圧入ナット（クリンチナット・PEMナット）の指定——母材の硬さ・板厚・下穴とステンレス板の注意

圧入ナットは「板を流して止める」部品で、止まるかどうかは板で決まる

薄い板金にねじを作る方法には、板にタップを立てる、裏にナットを当てる、ナットを溶接する、ナットを圧入する、といったものがある。圧入ナットは、セルフクリンチングナット、クリンチナット、メーカーの名前から PEM ナットとも呼ばれ、プレスで下穴に押し込むだけで板に固定される。この記事は工業用の板金部品で圧入ナットを使うときに、発注側が何を指定し、受け入れで何を確かめるかを書く。

あるメーカー（PennEngineering 社）の技術資料は、セルフクリンチングファスナーを、取り付け穴の周りの母材を変形させてファスナーの溝に金属を流し込み、恒久的に固定する部品と説明している^[5]。同じ資料は、使える条件として、延性のある板材がファスナーより柔らかいこと（通常はロックウェル B スケールで 20 ポイントの差が必要）、十分な板厚があること、事前に下穴を加工すること、などを挙げている^[5]。

なお、学術の研究には、仕組みの違う押込みの接合もある。ホットスタンプ（加熱して成形と焼入れを同時に行う）した硬い鋼板を、下穴をあけずにナットそのもので打ち抜き、そのまま穴に押し込む方法の研究では、打ち抜いた穴がナットの挿入時にしごかれることで接合強度が高くなり、ナットと穴は金属的に接合しておらず、穴がナットを締め付けることで機械的な接合が得られていた、と報告されている^[1]。この方法でも、板より高い強度がナットに必要だとされている^[1]。板を溝に流し込むセルフクリンチングとは止まり方が違うが、ナットが板より強いことが前提になる点は共通している。

メーカーの資料から言えることは単純である。圧入ナットは、ナットが板より硬く、板が流れるだけの延性と厚さがあり、穴が決まった大きさのときに止まる。どれか一つが外れると、ナットは押し込めても、抜けたり回ったりする。

JIS の製品規格は無いので、型番と技術資料が仕様になる

ボルトや溶接ナットには JIS の製品規格があるが、本記事で調べた範囲では、圧入ナットの JIS 製品規格は見当たらなかった。寸法、使える板厚、下穴の寸法、押抜き力や回転トルクの目安は、各メーカーが型番ごとに技術資料で示している。つまり、圧入ナットの「仕様」は、注文書に書いた型番そのものである。

ここから発注側が気を付けることが二つ出てくる。一つ目は、図面に「M4 クリンチナット」とだけ書いて発注しないこと。メーカーと型番が決まらないと、板厚の範囲も下穴の寸法も決まらない。二つ目は、仕入先から「同等品」を提案されたとき、型番が違えば下穴の寸法や必要な板厚が違う可能性を前提にすること。同等品に切り替えるなら、下穴の寸法と板厚の範囲を図面と照らし、実際の板で押抜きと回転の試験をしてから承認する。

比べる目安として、溶接ナットの JIS B 1196 は附属書（参考）で、M8 の押込みはく離強さを 3.73 kN、トルクはく離強さを 20.5 N·m と示している^[4]。先の打ち抜き方式の研究も、M8 の円形ナットがこの押込みはく離強さとトルクはく離強さを満たすかで接合の強さを評価していた^[1]。ただし、これは溶接ナットの参考値で、圧入ナットの規格値ではない。圧入ナットの判定値は、型番の技術資料の値か、製品に掛かる力から決めた値を、注文時に決める。

母材の硬さ：板の規格は「上限だけ」か「規定しない」

圧入ナットで最も揉めやすいのは、板の硬さである。ところが、板の JIS は硬さを常に保証しているわけではない。

右の列はあるメーカーの技術資料の値で、型番やメーカーが違えば値も変わる。それでも並べてみると、問題の起きる組合せが見えてくる。

まず SPCC である。冷延鋼板の JIS G 3141 は、調質記号 A と S（標準調質）の鋼板について硬さを規定しないとし、硬さを協定する場合の参考値を附属書に示している^[3]。一方、硬質材は硬さで規定していて、1/8 硬質は HRB 50〜71、1/4 硬質は HRB 65〜80 である^[3]。調質の指定がない注文は標準調質になるので、硬さは保証されない。圧入ナットを入れる板を、剛性が欲しいからと 1/4 硬質で注文すると、メーカーの資料の未硬化鋼ナットの範囲（HRB 60 未満）を外れることがある。板の調質記号と表面仕上げの指定はSPCC・SPHC の材料記号と調質の指定で扱った。

