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[기술기고] 볼트 체결부를 재사용할 때 고려해야 할 사항은 무엇일까요?

적당한 윤활이 마찰 조건 최적화 시켜

[산업일보]
윤활 없이 공장에 설치된 볼트는 잘 작동합니다. 하지만 볼트를 제거하고 재사용할 때 문제가 발생할 수 있습니다. 왜일까요?

[기술기고] 볼트 체결부를 재사용할 때 고려해야 할 사항은 무엇일까요?


부품이 개방되거나 미끄러지지 않으며, 어떤 부품도 항복 강도를 초과하지 않도록 엔지니어가 설계과정에서 그림1과 같은 체결부의 체결력 범위를 설정합니다. 마찰 계수는 정확한 체결력을 도출하는 데 필요한 공칭 토크를 찾기 위한 계산의 일부입니다.

체결 작업 시 표면은 높은 압력이 주어진 상태에서 서로 미끄러집니다. 이 작업에서 너트 표면(너트를 돌리는 경우), 체결된 부품 및 나사산 표면에서 마모가 발생하며, 체결을 반복할수록 표면의 마모가 증가해 마찰계수가 증가하게 됩니다.

이는 첫 번째 체결 작업 시와 동일한 체결력을 달성하기 위해 더 큰 체결 토크가 필요하다는 것을 의미합니다. 대신 재사용 중에 초기에 권장한 값과 동일한 체결 토크를 사용한다면 더 적은 체결력을 얻게 됩니다.

[기술기고] 볼트 체결부를 재사용할 때 고려해야 할 사항은 무엇일까요?


윤활 없이 체결

그림 2의 그래프는 M12 등급 8.8 볼트를 처음으로 체결한 후 윤활 없이 재사용한 상태를 나타냅니다. 설계 엔지니어의 축력 범위는 파란 색으로 표시됩니다. 첫 체결 작업은 분명 해당 범위 내에 있으며 모든 것이 잘 작동합니다. 그러나 화스너를 처음 재사용할 때 필요한 축력 을 얻기 위해서는 마찰 효과로 인해 더 높은 체결 토크가 필요합니다.

제조업체에서 출고된 이후 잘 작동하고 있는 기계가 그 예입니다. 그 후 첫 유지 보수 점검은 예를 들면 1년 후에 이루어집니다. 볼트 가 재사용되면, 제조업체의 지침에 따라서 올바른 토크로 간주하는 값으로 체결하기 위해 도출된 축력은 엔지니어가 원래 결정한 범위보다 낮습니다.

바로 이때 문제가 발생합니다. 축력이 너무 낮아서 부품이 미끄러지기 시작해 체결부가 느슨해지거나 볼트가 파손될 수 있습니다.

[기술기고] 볼트 체결부를 재사용할 때 고려해야 할 사항은 무엇일까요?


결론

적절한 윤활 없이 볼트 체결부를 재사용하는 것은 위험합니다. 시간 절약을 위해 윤활하지 않은 것을 선호하거나, 예를 들어 위생상의 이유로 인해 윤활 작업이 불가능할 수도 있습니다. 하지만 최초 설치와 윤활 없이 첫 재사용 사이에 축력 감소는 매우 클 수 있으며, 격차도 크다는 점에 유의해야 합니다. 이는 도출된 축력을 정확하게 예측할 수 없음을 의미합니다. 윤활을 하지 않을 경우, 화스너를 재사용하는 것 보다 매번 교체하는 것이 더 안전합니다.

화스너를 재사용해야 하는 경우 윤활을 균일하게 하는 것이 좋습니다. 볼트를 세척하고 다시 윤활할 때도 동일하게 윤활 하는 것이 매우 중요합니다. 이후 마찰 조건이 원래 수준으로 복원돼 클램프 부하가 사전 정의된 범위 내로 유지됩니다(그림 3 참조).

기술기고 노드락코리아 전형호 엔지니어
김우겸 기자 kyeom@kidd.co.kr

국제산업부 김우겸 기자입니다. 독일과 미국 등지의 산업현안 이슈들을 정확하면서도 신속히 보도하겠습니다.

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