기술관련
볼트 조임력, 토크의 기본 개념
토크와 조임력의 관계 토크의 정의와 역할 토크는 회전력을 의미하며, 볼트나 너트를 회전시킬 때 필요한 힘이다.
토크는 일반적으로 뉴턴 미터(N·m) 또는 파운드 피트(lbf·ft)로 측정된다.
볼트를 조일 때, 토크는 나사산을 따라 축 방향으로 힘을 전달하여 조임력을 생성하는데, 이때 토크는 조임력을 결정하는 중요한 요소가 된다.
토크와 조임력은 직접적인 상관관계를 가지고 있다. 볼트를 조일 때 적용되는 토크가 증가하면, 볼트의 축 방향으로 작용하는 조임력도 증가 한다.
볼트 또는 너트를 조이거나 풀때 필요한 회전력
토크 (T) = 힘 F x 길이 L
단위 : 뉴턴 미터(N·m), 파운드 피트 (lbf·ft),킬로그램중 미터(Kgf·m)
볼트 체결의 원리
볼트(너트)를 조이면 인장방향으로 힘이 가해지고 체결부재는 압축방향으로 힘이 가해진다. 조여진 볼트는 탄성에 의해 원래 상태로 돌아가려는 성질( 복원력)이 발생된다.
즉, 복원하려는 힘에 의해 체결부재를 압축하여 지속적인 조임상태를 유지하게 된다.
볼트(너트)를 풀면 원래 상태로 복원되는데, 탄성 한계 이내여야 하며, 한계를 넘어서게 되면 원래대로 복원되지 않는다.
* 오버토크(볼트 잠금 강함)로 볼트를 체결할 경우
볼트 자체의 늘어남( 소성변형) 또는 파손
체결부재의 손상 또는 파손
볼트의 파손은 2차적인 문제를 발생시킨다.
*볼트잠금이 약할 경우
진동등에 의해 쉽게 풀림 발생
체결기능 상실로 불안전한 상태 발생- > 2차적인 문제가 발생하게 된다.
토크 측정 방법
토크 렌치
토크 렌치는 볼트나 너트를 조일 때 정확한 토크를 적용하기 위해 사용되는 도구다.
이 도구는 설정된 토크 값에 도달하면 자동으로 멈추거나 경고를 주어, 과도한 조임을 방지한다.
토크 렌치는 다양한 형태와 크기가 있는데, 주로 기계, 자동차, 항공기 등의 유지보수 작업에서 사용된다.
토크 렌치의 종류
클릭형 토크 렌치: 설정된 토크 값에 도달하면 ‘클릭’ 소리가 나며, 사용자가 더 이상 힘을 가하지 않도록 알려준다
디지털 토크 렌치: 디지털 디스플레이를 통해 설정된 토크 값을 정확하게 표시하며, 설정 값에 도달하면 경고음이나 진동으로 알려준다.
빔형 토크 렌치: 단순한 구조로, 토크를 가할 때 렌치의 빔이 휘어지면서 눈금에 표시된 값을 읽는 방식이다.
토크 측정 방법
토크 렌치 설정: 먼저, 작업에 필요한 토크 값을 확인하고 토크 렌치에 설정한다.
클릭형이나 디지털 토크 렌치의 경우, 원하는 토크 값으로 다이얼을 돌리거나 디지털 입력을 통해 설정한다.
볼트나 너트에 장착: 토크 렌치를 볼트나 너트에 정확하게 장착한다. 이때, 렌치가 수직으로 위치하도록 하여 측정의 정확성을 높인다.
토크 적용: 렌치를 천천히 돌려 토크를 가한다.
클릭형 토크 렌치의 경우, ‘클릭’ 소리가 날 때까지 돌리고, 디지털 토크 렌치의 경우, 경고음이나 진동이 느껴질 때까지 돌린다.
빔형 토크 렌치는 눈금을 주시하며 설정된 값에 도달할 때까지 돌린다.
토크 확인: 설정된 토크 값에 도달하면, 더 이상 힘을 가하지 않고 렌치를 제거한다. 필요한 경우, 토크 값을 다시 확인하여 정확성을 검증한다.
주의사항 정기적인 교정: 토크 렌치는 정기적으로 교정하여 정확성을 유지해야 한다. 사용 빈도와 환경에 따라 교정 주기를 설정하고, 전문 기관에서 교정을 받는 것이 좋다.
토크와 조임력의 영향요인
토크와 조임력의 영향 요인 마찰 계수: 마찰 계수는 볼트와 너트 사이의 마찰력을 나타내며, 재질과 표면 상태에 따라 달라진다. 마찰 계수가 높으면 동일한 토크에서 더 큰 조임력이 발생하게된다.
볼트 직경: 볼트의 직경이 클수록 동일한 토크에서 더 큰 조임력이 발생한다. 이는 직경이 클수록 나사산의 접촉 면적이 증가하기 때문이다.
윤활제 사용: 윤활제를 사용하면 마찰 계수가 감소하여 동일한 토크에서 더 큰 조임력을 얻을 수 있다. 이는 윤활제가 나사산 사이의 마찰을 줄여주기 때문이다.
토크와 조임력의 중요성 결합의 신뢰성: 적절한 토크와 조임력은 결합 부품의 신뢰성을 보장한다. 이는 기계나 구조물의 안전성과 직결되며, 결합 부품이 외부의 충격이나 진동에도 견딜 수 있도록 한다.
부품의 보호: 과도한 토크는 볼트나 너트의 나사산을 손상시킬 수 있으며, 이는 결합의 신뢰성을 떨어뜨리게된다.
반대로, 부족한 토크는 결합이 느슨해져 부품이 분리될 위험을 증가시킨다.
볼트의 탄성영역, 소성영역
1. 탄성영역 : 그래프의 초기 부분으로, 이구간에서는 응력과 변형률이 비례한다. 이영역의 기울기는 탄성계수이다.
2. 항복점 : 그래프에서 빨간점으로 표시된 부분으로, 재료가 탄성영역을 벗어나 소성 변형을 시작하는 부분이다.
3. 소성영역 : 항복점을 지나서 재료가 영구 변형을 겪는 구간이다. 응력과 변형률이 비례하지 않는다.
4. 인장강도 : 그래프에서 녹색점으로 표시된 부분으로, 재료가 견딜 수 있는 최대 응력이다.
5. 파단점 : 파란점으로 표시된 부분으로, 재료가 파단되는 시점이다.
5. 상하 항복점 : 항복점 근처에서 상항복점과 하 항복점이 나타날 수 있다. 이는 재료의 특성에 따라 다르다.