볼트 결합

볼트 결합()은 건설 및 기계 설계에서 가장 일반적인 요소 중 하나이다. 이는 다른 부품을 잡고 결합하는 수나사 패스너(수나사 등)와 일치하는 암나사 나사산으로 고정된다. 볼트 결합 설계에는 장력 조인트와 층밀림 변형력 조인트의 두 가지 주요 유형이 있다.

나사 결합에서 구성 요소의 선택은 복잡한 과정이다. 온도, 부식, 진동, 피로, 초기 선하중과 같은 여러 요소를 신중하게 고려한다.Barrett, R. T. (1990). Fastener design manual (No. NAS 1.61: 1228).

 조인트 유형 
 장력 조인트 
장력 조인트에는 비선하중 조인트와 선하중 조인트의 두 가지 유형이 있다.

 비선하중 장력 조인트 
이러한 조인트는 정확한 선하중으로 조여지지 않으며, 장력은 주로 높은 클램핑력을 생성하지 않고 부품을 함께 유지하는 데 사용된다. 인장 하중이 가해지면 조인트가 분리될 수 있다. 이 유형의 조인트는 인장 하중의 변동에 자주 노출되는 곳에는 사용해서는 안 된다.

 선하중 장력 조인트 
섬네일|x260px|인라인 스케이트 휠 어셈블리의 선하중 적용

이러한 조인트에서 볼트는 특정 선하중을 가하도록 조여져 볼트에 인장력을 생성하고 클램프된 부품에는 동일한 압축력을 생성한다. 이는 가해지는 모든 인장 하중이 볼트와 클램프된 부품 사이에 분산되도록 보장하며(이론 섹션 참조), 이는 몇 가지 장점이 있다.

 주기적인 인장 하중에 대해 볼트는 하중의 전체 진폭을 경험하지 않아 피로 수명을 증가시킨다. 재료에 피로 한도가 있는 경우 패스너의 수명이 무기한 연장될 수 있다.Collins, p. 481.
 볼트는 풀림을 유발할 수 있는 상대적인 움직임 없이 안전하게 유지되므로 추가 잠금 메커니즘이 필요 없을 수 있다.

조인트는 분리를 방지하기 위해 선하중이 항상 외부 인장 하중을 초과하도록 설계되어야 한다. 외부 인장 하중이 선하중을 초과하면 조인트가 분리되어 구성 요소 간의 상대적인 움직임, 볼트 풀림 가능성, 그리고 볼트에 대한 하중 증가를 초래한다.

선하중 장력 조인트와 슬립 방지 전단 조인트 모두에서 볼트의 일정 수준의 선하중과 그에 따른 클램프된 구성 요소의 압축은 조인트의 무결성에 필수적이다. 선하중 목표는 다양한 방법으로 달성될 수 있다. 볼트에 측정된 토크를 가하거나, 볼트 연장을 측정하거나, 볼트를 가열하여 확장한 다음 암나사를 조이거나, 볼트를 항복점까지 토크를 가하거나, 초음파로 테스트하거나, 나사산 구성 요소의 일정 각도 상대 회전을 가하는 방법이 있다. 각 방법에는 다양한 불확실성이 수반되며, 일부는 매우 상당하다.

 전단 조인트 
전단 조인트에는 미끄럼 방지형과 베어링형의 두 가지 유형이 있다.

 미끄럼 방지 전단 조인트 
이러한 조인트에서 볼트는 지정된 선하중으로 조여진다. 이 선하중은 클램프된 부품 사이에 마찰을 생성하여 전단 하중이 볼트에 직접 전달되는 대신 마찰을 통해 조인트 면을 통해 전달되도록 한다. 클램프된 부품 간의 상대적인 움직임이 방지되므로 프레팅 마모로 인해 피로 균열이 발생할 수 있는 현상도 방지된다. 이러한 조인트에 가해지는 인장 하중은 일반적으로 부차적인 영향을 미치지만, 효과적인 선하중을 감소시킨다.

볼트와 연결 부품의 상대적인 강성은 선하중 장력 조인트에 비해 슬립-임계 조인트의 선하중을 계산하는 데 덜 중요하다(이론 섹션 참조). 선하중을 적용하는 방법은 선하중 장력 조인트 섹션에 설명되어 있다.

