぶこと
が本発明により可能となる。
結する相手材との膨張係数の差によりボルトが塑性変形
したり切断したりすることなく、昇温後も充分な締結力
を維持することができる。また、前記した実施例に示す
ように、ボルトと相手材の異なる線膨張係数をはじめと
する諸物性に応じて適正な断面のボルトが得られる。特
にCFRCは製造工程が複雑で高価な材料であるため単なる
太くするということだけでなく経済的な寸法を選ぶこと
が本発明により可能となる。
第１図はボルト、ナットによる締結状態を示す断面図で
ある。 1a,1b……板、２……ボルト、3a,3b……ナット。
ある。 1a,1b……板、２……ボルト、3a,3b……ナット。
Claims (1)
- 【請求項１】炭素繊維による経糸、緯糸からなる織物状
シートを集積するか、または一方向に炭素繊維を配列し
たシートを炭素繊維が直交するように交互に方向を変え
て集積して作られた炭素繊維強化炭素複合材（CFRC）か
らなり、シート面に平行な炭素繊維からなる糸をボルト
の軸心方向に配置し、ボルトの軸心方向に垂直な方向の
断面積が（１）式を満足するボルト。 但し、A1＝CFRCのボルトのねじの谷部の断面積 cm2 A2＝ナットまたはワッシャーが締結物に接する面積 cm
2 Ｃ＝CFRCのボルトの線膨張係数とそれで締結する物の線
膨張係数の差 ／゜K E1＝CFRCのボルトの引張弾性係数 kg/cm2 E2＝CFRCのボルトで締結する物の圧縮弾性係数 kg/cm2 σ＝CFRCの引張強度 kg/cm2 Ｇ＝ボルトにかかる締結力 kg Ｔ＝昇温度 ℃ β＝係数 0.7〜2.5
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2165313A JP2607737B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 耐熱ボルト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2165313A JP2607737B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 耐熱ボルト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0454306A JPH0454306A (ja) | 1992-02-21 |
| JP2607737B2 true JP2607737B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=15809960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2165313A Expired - Lifetime JP2607737B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 耐熱ボルト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607737B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7134101B2 (ja) | 2016-06-24 | 2022-09-09 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 化学機械研磨用スラリー分配装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0726644B2 (ja) * | 1986-09-05 | 1995-03-29 | タイオダイズ・カンパニ−・インコ−ポレ−テッド | 締結装置部材およびその製造方法 |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP2165313A patent/JP2607737B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0454306A (ja) | 1992-02-21 |
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