토크는 맞았는데 체결 축력이 틀렸습니다

관리하는 것은 토크이고, 필요한 것은 체결 축력입니다

볼트 체결부는 체결 축력, 즉 부품을 서로 누르는 하중으로 작동합니다. 그러나 생산 라인이 측정하고 관리할 수 있는 것은 토크입니다. 둘 사이의 일반적인 공학 관계식은 다음과 같으며, 이 식은 어떤 토크 값이 애초에 초기 체결력을 요구하지 않는 경우도 알려 줍니다.

입력한 토크가 모두 체결 축력이 되지는 않습니다. 대부분은 나사산 플랭크와 머리 아래의 마찰에 쓰이고 나머지가 체결부를 당겨 붙입니다. 마찰이 바뀌면 그 배분이 바뀝니다.

그리고 대부분을 소모하는 마찰은 나사의 고정된 특성이 아닙니다. 토크 값은 특정 마찰 조건을 전제로 합니다. 그래서 나사산에 기름을 바르면 숫자는 그대로인데 체결부는 달라집니다.

그렇다면 계수를 찾아보면 됩니다. 다만 그 값은 나사가 정하는 것이 아닙니다

가장 자주 오해하는 부분입니다. 토크 계수는 흔히 나사 사양 옆에 인쇄되어 재료 특성처럼 보입니다. 그러나 이 값은 접촉면 전체를 기술합니다.

• 나사산의 재질 조합. 나사만이 아니라 나사와 상대 부품입니다
• 머리 아래 지지면의 재질과 거칠기
• 코팅과 그 두께
• 윤활제 — 유무, 종류, 양
• 청결도 — 기름, 절삭 칩, 접착제 잔여물
• 두 번째로 체결하는지 여부. 첫 체결이 표면을 바꿉니다

M3 미만에는 아직 기준 조건이 없습니다

ISO 16047은 토크와 체결 축력 시험의 표준 방법이지만 그 기준 조건은 M3부터 시작합니다. 더 작은 치수는 범위 밖입니다.

이는 “소형 체결 부품은 시험할 수 없다”는 뜻이 아니라 시험 지그, 측정 방식과 합격 기준을 양측이 합의해야 한다는 뜻입니다. 문헌도 초소형 체결 부품의 장력은 현재 정량적으로 측정하고 관리할 수 없다고 지적합니다. 따라서 이 범위에서는 일반적인 값을 제시하기보다 조건 전체를 고정하고 측정하는 것이 실행 가능한 방법입니다.

토크 관리의 대안

어느 방법도 추상적으로 옳지는 않습니다. 실제로 충족할 수 있는 전제 조건에 따라 고르며, 소형 치수에서는 대개 그 전제 조건이 실제 제약입니다.

그 체결 축력이 외부 하중 아래에서 어떻게 작용하는지는 강성이 정합니다. 볼트는 스프링이고 체결부도 스프링입니다.

VDI는 각 대안의 가치를 수치로 제시합니다. 체결 방법이 초기 체결력을 얼마나 부정확하게 관리하는가를 참고하십시오.

가운데 행의 각도가 무엇으로 바뀌는지, 몇 도가 필요한지는 토크와 각도에 있습니다.

공급업체에 요청할 것

• 카탈로그의 토크 계수가 아니라 여러분의 조합에서 측정한 토크와 체결 축력 데이터
• 데이터를 얻은 코팅, 윤활제, 피체결재와 표면 상태
• 수치가 첫 체결인지 재체결인지
• 사용한 시험 지그와 측정 방식, 특히 M3 미만일 때

이 글은 6단계: 문서를 다룹니다. 전체 순서는 모재, 나사산, 머리, 구동부, 표면 처리, 문서이며, 순서를 바꾸면 재작업이 되는 이유는 영어 글 Specifying a screw에 설명되어 있습니다.