 베어링형 전단 조인트 
이러한 조인트는 정확한 선하중으로 조여지지 않으며, 장력은 주로 높은 클램핑력을 생성하지 않고 부품을 함께 유지하는 데 사용된다. 이 유형의 조인트에서 전단 하중은 볼트와 연결 부품의 볼트 구멍 벽 사이의 베어링 접촉을 통해 전달된다. 전단 하중이 가해지면 연결 부품이 움직이고 볼트 생크가 구멍 벽에 접촉하여 부품에서 볼트로 하중을 전달한다. 이로 인해 연결 부품의 접합부에서 볼트에 전단 응력이 발생하며, 볼트는 전단 강도를 통해 이를 저항한다. 베어링형 조인트는 이 직접 접촉에 의존하므로 높은 또는 반복적인 하중 하에서 볼트 구멍의 마모 및 변형에 더 취약하며, 이는 시간이 지남에 따라 볼트 피로 또는 구멍의 연장을 초래할 수 있다. 이러한 조인트에 가해지는 인장 하중은 일반적으로 부차적인 영향을 미치지만, 볼트의 사용 가능한 전단 강도를 감소시킬 수 있다.

클레비스 핀 연결은 잠금 메커니즘(스프링 와셔, 나사 접착제, 잠금 암나사 등)에 의존하는 베어링형 전단 조인트이다.

 이론 
 핵심 개념 
일반적으로 볼트는 볼트 머리 또는 너트에 토크를 가하여 장력을 가한다(선하중). 가해진 토크는 볼트가 나사산을 "올라가게" 하여 볼트의 장력을 유발하고, 볼트에 의해 고정되는 구성 요소에 동등한 압축을 유발한다. 볼트에 발생하는 선하중은 가해진 토크에 의해 발생하며 볼트 직경, 나사산의 기하학적 구조, 나사산 및 토크가 가해진 볼트 머리 또는 너트 아래에 존재하는 마찰 계수의 함수이다. 볼트에 의해 클램프된 구성 요소의 강성은 토크에 의해 발생하는 선하중과 무관하다. 그러나 볼트와 클램프된 조인트 구성 요소의 상대적인 강성은 볼트가 지탱할 외부 장력 하중의 비율을 결정하며, 이는 조인트 분리를 방지하고 이를 통해 장력 하중이 반복적으로 가해질 때 볼트가 경험하는 응력 범위를 줄이는 데 필요한 선하중을 결정한다. 이는 반복적인 장력 하중에 노출될 때 볼트의 내구성을 결정한다. 충분한 조인트 선하중을 유지하는 것은 또한 부품의 피로 파손을 초래할 수 있는 프레팅 마모를 유발할 수 있는 조인트 구성 요소의 상대적인 미끄럼을 방지한다.

패스너의 클램프 하중, 즉 선하중은 토크가 가해질 때 생성되며, 일반적으로 패스너의 항복 강도의 상당한 비율을 차지하는 인장 선하중을 발생시킨다. 패스너는 강도를 포함한 여러 가지를 정의하는 다양한 표준에 따라 제조된다. 주어진 패스너의 속성 등급(제조 및 장착 정밀도) 및 등급(인장 강도)에 따라 필요한 토크를 지정하는 토크 차트가 제공된다.
alt=볼트 조인트의 스프링 비유|섬네일|330x330px|볼트 조인트의 스프링 비유
패스너를 조이면 볼트에 인장 선하중이 발생하고, 클램프된 부품에는 동일한 압축 선하중이 형성된다. 이 시스템은 클램프된 부품이 압축 변형을 겪고 볼트가 인장 변형을 겪는 스프링과 같은 어셈블리로 모델링될 수 있다. 외부 인장 하중이 가해지면 클램프된 부품의 압축 변형을 줄이고 볼트의 인장 변형을 증가시킨다. 볼트와 클램프된 부품이 지탱하는 하중은 둘 다 동일한 유도 변형을 겪기 때문에 강성에 비례한다. 결과적으로 외부 하중은 볼트에 의해서만 지탱되는 것이 아니라 조인트 전체에 분산된다. 잘 설계된 조인트에서는 가해진 인장 하중의 약 10-20%만이 볼트에 의해 지탱되며, 나머지 대부분은 볼트보다 훨씬 강성이 높은 클램프된 부품을 통해 전달된다. 볼트로 전달되는 하중 비율의 이러한 감소는 주기적인 하중이 가해지는 응용 분야에서 중요하다. 왜냐하면 볼트는 나사산의 응력집중으로 인해 피로 강도가 낮기 때문이다.

