溶接ナット JIS B 1196・溶接ボルト B 1195 の指定——形式と強度区分、はく離強さとスタッド溶接

溶接ナット・溶接ボルトは「鋼板に溶かして付ける」前提の締結用部品

板金の筐体や車体部品で、裏からナットを当てられない所にねじを作る方法の一つが、鋼板にナットやボルトを溶接しておくやり方である。JIS B 1196:2010（溶接ナット）は、一般に用いる鋼製の溶接ナットを規定し、このナットはプロジェクション溶接又はスポット溶接して用いる、としている^[1]。JIS B 1195（溶接ボルト）は、頭部の座面側をプロジェクション溶接して用いる鋼製の溶接ボルトを規定していて、頂面側を溶接して用いるものは除いている^[2]。溶接ボルトの規格は 2009 年版に 2015 年の追補 1 が入った形で、追補で引用規格の置き換えなどが行われている^[2]。

プロジェクション溶接は抵抗溶接の一つで、ナットやボルトの底に作った突起に電流を集中させて溶かし、鋼板に接合する^[6]。溶接機と電極、電流・加圧力・通電時間で出来が決まるので、部品そのものの規格だけでは接合の強さは保証されない。この記事では、部品の規格で決まることと、注文時に決めないと決まらないことを分けて書く。溶接を含む部品で指定する施工要領・資格・検査は溶接を含む部品の発注で指定することで扱った。

溶接ナットの種類：形状と形式を組み合わせて決める

JIS B 1196 の表 1 は、ナットの種類を「形状」と「形式」の組合せで決めている。形式は溶接方法、パイロット（鋼板の穴に入る位置決めの突起）の有無、溶接部の張出しの有無で区分され、形式の 1 と 2 はプロジェクション溶接とスポット溶接の別を、A と B はパイロットの有無を、C と D は溶接部の張出しの有無を示す^[1]。

強度区分の欄は規格の表 3 によるもので、8T を適用するナットは六角と四角に限られ、T形は 5T である^[1]。保証荷重応力は 5T が 490 N/mm²、8T が 785 N/mm² で、硬さの最大値はビッカース硬さで 302 HV、ロックウェル硬さで 30 HRC、ブリネル硬さで 302 HB とされている^[1]。保証荷重試験はプロジェクション溶接のものは溶接突起部を削り取って行う^[1]。

1F 形は 1B 形で上面・下面の逃げがないもので、強度区分 5T 用のナット高さは四角溶接ナットに準じている、という注記がある^[1]。同じ「六角」でも形式でナットの高さが違うので、相手のボルトのねじ込み長さを決めるときは形式まで指定する。

ねじは公差域クラス 6H、めっきしても 6H に入ること

溶接ナットのねじは JIS B 0205-3 のメートル並目ねじ及び細目ねじで、公差域クラスは JIS B 0209-3 に規定する 6H、電気めっきを施したねじも 6H の許容差内になければならない^[1]。溶接ボルトのほうは 6g で、電気めっきを施したねじの最大許容寸法は 4h の最大許容寸法とする、と別の決め方をしている^[2]。めっきの膜厚でねじが入らなくなる問題は、ナットとボルトで規格の書き方が違うので、どちらを買うかで確かめる項目が変わる。ねじの公差域クラスの読み方はねじの公差域クラスの指定で扱った。

材料と表面処理：溶けて付くことが前提

溶接ナットの材料は、表 3 の機械的性質を満たす炭素含有量 0.2% 以下の炭素鋼で、圧延鋼板への溶着性が良好なものでなければならない^[1]。溶接ボルトも、強度区分 4.8 の機械的性質を満たす炭素含有量 0.2% 以下の炭素鋼で、圧延鋼板への溶着性が良好なものとされている^[2]。溶接ボルトの機械的性質は JIS B 1051 の強度区分 4.8 で、追補 1 でフルサイズおねじ部品の破断伸びは適用しないことが加わった^[2]。

