締め付けトルクと軸力の関係 Measuring Principle - Ultrasonic Bolting Meter

締め付けトルクとは、ボルトを回転方向にまわす力のことです。締め付けトルクによるボルトの締結管理は、作業性が良く手軽に導入できるため、広く普及しています。

大きな締め付けトルクでボルトを締めると、ボルトの軸力は強くなりより強固に部材を固定することができます。
一方で締め付けトルクが大きすぎると軸力が強すぎ、部材に損傷を与えたり、ねじが破損する危険性があります。逆に、締め付けトルクが小さ過ぎるとボルトが緩む危険性があります。
このように締め付けトルクと軸力には相関関係があり、適正な軸力で部材を固定するために、妥当な締め付けトルクでボルトを締める必要があります。

トルクと軸力には相関関係があります。しかし、締め付けトルクの精度をどれだけ高めても、軸力のばらつきはなくなりません。その理由は、摩擦係数です。
締め付けトルクのうち、9割程度は摩擦により吸収され、部材を固定する力、すなわち軸力となるのは残りの1割程度です。しかも、この摩擦係数は一定ではありません。大変厄介なことに、ボルト・部材の固体差（座面・ねじ部の表面粗さ）や締め付け速度により摩擦係数は変化します。

締め付けトルクの誤差を小さくすることは比較的簡単です。ただし、トルクの誤差をどれだけ小さくしても、得られる軸力は摩擦次第で、軸力のばらつきを無くすことはできません。締め付けトルクの誤差が±1%の高精度のトルクレンチでボルトを締めると、軸力のばらつきも同様に±1%になる訳ではなく、摩擦係数の変動により、軸力には大きなばらつきが発生してしまいます。
トルクでの締め付けは、摩擦係数の変動により、一般的に2～3割程度の軸力のばらつきが発生すると言われています。