今回は作業中でしたが，走行中にこうなったとしたら・・・（怖）
Nikon D90 + SIGMA 50mm MACRO F2.8
第１話で紹介したとおり，初めてのヘッドセット分解掃除を終え，慎重にステムの固定ボルトをトルクレンチで締めていたところに，突然の事件が発生しました。
「バキ～ン！」というバカデカイ音とともに，締めていたボルトが破断したのでした。
おいらのロードバイク人生（５年だけど・・・）で，初のボルト破断事故。
いつものように，Shiro家内に自転車事故等調査委員会（座長：おいら，委員：おいら）が設置され，ボルト破断事故の原因究明が進められました。
長いけど，要するにこんなお話です（＾＾）
- ステアリングコラムにステムを固定する作業をしていて，ボルトを破断
- 8Nm指定のところ，7Nm付近で破断してしまった
- 材料工学に詳しい知人に見てもらったところ，繰り返し同じボルトを再利用（10回）したことが原因の模様
- そもそも，ボルトの細さに対して指定トルクが高すぎる気もする
- 破断事故例報告もあることから，Dedaを使い続けるのが怖くなってきた・・・
今回は，作業中の破断事故だったのですが，これが走行中だったりすると，いくらＤＨが遅いおいらでも無傷ではいられないでしょうし，下手したら大事故になっていたかもしれません。
というわけで，フォトポタ日記にしては珍しく，真面目に破断事故原因を探ってみることにしました。
破断状況の詳細
破断したボルトの諸元
破断したボルトは，ステム（DEDA ZERO 100 SC）のコラム側固定ボルト２本のうち，上側のボルトです。
ステムを購入したときに付いてきたボルトです。
このボルトが破断しました。
Nikon D90 + Nikkor 35mm F2D
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| タイプ | 六角穴付きボルト |
| サイズ | Ｍ５（4mmアーレン） |
| 材質 | SUS304（と思う） |
ボルトの運用状態
当該ボルト（とステム）は，現在に至るまで以下のように運用してきました。
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 使用開始時期 | 2010年5月 |
| 締め付けトルク（コラム側） | 約7N・m （ステムの最大トルク指定は8N・m） |
| 締め付け方法 | トルクレンチにて上記トルクまで締め付け |
| 着脱状況 | 高さ調整やセンタリング調整などで10回程度着脱し，そのつど，ボルト・ワッシャともに再使用 |
ボルト破断の経緯
フォークのメンテナンスで外したステムを取り付けるため，トルクレンチで締め付けている最中に破断しました。
トルクレンチは前述のとおり，最大トルク8N・mを少し下回る7N・mに設定してあり，そのかなり手前で破断したため，5～6N・m程度の小さなトルクで破断したと思われます。
また，ちゃんと，上下２本の固定ボルトを交互に徐々に締め付けていました。
グリスを塗っていたおかげで摩擦は小さく，ピンセットと精密ドライバーを駆使して，折れて穴に残った部分は抜き去ることができました。
ボルト破断の状況
破断の状況をよく観察すると，以下のような状況です。
破断面を見る。垂直にスパッと切れた感じ。
Nikon D90 + SIGMA 50mm MACRO F2.8
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 破断箇所 | 雌ネジとの嵌め合い部の第１ネジ山 |
| 破断方向 | ボルト軸方向に対してほぼ垂直 |
| 破断面の様子 | ざらざらしている |
雌ネジと雄ネジの嵌め合い部で，垂直に，スパッと，文字通りねじ切れている感じです。
材料工学の専門家のご意見
こんな風に整理してみたのですが，締め付けトルクはオーバーどころかアンダートルクですし，破断面を見ても特に何も見出すことができませんでした。
そこで，材料工学・破壊工学の専門家である知人（Ｔ君）に，上記のような運用状況を添えて破断写真を送って，見解を求めてみました。
Ｔ君はエンジンなどの大き目のブツを扱う専門家なのですが，写真をメールで送ってすぐに返事が来て，以下のような所見でした。
- 原因は疲労破壊（金属疲労）でしょう
- 破断面を（プロの目で）見ると，疲労破壊に特徴的な「ビーチマーク」が見えるとのコト。2年半にわたる運用中の応力変化で疲労が蓄積したと推定される。
- ボルトの再使用はダメ！
- 一度使用したボルトは微視的には塑性変形している部分がある。そのため，再使用したボルトは軸力が十分に出なくて緩みやすくなり，疲労破壊を起こしやすくなるので，再使用は好ましくない。
- ワッシャの再使用もダメ！
- 一度使用したワッシャは，潰れ方に微妙な偏りがあるため，再使用した場合にはボルトの軸力低下につながる。毎回交換すべき。
- こんな細いボルトで大丈夫？
- ハンドル・ステムという命を預かる部品の固定用として，Ｍ５ボルト２本というのは，細すぎる気がする。Ｍ６にしたり，Ｍ５×３本にした方がいいのでは。
強度限界を超えての破壊ではなく，じわじわと壊れていく「疲労」では，破断面に皺のような模様が見られ，これを「ビーチマーク」といいます（これは，おいらも知っていました）。