表面処理は、溶接ナットも溶接ボルトも「一般に表面処理を施さない」とされ、めっきなどが必要な場合は受渡当事者間の協定による^[1][2]。溶接ボルトに電気めっきを施す場合は JIS B 1044 による、と規格が書いている^[2]。溶接したあとで組品ごと塗装やめっきをするのか、めっき済みの部品を溶接するのかは、溶接性にもねじの寸法にも関わるので、図面の段階で順番を決めてもらう。めっきの発注で書く項目はめっきの発注で指定することを参照してほしい。

使ってはいけない所として書いておく。JIS B 1196 の機械的性質は、耐食性、300 ℃以上の耐熱性、−50 ℃以下の耐寒性が要求されるものには適用しないと規格が定めている^[1]。屋外の腐食環境や、高温・低温になる設備の部品に溶接ナットを使うなら、規格品というだけでは強さの裏付けにならない。材料と使用条件を設計が確かめる。

はく離強さは「参考」で、溶接条件は協定で決める

JIS B 1196 は附属書 A（参考）で押込みはく離強さを、附属書 B（参考）でトルクはく離強さを示している。どちらもナットを規定の鋼板に溶接して試験したときの値で、押込みはく離強さは M8 で 3.73 kN、M10 と M12 で 6.03 kN、トルクはく離強さは M8 で 20.5 N·m、M12 で 42.2 N·m である^[1]。これらは、溶接点 1 個の根元の断面積と溶接点の数に、溶接部の引張強さ 294 N/mm²（トルクはその 0.7 倍のせん断強さ）を掛けて計算した値だと規格に書かれている^[1]。

試験に使う鋼板は JIS G 3141 の SPCC で、ねじの呼びごとに呼び厚さが決まっていて、M8 なら 1.6〜2.0 mm である。ナットの溶接条件は受渡当事者間の協定によるとされ、本体の箇条 8 でも、溶着性を確認する場合は附属書 A か B を参考にするのがよい、という書き方になっている^[1]。溶接ボルトの附属書も同じ形で、M8 の押込みはく離強さ 6.24 kN、トルクはく離強さ 17.2 N·m を参考として示している^[2]。

ここで取り違えやすいのは、これらの値が「部品の規格の合格基準」ではないことである。附属書は参考で、溶接条件は協定に任されている。つまり、溶接ナット付きの板金部品を外注するとき、注文書に「JIS B 1196 による」と書いただけでは、溶接部のはく離強さを何で確かめるかは決まっていない。合否の基準にするなら、次のことを注文時に決める。

1. 判定値
附属書の値を使うのか、製品の荷重から決めた値を使うのか。

2. 試験の条件
実際の部品の板厚と材質で試験するのか、附属書の SPCC の試験板で試験するのか。実際の板が附属書の厚さと違えば、値はそのまま比べられない。

3. 頻度と記録
試験を溶接条件の設定時だけにするのか、ロットごとに破壊試験を何個するのか。その記録を出してもらうか。

強度の高い鋼板では、溶接条件で強さが大きく変わる

高強度鋼板への溶接ナットの研究では、板厚 1.6 mm の 590 MPa 級鋼に M6 の四角ナットをソリッドプロジェクション溶接した実験で、JIS B 1196 に則った押込みはく離試験の最大荷重が、加圧力 6 kN・電流 9 kA では約 2.5 kN、加圧力 4 kN・電流 12 kA では 7〜9 kN と、条件によって大きく違った。著者らは、溶接条件の中で最大荷重への影響が最も大きいのは加圧力だったとし、強度は酸化物の少ない健全な接合部の面積と相関があったと報告している^[5]。同じ報告では、散り（溶けた金属の飛散）が出る条件のほうが接合部の酸化物が減っていた^[5]。