일부 응용 분야에서는 패스너가 더 비싼 구성 요소보다 먼저 파손되도록 조인트를 설계한다. 이 경우 기존 패스너를 더 높은 강도의 패스너로 교체하면 장비 손상을 초래할 수 있다. 따라서 오래된 패스너를 동일 등급의 새 패스너로 교체하는 것이 일반적으로 좋은 관행이다.

 공식 
분리되지 않은 조인트의 볼트 힘은
클램프된 부품에서는
여기서

는 외부 가해진 힘이고,

는 볼트 선하중이다.

외부 하중 중 볼트가 지탱하는 부분은 조인트 강성 비율이다.
여기서

는 볼트의 강성이고,

는 클램프된 부품의 강성이다.

클램프된 표면의 힘이 0일 때() 클램프된 부품의 분리가 발생하므로 분리력은
볼트 머리 아래에서 분리가 발생하는 것은 볼트의 힘이 0일 때 이므로 분리력은,
섬네일|볼트 조인트 강성 비율 및 하중 공유
첨부된 그래프와 표는 클램프된 부품과 볼트의 상대적 강성이 볼트에 의해 지지되는 하중 부분에 어떻게 영향을 미치는지 보여준다. 예를 들어, 클램프된 부품의 강성이 볼트의 강성과 같을 때(파란색 곡선), 선하중의 마이너스 두 배에서 플러스 두 배 범위의 외부 하중은 적용된 하중의 50%만이 볼트로 전달되도록 한다. 왜냐하면 볼트의 총 하중은 선하중의 두 배만 변하기 때문이다. 인장 적용 하중이 선하중의 두 배를 초과하면 클램프된 부품이 분리되고 볼트가 전체 하중을 지지한다. 반대로, 압축 하중이 선하중의 두 배보다 낮으면 볼트 머리에서 분리가 발생하고 볼트의 힘은 0이 된다. 클램프된 부품 대 볼트 강성 비율이 0.01인 곡선은 클램프된 부품의 상대적 강성이 매우 낮을 때 거의 모든 하중이 볼트로 전달되며, 압축 하중이 선하중과 같아지는 지점까지 전달되고 볼트 머리에서 분리가 발생하여 볼트의 힘이 0으로 감소하는 것을 보여준다.

+ 볼트 대 클램프 부품 강성 비율의 영향클램프 부품 강성볼트 강성조인트
강성

비율적용 하중의볼트로 전달되는부분조인트 무결성 범위적용 하중볼트 선하중볼트 헤드에서의분리클램프 부품의분리0.010.9999 % -1.01000.50.6766 % -1.53.01.00.5050 % -2.02.03.00.2525 % -4.01.3

 토크 계산 
설계된 조인트는 올바른 인장 선하중을 제공하도록 토크를 선택해야 한다. 패스너에 토크를 가하는 것은 일반적으로 토크 렌치를 사용하여 달성된다. 특정 패스너 적용에 필요한 토크 값은 공개된 표준 문서에 명시되거나 제조업체에 의해 정의되거나 계산될 수 있다. 마찰이 가장 적은 나사산 고정 장치의 측면이 토크를 받아야 하며, 다른 측면은 반대 방향으로 잡거나 다른 방법으로 회전이 방지되어야 한다.

원하는 선하중에 대한 토크를 계산하는 데 사용되는 일반적인 관계는 나사산의 기하학적 구조와 나사산 및 볼트 머리 또는 너트 아래의 마찰을 고려한다. 다음은 표준 ISO 또는 국가 표준 볼트와 나사산이 사용된다고 가정한다.