素人であるおいらは，破断面を見ても何も見出せなかったのですが，日夜，研究所で破壊物品を見続けているＴ君の目にはうっすらとビーチマークが見えるとのコト。
拡大してコントラストを上げる。うっすらと，右上から左下に線が見える・・・？
Nikon D90 + SIGMA 50mm MACRO F2.8
また，強度限界の1/3程度の力があれば疲労蓄積が始まり，力の大きさによって左右されますが，1,000～100,000回程度の繰り返し応力（力がかかる，抜けるの繰り返し）があれば，十分，疲労破壊するとのこと。
さらに，
仮に1日運転して100回？ハンドルに衝撃的な力が繰り返し加わり，年間120回の休暇のうち50日運転していれば，2年で10,000回の繰返し応力をボルトは受けています。疲労破壊を生じるなら，その繰り返し回数は1,000～100,000回程度と言われており，10,000回での破断は妥当な数字かもしれませんよ。
とのこと。
Ｔ君は自転車はやらない人なのですが，ここまで詳細においらの行動パターン（年間50日運転）まで見抜かれているとは，ひょっとしたら，隠れフォトポタ日記リーダーか！？
また，おいらの「チタンボルトにしたらどうなるの？」と聞いたら「死ぬ気ですか？」とのことでした（笑）
なんでチタンボルトじゃだめなのか，もうちょいと詳しく聞いてみました。
Ｔ君は，市場に多く出回っている「純チタンボルト」のことを言っていました。SUSより弱いので，こいつを掴まされたら今より破断しやすくなってしまい，死にますよということ。
また，腐食しやすい環境ではないし，疲労に対する耐性がチタンとSUSでそんなに大きな差が無いので，チタンを使うより，太いボルトにするか，細くして本数を増やしたほうがはるかに丈夫に作れるとのこと（Ｔ君は自転車乗りじゃないので，重量増加については興味なし・・・）
ただ，64チタン（チタン・バナジウム・アルミニウムの合金）なるボルトは，非常に強度があり，これであれば交換の価値は十分あるけど，非常にお高いそうです。
破断事故のまとめ
というわけで，現物を見てもらったわけではないので100%ではないですが（本人もそう言ってます），繰返し応力による「疲労破壊」の可能性が高そうです。
せっかく，メンテナンスで着脱しているのに，ボルト（ワッシャも）を再使用しているという，おいらのセコさが原因のようです（涙）
そういえば，雑誌『自転車人』の2012年冬号「自転車乗りのための工具基礎知識」特集でも，「ネジの再使用は５回が目安」と書かれていました。
深く反省しつつ，ご近所のホームセンターで新品のボルトを購入してきて，締めなおしました。
ホームセンターで，3本150円。
Nikon D90 + SIGMA 50mm MACRO F2.8
見た目が悪くなったけど我慢（本人以外，絶対に気がつかないし。笑）
SONY NEX-5N + E30mm MACRO
もちろん，トップキャップ側も交換。左が新品。長すぎましたが・・・。
SONY NEX-5N + E30mm MACRO
いやはや，危ないところでした。
DEDAステムとのお別れ
今回は，ステムの取り付けボルトの破断事故でした。
しかし，以前，DEDAステム本体（トップキャップ）の破断事故についてのコメントをいただいたことがありました。
当時は，595号はカーボンハンドル・フォークのため，最大トルクより低め運用をしているので大丈夫かな？と思っていました。
今回，こんな事故（未遂）があったことから，改めてDEDAステムの破断事故についてネットで調べてみると，ものすごい数の事故例が報告されていました。
ショップによっては，「DEDAはトップキャップが破断しやすいので，破断したら交換しますよ♪」という，恐ろしいコメントまでありました。
交換する前に，あの世に行っている可能性があるんですが・・・。
ただ，科学的，工学的に分析された記事は無く，また，製造元も瑕疵を認めていないようなので，あくまでも推測であり，風評の域を出ないのかもしれません。
が，やっぱり，現実的に自分の自転車で事故（未遂）を経験してみると，背筋が寒くなってきました。百聞は一見にしかずです。
デザイン的には，最高に気に入っているのですが・・・。
Nikon D90 + Nikkor 35mm F2D
DEDAステムは，デザインがとっても気に入っているのですが，泣く泣く使用を取りやめ，2番目くらいにメーカーのステキなステムを，ポチッたのでありました（＾＾）
実に久しぶりの自転車パーツ購入です。
新ステムはまだ届いていないので，こちらの件はまだ後日（＾＾）
話はまだ続く・・・
とりあえず，ニューボルトで固定しなおしたステム（まだDEDAです）。
しかし，またも小さな事件が・・・（続く）
- 【2012.09.08追記】
- チタンボルトについて，補足しておきました。64チタンであれば強度が高いのでいいけど，すごくお高い。純チタンは強度が下がるだけなので論外とのことです。
ボルトにグリスを塗ってるのが原因じゃないですか
同じトルクでもグリスを塗れば軸力は高くなります。マニュアルのトルクはグリスを塗らない場合のトルクのはずです。新品時もグリスは付いていませんでしたよね