一方で、ホットスタンプ（加熱して成形と焼入れを同時に行う）した鋼板にナットを溶接する場合について、別の論文は、プロジェクション溶接では接合性が低く、スパッタが発生しやすく接合不良を生じるだけでなく、スパッタがねじ山に付着してねじを不良にする場合もある、と書いている^[6]。その論文は、ナットで鋼板を打ち抜いてそのまま圧入する機械的な接合法を開発し、M8 の円形ナットで JIS の溶接ナットの押込みはく離強さ 3.73 kN を満たしたと報告している^[6]。

二つの報告から発注側が受け取るべきことは、高強度鋼板の溶接ナットでは、溶接条件を誰がどう決めたかと、ねじ山へのスパッタの付着をどう確かめるかを、仕入先と文書で合わせておくことである。量産で溶接条件を変えるときは事前に連絡をもらう取り決めにしておく。

スタッド溶接：JIS B 1198 は構造物のずれ止め用

「スタッド溶接」で調べると、JIS B 1198:2011（頭付きスタッド）が見つかる。この規格は、主として土木構造物及び建築構造物における鋼コンクリート複合構造などのずれ止めとして使用する鋼製の頭付きスタッドの特性を規定している^[3]。板金の筐体にねじ付きのピンを立てるスタッド溶接とは、使う場面が違う。

頭付きスタッドを含む鋼構造物を発注する場合は、この規格で次のことが決まっている。

1. 材料と機械的性質
圧延したシリコンキルド鋼又はアルミキルド鋼で、炭素は 0.20% 以下。降伏点又は 0.2% 耐力 235 N/mm² 以上、引張強さ 400〜550 N/mm²、伸び 20% 以上^[3]。

2. 溶接後の外観
カラー（溶け出した金属がスタッドの根元を取り巻いて固まったもの）が全周にわたって欠けていないこと、スタッドの倒れが 5° 以内であること^[3]。

3. 溶接後の性能
引張荷重が規定の最小値と最大値の間に入り、溶接部で破断しないこと。呼び名 16 なら 80.4〜111 kN。曲げは 30° 未満で軸部と溶接部に破断や割れが生じないこと^[3]。

曲げの試験方法は JIS Z 3145（頭付きスタッド溶接部の曲げ試験方法）で、試験片を固定し、30° になるまでハンマなどで曲げ、溶接部の外観に欠陥がある場合はその部分に最大の引張力が掛かる方向に曲げる、と定めている^[4]。溶接後の呼び長さの許容差は ±2 mm で、呼び長さそのものは受渡当事者間の協定、注文者の指定又は注文書による^[3]。注文書には「JIS B 1198−16×100」のように呼び名と呼び長さを書く^[3]。

板金にねじ付きのスタッドを溶接する用途は、この規格の対象外である。その場合は、スタッドのねじの規格と強さ、溶接後に何を確かめるか（倒れ、ねじ山へのスパッタ、引張や曲げでの確認）を、部品ごとに仕入先と決める。

受け入れるときに確かめること

溶接ナットの包装には、規格番号又は規格名称、種類、ねじの呼び、強度区分、指定事項、数量、製造業者名又はその略号を表示する^[1]。製品そのものの表示は規定されていない^[1]。溶接したあとの組品で受ける場合、ナット単体の表示は見えないので、確かめ方は事前に決めておく。

1. 部品で受けるとき
形式（1A と 1B など）と強度区分が注文どおりか。1 個のナットで溶接突起部を含む高さの差は 0.15 mm 以下と寸法表で決まっている^[1]。

2. 溶接済みの組品で受けるとき
ナットの位置と向き、溶接の抜け（付いていないナット）、ねじ山へのスパッタの付着。ねじゲージが通るかを確かめる。

3. 強さ
注文時に決めた判定値と試験条件で、押込みはく離またはトルクはく離の記録が出ているか。

購入した締結用部品に購入者が変更や追加の加工を施した場合、その工程で変わった全ての特性の適合に購入者が責任を負う、と JIS B 1091（締結用部品－受入検査）が定めている^[7]。この規格はナットも対象に含む^[7]。溶接ナットを自社で溶接するなら、溶接後の強さは自社で確かめる必要がある、ということでもある。

