볼트 체결부의 피로 현상이란 무엇인가요?

재료 피로는 부품이 주기적인 하중을 받는 경우 발생합니다. 주기적인 하중이 너무 높으면 미세한 균열이 일어나고 임계 크기까지 도달하면 부품이 파손됩니다. 이러한 재료 피로는 재료의 항복 강도보다 낮은 응력 수준에서 발생합니다.

볼트 체결부를 설계할 때는 볼트에 가해지는 주기적 하중을 최소화하여 파손과 그에 따른 연결부 고장을 방지하는 것이 중요합니다. 이를 위한 기본 원칙은 탄성이 있는 볼트를 사용하여 강성 부품을 고정한 후 높은 체결력으로 화스너를 조여주는 것입니다.

예를 들어 긴 볼트를 사용하거나 생크 직경을 줄이는 방식으로 볼트의 탄성을 개선할 수 있습니다. 일반적으로 큰 볼트의 체결력이 제대로 확보되지 않거나 클램프 길이를 적절하게 늘릴 수 없는 경우, 큰 볼트 하나보다는 얇은 볼트를 여러 개 사용하는 것이 바람직합니다. 또한 주철, 경금속 합금, 폴리머 등과 같은 부드러운 소재 대신 강철을 사용하여 고정된 부재의 강성을 유지할 수 있습니다.

피로 파괴의 원인으로는 볼트의 치수가 지나치게 커서 강성이 너무 강한 경우가 있습니다. 또한 가장 일반적인 고장 위치는 처음 체결된 나사산입니다.