산업 생산 현장에서 볼트가 자주 파손되는데, 볼트가 파손되는 이유는 무엇일까요? 오늘은 주로 네 가지 측면에서 분석해 보겠습니다.
사실 대부분의 볼트 파손은 풀림 때문에 발생하며, 풀림으로 인해 파손되는 것입니다. 볼트가 풀리고 파손되는 상황은 피로 파괴와 거의 동일하기 때문에 결국에는 피로 강도에서 원인을 찾을 수 있습니다. 실제로 피로 강도는 상상을 초월할 정도로 커서, 볼트는 사용 중에는 피로 강도가 전혀 필요하지 않습니다.
첫째, 볼트 파손은 볼트의 인장 강도 때문이 아닙니다.
M20×80 등급 8.8 고강도 볼트를 예로 들어보겠습니다. 이 볼트의 무게는 단 0.2kg에 불과하지만, 최소 인장 강도는 20톤으로 자체 무게의 10만 배에 달합니다. 일반적으로 우리는 20kg 정도의 부품을 고정하는 데만 이 볼트를 사용하며, 최대 강도의 1/1000 정도만 활용합니다. 장비 내부의 다른 힘이 작용하더라도 부품 무게의 1/1000에 달하는 하중을 견딜 수 없으므로, 이 볼트의 인장 강도는 충분하며, 강도 부족으로 인해 볼트가 손상되는 경우는 발생하지 않습니다.
둘째, 볼트 파손은 볼트의 피로 강도 때문이 아닙니다.
횡진동 풀림 실험에서는 체결 부품이 단 100회만 풀릴 수 있지만, 피로 강도 실험에서는 백만 번 반복 진동해야 풀립니다. 즉, 나사 체결 부품은 피로 강도의 1만분의 1만 사용했을 때 풀리는데, 실험에서는 그 최대 하중의 1만분의 1만 사용하므로 나사 체결 부품의 풀림은 볼트의 피로 강도 때문이 아닙니다.
셋째, 나사식 체결 부품 손상의 진짜 원인은 헐거움입니다.
체결 부품이 풀리면 막대한 운동 에너지 mv2가 발생하여 체결 부품과 장비에 직접 작용하여 체결 부품이 손상됩니다. 체결 부품이 손상되면 장비가 정상적으로 작동하지 못하게 되어 장비 전체가 손상될 수 있습니다.
축 방향 힘을 받는 체결 부품의 나사산이 파손되어 볼트가 빠져버립니다.
방사형 힘을 받는 체결 부품의 경우 볼트가 파손되고 볼트 구멍은 타원형이 됩니다.
넷째, 잠금 효과가 뛰어난 나사 고정 방법을 선택하는 것이 문제 해결의 기본입니다.
유압 해머를 예로 들어보겠습니다. GT80 유압 해머의 무게는 1.663톤이고, 측면 볼트는 10.9급 M42 볼트 7세트입니다. 각 볼트의 인장력은 110톤이고, 예비 조임력은 인장력의 절반으로 계산하면 300~400톤에 달합니다. 하지만 볼트가 파손되어 현재 M48 볼트로 교체해야 하는 상황입니다. 근본적인 원인은 볼트 잠금 방식으로는 해결할 수 없기 때문입니다.
볼트가 부러지면 사람들은 쉽게 볼트 강도가 부족하다고 결론짓고, 대부분 볼트 직경의 강도 등급을 높이는 방법을 사용합니다. 이 방법은 볼트의 예비 조임력을 증가시키고 마찰력도 높여 풀림 방지 효과를 향상시킵니다. 그러나 이 방법은 사실상 전문적이지 못한 방법이며, 투자 비용이 많이 들고 수익성이 떨어집니다.
간단히 말해서, 그 볼트는 "풀지 않으면 부러질 것이다"라는 뜻입니다.
게시 시간: 2022년 11월 29일