次にステンレスである。JIS G 4305 は、固溶化熱処理した SUS304 の板の硬さを HBW 187 以下、HRB 90 以下、HV 200 以下と上限で規定していて、どの硬さを適用するかは特に指定のない場合は製造業者の選択による^[2]。下限は無い。メーカーの資料は、304 の焼なまし材の代表的な硬さを HRB 80 以上とし、300 系ステンレス製のファスナーに使える板の硬さを HRB 70 未満としている^[5]。同じ資料は、300 系ステンレス製のファスナーをステンレス鋼板に取り付けないこと、ステンレス板には必ずステンレス母材に特化したファスナーを選ぶことを求めている^[5]。

使ってはいけない組合せとして書いておく。SUS304 などの 300 系ステンレスの板に、300 系ステンレス製の一般の圧入ナットを入れてはいけない。ナットが板より柔らかいと、板が流れずにナットのほうがつぶれる^[5]。ステンレスの板にはステンレス板向けに作られた型番を選び、型番の技術資料で使える板の硬さを確かめる。同じ資料は、300 系ステンレスのパンチ加工やレーザー切断が、取り付け穴の周りを局所的に硬くすることにも注意を促している^[5]。ステンレスの鋼種の選び方そのものはステンレスの鋼種と仕上げの指定を参照してほしい。

下穴と板厚：型番ごとに決まり、ばり取りや面取りをしない

メーカーの資料は、取り付け穴はパンチ穴でもドリル穴でもよいが、取り付け穴の面取り加工はしないこと、ばりは 0.127 mm 以下に抑えること、通常は +0.08 mm／0 の穴径公差を守ることを求めている^[5]。取り付け前に板の両面の穴のばり取りをしないこと、という注意もあり、ばり取りをするとファスナーが板に食い込むのに必要な金属が減るから、と理由が書かれている^[5]。

これは、板金部品の図面の一般注記に「穴はすべてばり取り・糸面取りのこと」と書いてあると、圧入ナットの下穴だけ例外にしないと矛盾することを意味する。図面の注記と、圧入ナットの下穴の指示が食い違っていないかを、発注前に確かめる。板金の公差の書き方はプレス・板金品の公差の指定で扱った。

板の端に近すぎる所に入れると、圧入で板の端がふくらむ。メーカーの資料は、型番ごとに決めた最小縁距離（取り付け穴の中心から板の端までの最小距離）より短い位置に取り付けないよう求めている^[5]。曲げ線の近くに入れる場合も同じで、曲げ加工の制約と合わせて位置を決める必要がある。曲げの近くの穴の考え方は板金の曲げ加工でできないことを参照してほしい。

取付けの順番：塗装・アルマイトの前か後か

メーカーの資料は、塗装済みのパネル表面にファスナーを取り付けないこと、アルマイト（陽極酸化）を行う前にアルミの板にスチールやステンレスのファスナーを取り付けないことを挙げている^[5]。ハンマーなどの打撃で圧入しないことも求めていて、衝撃では金属が流れず、ファスナーの輪郭とかみ合わないから、と説明している^[5]。

工程の順番は、板金を作る仕入先と、塗装やアルマイトをする仕入先が別の会社だと決まりにくい。図面か注文書に「圧入は塗装前」「（鋼・ステンレス製のナットなら）アルマイト後に圧入」のように、どの段階で圧入するかを書いてもらう。決めないまま外注すると、仕入先がそれぞれ都合のよい順番で進めてしまう。

受け入れるときに確かめること

1. 型番
図面・注文書の型番と現品が一致しているか。同等品への置き換えは事前承認にしておく。

2. 母材の記録
板の材料と調質記号、板厚が図面どおりか。圧入ナットの下限板厚を下回っていないか。硬さを協定したなら、その記録が出ているか。

3. 取付けの状態
ナットが板に対して斜めに入っていないか、頭部が規定どおり板と接しているか、板の反りや端のふくらみがないか。メーカーの資料は、過剰な加圧が頭部の破損、ねじのひずみ、板の反りを起こすとしている^[5]。

