볼트 체결부를 조일 때 비틀림을 어떻게 고려해야 할까요?

볼트 체결부를 조일 때 비틀림을 어떻게 고려해야 할까요?

비틀림(torsion)은 체결 토크를 적용할 때 볼트가 비틀리는 현상입니다. 볼트를 조일 때 축력이 가해짐에 따라 인장 응력이 발생하고, 나사산 마찰로 인해 비틀림 응력도 발생합니다. 비틀림은 볼트의 원형 단면에서 반경에 수직으로 작용하는 전단 응력을 생성합니다.

볼트는 재료의 항복 강도로 알려진 항복(yielding) 전의 특정 응력[N/mm2]을 만족하도록 설계되었습니다. 비틀림은 볼트의 총 응력을 증가시켜 예상보다 낮은 축력에서 파손될 수 있습니다. 비틀림 응력이 크면 클수록 인장 응력이 더 낮아집니다. 따라서 볼트 체결부를 설계할 때 볼트가 항복하지 않고 최대 축 방향의 힘을 활용하기 위해서는 인장 응력과 비틀림 응력을 모두 고려하는 것이 중요합니다.

다음 두 가지 방법을 사용하여 볼트 내 비틀림 응력의 양을 예상할 수 있습니다.

• 국제 표준 및 권장 사항에 따라 계산합니다.
• 비틀림 응력이 전체 응력의 15%를 차지한다는 점을 가정하여 고려하는 것입니다. 그럼에도 불구하고 나사산 마찰과 관련하여 이 일반적인 값은 보정될 수 있습니다. 파스너가 윤활된 경우 약 10%에, 윤활되지 않은 경우 20%까지, 마찰 기반 잠금 파스너를 사용하는 경우에는 훨씬 더 높은 값으로 조정될 수 있습니다.

비틀림은 나사산 마찰로 인해 발생하므로 파스너의 나사산에 윤활제를 도포하는 것만으로 간단히 줄일 수 있습니다. 유압 장비 또는 특수 너트로 볼트 텐셔닝을 이용하는 체결하는 방법도 있습니다. 나사산 사이에서 회전 움직임이 발생하지 않기 때문에 비틀림이 완전히 제거되고 볼트가 영구 변형되는 항복 위험 없이 더 높은 축 방향 인장력 즉, 측력을 얻을 수 있습니다.