注文書の書き方の例

ナットを部品で買う場合は、規格の呼び方の例にならって「六角溶接ナット JIS B 1196−M6−1A−5T」のように、ねじの呼び、形式、強度区分を書く。細目なら「四角溶接ナット JIS B 1196−M8×1−1C−8T」の形になる^[1]。溶接ボルトは「溶接ボルト JIS B 1195−M6×20」で、M8 以下で面取り先や平先が必要なら注文者が指定する^[2]。

溶接ナット付きの板金部品を外注する場合の例は次のとおりである。「ナット：六角溶接ナット JIS B 1196−M8−1A−5T。母材：SPCC 1.6 mm。溶接後、押込みはく離強さ 3.73 kN 以上を確認すること（試験は溶接条件設定時に 5 個、量産は 1 ロットあたり 2 個）。ねじ部にスパッタの付着がないこと、6H の通りねじゲージが通ること。溶接条件の変更は事前に連絡すること。」板金そのものの公差はプレス・板金品の公差の指定を、母材の鋼板の指定はSPCC・SPHC の材料記号と調質の指定を参照してほしい。

よくある質問

溶接ナットとクリンチナットはどう使い分けますか

溶接ナットは炭素含有量 0.2% 以下の炭素鋼で、鋼板に溶かして付ける部品である^[1]。アルミの板やステンレスの板のように溶接しにくい母材では、板に押し込んで止める圧入ナットが候補になる。ステンレスの板にはステンレス板向けの型番を選び、塗装する部品なら塗装前に圧入できることが条件になる。圧入ナットの条件は圧入ナット（クリンチナット）の指定で扱う。

規格のはく離強さを満たせば合格と考えてよいですか

JIS B 1196 の押込みはく離強さとトルクはく離強さは附属書（参考）の値で、溶接条件は受渡当事者間の協定による^[1]。合格基準にするなら、判定値と試験条件を注文時に決める。

スタッド溶接の規格は何を見ればよいですか

JIS B 1198 は土木・建築の鋼とコンクリートのずれ止めに使う頭付きスタッドの規格で、溶接後の引張と 30° の曲げ、倒れ 5° 以内などを定めている^[3]。板金にねじ付きスタッドを立てる用途は対象外なので、確かめ方を個別に決める。

まとめ

溶接ナット（JIS B 1196）と溶接ボルト（JIS B 1195）は、炭素含有量 0.2% 以下の炭素鋼を鋼板に溶接して使う部品で、注文書には形式・ねじの呼び・強度区分（ボルトは呼び長さ）を書く。表面処理は一般に施さず、施すなら協定による。はく離強さは附属書の参考値で、溶接条件は協定なので、合否の基準と試験条件は注文時に決める。高強度鋼板では溶接条件で強さが大きく変わり、スパッタがねじ山に付くこともある。溶接ナットの機械的性質は、耐食・高温・低温の用途には適用されない。JIS B 1198 は構造物のずれ止め用の頭付きスタッドの規格で、板金のねじ付きスタッドとは別物である。

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。ボルト・ナット全般の規格は六角ボルト・ナットの規格を参照してほしい。

出典・参考資料

1. 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）
2. JIS B 1195:2009 溶接ボルト（追補 1:2015 を含む）（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2015 年 12 月 21 日改正）
3. JIS B 1198:2011 頭付きスタッド（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2011 年 2 月 21 日改正・2025 年 10 月 20 日確認）
4. JIS Z 3145:1981 頭付きスタッド溶接部の曲げ試験方法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧）
5. 古迫誠司ほか「薄鋼板ソリッドプロジェクション溶接技術の開発（第 2 報）」溶接学会全国大会講演概要 第 101 集（溶接学会／2017 年 9 月）
6. 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）
7. JIS B 1091:2023 締結用部品－受入検査（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧）

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