4. 押抜き・回転の試験
実際の板と同じ材料・調質・板厚の試験片に、量産と同じ条件で圧入し、押抜き力と回転トルクを確かめた記録があるか。メーカーの資料は、生産前に試験を行い最適な取り付け力を決めるよう求めている^[5]。

5. ねじ
圧入でねじがひずんでいないか、めねじゲージが通るか。

注文書の書き方の例

板金部品に圧入ナットを入れて納めてもらう場合の例をまとめる。

「圧入ナット：（メーカー名）（型番）、同等品への変更は事前承認を要する。母材：SPCC（標準調質）板厚 1.6 mm。下穴：型番の技術資料による寸法・公差とし、面取り・ばり取りをしないこと。圧入は塗装前に行うこと。量産前に、同一材料・同一板厚の試験片 5 個で押抜き力と回転トルクを測定し、型番の技術資料の値以上であることを記録して提出すること。」

ステンレスの板なら、母材の欄を「SUS304 2B 板厚 1.5 mm」とし、型番がステンレス板向けであることを図面に明記しておく。母材の硬さを協定する場合は、硬さの測り方（HRB か HV か）も一緒に決める。

よくある質問

圧入ナットと溶接ナット、どちらを選べばよいですか

溶接ナットは炭素含有量 0.2% 以下の炭素鋼で、鋼板に溶接して付ける部品である^[4]。圧入ナットは板を流して止めるので、ナットより柔らかく延性のある板が前提になる^[5]。アルミの板、ステンレスの板（専用の型番を使う）、溶接の熱や焼けを避けたい部品では圧入ナットが候補になる。溶接ナットの条件は溶接ナット・溶接ボルトの指定で扱う。

押抜き力の値は何を基準にすればよいですか

圧入ナットには JIS の製品規格が見当たらないので、型番の技術資料の値か、製品に掛かる力から決めた値を、注文時に判定値として決める。溶接ナットの JIS B 1196 の附属書の値（M8 で 3.73 kN）は参考になるが、溶接ナットの参考値であって圧入ナットの規格値ではない^[4]。

樹脂や鋳物にもクリンチナットは使えますか

板が流れて溝に入ることが前提なので、延性の無い材料には同じ考え方は当てはまらない。樹脂や柔らかい金属にねじ穴を作るインサートはねじ穴とインサートの図面指示で扱った。

まとめ

圧入ナットは、板を塑性変形させてナットの溝に流し込むことで止める部品で、止まるかどうかはナットの型番と、母材の硬さ・板厚・下穴で決まる。JIS の製品規格が見当たらないので、型番と技術資料が仕様になる。SPCC の標準調質は硬さを規定せず、SUS304 の板は硬さの上限しか規定しないので、板の調質や硬さを図面と注文書で押さえる。300 系ステンレスの板に一般の 300 系ステンレス製ナットは入れず、ステンレス板向けの型番を選ぶ。下穴は面取り・ばり取りをせず、縁距離を守り、塗装やアルマイトとの順番を決める。量産前に実際の板で押抜き力と回転トルクを確かめる。

同じ束では、止め輪、冷間成形リベット、センタ穴の指定も扱う。

出典・参考資料

1. 鈴木康剛ほか「ダイクエンチングされた鋼板への棒材およびナットの穴抜き接合」塑性と加工 60 巻 707 号（日本塑性加工学会／2019 年 12 月）
2. JIS G 4305:2021 冷間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧）
3. JIS G 3141:2021 冷間圧延鋼板及び鋼帯（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧）
4. JIS B 1196:2010 溶接ナット（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2010 年 9 月 21 日改正・2025 年 6 月 20 日確認）
5. セルフクリンチングファスナー ハンドブック（PennEngineering 社のメーカー技術資料／2021 年版）

WHITE PAPER

この記事の理解を深める
無料ホワイトペーパーをプレゼント

製造業の現場で使える実務資料（PDF）を無料でお届けします。"こんな資料が届きます" ↓ 下のボタンからどうぞ。

🔒 全文は無料ダウンロードで