여기서
는 필요한 토크
는 너트 계수
는 원하는 선하중
는 볼트 직경

너트 계수 K는 나사산의 기하학적 구조, 마찰, 피치를 설명한다. ISO 및 통합 국가 표준 나사산을 사용하는 경우 너트 계수는 다음과 같다.

여기서
 = 평균 나사산 직경, 피치 직경에 가깝다.
 = 공칭 볼트 직경
 = (나사 피치)/(파이 * dm)
나사 피치 = 1/N (N은 인치 또는 mm당 나사산 수)
 = 나사산의 마찰 계수
 = 나사산 각도의 절반 (일반적으로 60°) = 30°
 = 토크가 가해진 머리 또는 너트 아래의 마찰 계수

 =  = 0.15일 때, 사용된 치수는 모든 크기의 거친 또는 가는 볼트에 해당하며, 너트 계수는 K ≈ 0.20이므로 토크/선하중 관계는 다음과 같다.

윤활된 것과 윤활되지 않은 1/2 인치 - 20 UNF 볼트 두 샘플을 800 lb-in으로 토크를 가한 효과에 대한 연구는 동일한 평균 선하중 7700 lbf를 생성했다. 윤활되지 않은 볼트 샘플의 선하중은 평균값에서 1100 lbf의 표준 편차를 가졌고, 윤활된 샘플은 680 lbf의 표준 편차를 가졌다. 선하중 값과 토크를 위의 관계에 사용하여 너트 계수를 풀면 K = 0.208로 나타나며, 이는 권장 값인 0.20에 매우 가깝다.

+ 볼트 선하중 방법에 기반한 볼트 선하중의 정확도방법 정확도윤활되지 않은 볼트에 토크 렌치 ± 35%카드 도금된 볼트에 토크 렌치  ± 30%윤활된 볼트에 토크 렌치
  ± 25%선하중 지시 와셔 ± 10%컴퓨터 제어 렌치 (항복점 미만)  ± 15%컴퓨터 제어 렌치 (항복 감지) ± 8%볼트 연장 ± 5%스트레인 게이지 ± 1%초음파 모니터링 ± 1%

구조용 응용 분야에서 선호되는 볼트 선하중은 고강도 패스너의 경우 패스너의 항복 하중의 최소 75%여야 하며, 영구 패스너의 경우 항복 하중의 90%까지 높아야 한다. 선하중의 이점을 얻으려면 클램핑력이 조인트 분리 하중보다 높아야 한다. 일부 조인트의 경우 조인트를 고정하기 위해 여러 개의 패스너가 필요하며, 이들은 모두 최종 토크가 가해지기 전에 손으로 조여서 균일한 조인트 장착을 보장한다.

볼트에 토크를 가하여 얻는 선하중은 토크의 유효한 부분에 의해 발생한다. 나사산 및 너트 또는 볼트 머리 아래의 마찰은 적용된 토크의 일부를 소모한다. 적용된 토크의 대부분은 토크가 가해진 볼트 머리 또는 너트 아래(50%)와 나사산(40%)의 마찰을 극복하는 데 소실된다. 나머지 10%의 적용된 토크는 볼트를 늘리고 선하중을 제공하는 데 유용한 작업을 한다. 초기에는 토크를 가할 때 볼트 머리 또는 너트 아래(어느 쪽 끝에 토크가 가해지는지에 따라 다름) 및 나사산의 정마찰을 극복해야 한다. 마지막으로 동적 마찰이 우세하며 볼트가 장력을 받음에 따라 토크는 50/40/10% 방식으로 분산된다. 토크 값은 나사산 및 토크가 가해진 볼트 머리 또는 너트 아래에서 발생하는 마찰과 고정된 재료 또는 사용된 와셔에 따라 달라진다. 이 마찰은 윤활제 또는 나사산에 적용된 도금(예: 카드 늄 또는 아연)의 적용에 의해 영향을 받을 수 있으며, 패스너의 표준은 토크 값이 건조 또는 윤활된 나사산에 대한 것인지 정의한다. 왜냐하면 윤활은 토크 값을 15%에서 25%까지 감소시킬 수 있기 때문이다. 건조하게 토크를 가하도록 설계된 패스너를 윤활하면 과도하게 조여져 나사산이 손상되거나 패스너가 탄성 한계를 넘어 늘어나 클램핑 능력이 감소할 수 있다.

