볼트 조임 토크는 기계 부품이나 구조물을 조립할 때 볼트나 너트와 같은 체결 요소를 사용하여 부품을 서로 고정시키는 과정에서 발생하는 힘 또는 모멘트를 제어하기 위해 사용됩니다. 이번 글에서는 볼트 조임 토크 계산 및 볼트 조임토크표 관련해서 알아보겠습니다.
이 토크는 볼트나 너트를 적절하게 조이는 데 중요하며, 부품의 안전성과 성능에 큰 영향을 미칩니다.
Ⅰ. 볼트 조임 토크 개념
볼트 조임 토크는 볼트 또는 나사가 적절하게 조여져야 하는 정도를 나타내며, 이를 통해 부품이 안전하게 고정되고 부품 간의 연결이 느슨하지 않도록 합니다.
볼트 조임 토크의 주요 개념은 아래와 같습니다.
1. 토크 (Torque)
토크는 회전하는 물체에 작용하는 회전력 또는 회전모멘트를 나타내는 물리량으로 볼트 일반적으로 파운드-피트(pound-feet) 또는 뉴턴-미터(newton-meter) 단위로 표시됩니다.
2. 목적
볼트 조임 토크의 주요 목적은 볼트 또는 나사를 적절한 양으로 조여 부품을 안전하게 고정하고, 부품 간의 미세한 움직임이나 느슨한 조립을 방지하여 안정성과 성능을 유지하는 것입니다.
3. 과잉 조임과 미조임
과잉 조임(Over-torque): 볼트나 나사를 너무 강하게 조이는 경우 부품이 손상될 수 있으며, 부품의 응력이 초과될 수 있습니다.
미조임(Under-torque): 볼트나 나사를 너무 약하게 조이는 경우 부품이 느슨하게 고정되거나 조립이 불안정할 수 있으며, 진동이나 충격에 취약할 수 있습니다.
4. 측정 및 조절
볼트 조임 토크는 토크 렌치나 토크 스렌치와 같은 도구를 사용하여 측정하고 조절하며 정확한 토크 값을 설정하여 부품을 올바르게 조립할 수 있습니다.
5. 재료와 마찰
부품에 사용되는 볼트나 나사의 재료, 표면 마찰, 윤활, 온도 등은 볼트 조임 토크에 영향을 미칠 수 있으며 이러한 요소들은 토크 값을 조절할 때 고려해야 합니다.
6. 품질 관리
정확한 볼트 조임 토크는 제품의 품질 관리와 품질 보증에 중요한 역할을 합니다.
생산 공정에서 토크를 적절히 관리하고 모니터링함으로써 제품의 안전성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다.
Ⅱ. 볼트로 체결 할 때의 체결 축력 및 피로 한도
볼트 체결 시 적정 체결 축력의 산출은, 토크법에서는 규격 내력의 70％를 최대로 하는 탄성역 내에 있을 것 반복 하중으로 인한 볼트의 피로 강도가 허용치를 초과하지 않을 것 볼트 및 너트의 좌면에서 피체결물을 함몰시키지 않을 것 체결로 인해 피체결물을 파손시키지 않을 것
Ⅲ. 체결 축력과 체결 토크의 계산
체결 축력 Ff의 관계는 (1) 식으로 표시됩니다.
Ff = 0.7 × σy × As … (1)
체결 토크 TfA는 (2)식으로 구합니다.
TfA = 0.35k (1 + 1 / Q) σy · As · d … (2) 위 식에서 뜻하는 의미
k: 토크 계수
d: 볼트의 호칭 직경[cm]
Q: 체결 계수
σy: 내력(강도 구분 12.9일 때 1098N/mm2{112kgf/mm2}) As: 볼트의 유효 단면적 [mm 2 ]
Ⅳ. 계산의 예
연강과 연강을 육각 홀 붙이 볼트 M6(강도 구분 12.9) * 2 로, 기름 윤활 상태에서 체결할 때의 적정 토크와 축력을 구하면 아래와 같습니다.
적정 토크는 (2)식에서
TfA = 0.35k (1 + 1 / Q) σy · As · d = 0.35 · 0.17 (1 + 1 / 1.4)) 1098 * 20.1 * 0.6 = 1351 [N · cm] {138 [kgf · cm]} 축력 Ff는 (1)식에서
Ff = 0.7 × σy × As
= 0.7 × 1098 × 20.1
= 15449 {[N] 1576 [kgf]}
위와 같은 방법으로 각각의 토크 값 계산이 가능합니다.
1. 볼트의 표면 처리와 피체결물 및 암나사 재질의 조합에 의한 토크 계수
2. 체결 계수 Q의 표준 값
3. 강도 구분 표시 방법
Ⅴ. 초기 체결력과 체결 토크표
볼트 체결 방법으로는 토크법·토크 기울기법·회전각법·신장 측정법 등이 있지만 토크법이 간편하여 폭넓게 이용되고 있습니다.
체결 조건: 토크 렌치 사용(표면 기름 윤활 토크 계수 k＝0.17 체결 계수 Q＝1.4) 토크 계수는 사용 조건에 따라 다르므로 이 표는 일반적 기준으로 이용해 주십시기 바랍니다.
이 표는 주식회사 쿄쿠토제작소의 카탈로그에서 발췌하여 편집한 것입니다.
Ⅵ. 요약
볼트 조임 토크 관리는 부품의 안전성과 신뢰성을 높이고, 제품의 수명을 연장하며, 생산 프로세스의 효율성을 향상시키는 데 도움이 될 것입니다.
또한, 볼트 조임 토크는 자동차, 항공기, 건설, 기계 제조 및 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 하며, 올바른 조임 토크를 유지하는 것은 부품의 안전과 성능에 큰 영향을 미칩니다.
Ⅶ. FAQ
Q1. 왜 볼트 조임 토크를 중요하게 생각해야 하나요?
올바른 볼트 조임 토크를 유지하면 부품이 안전하게 고정되고 부품 간의 느슨한 조립을 방지할 수 있습니다.
이것은 제품의 안전성, 성능, 내구성을 향상시키고 고장 및 사고를 예방하는 데 도움이 됩니다.
Q2. 볼트 조임 토크를 어떻게 측정하나요?
볼트 조임 토크는 토크 렌치 또는 토크 스렌치와 같은 특수 도구를 사용하여 측정하며 일정한 회전 모멘트를 생성하고, 이를 통해 볼트나 나사를 조이면서 발생하는 토크를 측정합니다.
Q3. 볼트 조임 토크는 어떤 요소에 영향을 받나요?
볼트 조임 토크는 부품의 재료, 볼트 또는 나사의 크기와 형태, 표면 마찰, 온도, 윤활 및 다른 환경 요소에 영향을 받을 수 있습니다.
Q4: 어떻게 올바른 볼트 조임 토크 값을 결정하나요?
올바른 볼트 조임 토크 값을 결정하기 위해 설계 요구 사항, 부품 및 볼트 제조업체의 권장 사항, 산업 표준 및 엔지니어링 계산을 참고합니다.