볼트 머리 또는 너트 모두 토크를 가할 수 있다. 한쪽이 더 큰 베어링 면적 또는 마찰 계수를 가지면 동일한 목표 선하중을 제공하기 위해 더 많은 토크가 필요할 것이다. 패스너는 클리어런스 홀에 장착된 경우에만 토크를 가해야 한다.

토크 렌치는 볼트의 선하중을 직접 측정하지 않는다.

선하중을 결정하는 보다 정확한 방법은 너트에서 나사산의 연장을 정의하거나 측정하는 것에 의존한다. 또는 너트의 각도 회전 측정은 패스너의 나사산 피치에 따라 나사산 연장을 정의하는 기초 역할을 할 수 있다. 나사산 연장을 직접 측정하면 클램핑력을 매우 정확하게 계산할 수 있다. 이는 다이얼 테스트 인디케이터를 사용하여 패스너 꼬리에서의 편향을 읽거나, 변형률 게이지를 사용하거나, 초음파 길이 측정으로 달성할 수 있다.

볼트 선하중은 볼트를 항복점까지 토크를 가하여 제어할 수도 있다. 어떤 상황에서는 숙련된 작업자가 볼트 재료가 항복하기 시작할 때 토크 렌치를 돌리는 데 필요한 작업량이 감소하는 것을 느낄 수 있다. 그 지점에서 볼트는 볼트 면적과 볼트 재료의 항복 강도에 의해 결정된 선하중을 갖는다. 이 기술은 특별히 제작된 기계에 의해 더 정확하게 실행될 수 있다. 이 방법은 매우 높은 선하중에만 작동하고 비교적 비싼 공구가 필요하기 때문에 주로 고성능 엔진과 같은 특정 응용 분야에서만 일반적으로 사용된다.

현재(아직) 패스너의 장력을 현장에서 측정하는 간단한 방법은 없다. 가장 정확한 방법부터 가장 정확한 방법까지 모든 방법은 먼저 패스너를 이완시킨 다음 힘을 가하고 결과로 얻은 연신량을 정량화하는 것을 포함한다. 이를 사용되는 기술에 따라 '재토크' 또는 '재장력'이라고 한다.

이 과정에 사용되는 기술은 다음과 같다.

문제가 되는 패스너에 전자 토크 렌치가 사용되어 적용된 토크가 증가함에 따라 측정될 수 있다.

최근의 기술 발전으로 초음파 테스트를 사용하여 장력을 (± 1%)로 설정할 수 있게 되었다. 이는 각 패스너에 변형률 게이지를 설정할 필요 없이 변형률 게이지와 동일한 정확도를 제공한다.

장력을 나타내는 또 다른 방법(주로 강철 설치에서)은 크러시 와셔를 사용하는 것이다. 이 와셔는 드릴링되어 주황색 RTV로 채워져 있다. 주어진 힘(± 10%)이 가해지면 주황색 고무 가닥이 나타난다.

대량 사용자(예: 자동차 제조업체)는 종종 컴퓨터 제어 너트 드라이버를 사용한다. 이러한 기계에서 컴퓨터는 미리 정해진 값에 도달하면 토크 메커니즘을 끄는 것을 제어한다. 이러한 기계는 종종 조립 라인에서 휠 너트를 장착하고 조이는 데 사용되며, 광산 현장의 이동식 공장 타이어 장착 베이에서도 사용되도록 개발되었다.

 나사산 맞물림 
나사산 맞물림은 나사산과 암나사 사이에 맞물린 나사산의 길이 또는 개수를 말한다. 볼트 결합은 나사산이 전단에서 파손되기 전에 볼트 생크가 인장으로 파손되도록 설계되지만, 이를 위해서는 최소 나사산 맞물림이 달성되어야 한다. 다음 방정식은 이 최소 나사산 맞물림을 정의한다.

여기서 Le는 나사산 맞물림 길이, At는 인장 응력 면적, D는 나사의 주요 직경, p는 피치이다. 이 방정식은 나사와 암나사 재료가 동일한 경우에만 유효하다. 동일하지 않은 경우, 추가 나사산 길이를 결정하는 데 다음 방정식을 사용할 수 있다.

여기서 Le2는 새로 필요한 나사산 맞물림이다.

이 공식들은 절대 최소 나사산 맞물림을 제공하지만, 많은 산업에서는 볼트 연결이 최소한 완전히 맞물려야 한다고 명시한다. 예를 들어, FAA는 일반적인 경우에 적어도 하나의 나사산이 모든 볼트 연결에서 돌출되어야 한다고 결정했다. 

 고장 모드 
파손되거나, 풀리거나, 부식된 볼트의 고장 모드 분석을 수행할 때는 아래의 고장 모드를 신중하게 고려해야 한다.

과부하
과부하는 적용 장비의 작동 힘이 클램프 하중을 초과하여 조인트가 시간이 지남에 따라 풀리거나 치명적으로 파손될 때 발생한다.
과도한 토크
과도한 토크는 나사산을 손상시키고 패스너를 변형시켜 파손을 일으킬 수 있지만, 이는 매우 오랜 시간에 걸쳐 발생할 수 있다. 부족한 토크는 조인트가 풀리게 하여 파손을 일으킬 수 있으며, 조인트가 굴곡되어 피로로 인해 파손될 수도 있다.
피로
축방향 또는 횡방향 하중이 볼트의 선하중을 초과하거나 볼트가 횡방향으로 미끄러지면 볼트의 움직임으로 인해 재료에 작은 균열이 발생하여 결국 볼트 또는 수나사 부품의 피로 (재료) 파손으로 이어진다. boltscience의 빌 에클레스(Bill Eccles)에 따르면, [대부분의 응용 분야에서 볼트가 피로에 강하도록 하는 가장 효과적인 방법은 볼트를 충분히 조이는 것이다.]
브리넬 경도 시험
브리넬 경도 시험은 품질이 낮은 와셔에서 발생할 수 있으며, 클램프 하중 손실과 그에 따른 조인트의 피로 (재료) 파손으로 이어진다.
기타 고장 모드
기타 고장 모드에는 부식, 매립, 층밀림 변형력 한도 초과가 포함된다.

볼트 조인트는 의도적으로 전단 핀처럼 다른 부품보다 먼저 파손되도록 설계된 희생 부품으로 사용될 수 있다.

 잠금 메커니즘 
섬네일|right|자동차 휠의 볼트 결합. 여기에서 외부 패스너는 네 개의 스터드와 휠을 고정하는 네 개의 너트 중 세 개이다. 중앙 너트(잠금 커버와 분할 핀 포함)는 휠 베어링을 스핀들에 고정한다.

잠금 메커니즘은 볼트 조인트가 풀리는 것을 방지한다. 진동 또는 조인트 움직임으로 인해 조임틀 구조적 하중 손실 및 조인트 파손이 발생할 경우, 그리고 볼트 조인트의 보안이 필수적인 장비에서 필요하다. 자동 풀림 거동에 대한 일반적인 테스트는 융커 테스트이다.
잼 너트
두 개의 너트를 서로 조인다. 이 응용 분야에서는 더 얇은 너트를 조인트에 인접하게 배치하고, 더 두꺼운 너트를 그 위에 조여야 한다. 더 두꺼운 너트는 조인트에 더 많은 힘을 가하여 먼저 얇은 너트의 나사산에 가해지는 힘을 완화하고 그 다음 반대 방향으로 힘을 가한다. 이러한 방식으로 더 두꺼운 너트는 조인트에서 멀리 떨어진 나사산 측면에 단단히 압력을 가하고, 얇은 너트는 조인트에 가장 가까운 나사산 측면에 압력을 가하여 두 너트를 양방향으로 나사산에 단단히 고정시킨다.
프리베일링 토크 너트 (잠금 너트)
내부 나사산(금속 또는 비금속, 예: 나일록 너트)에 삽입물 또는 외부 나사산에 비금속 재료의 플러그/패치가 설치된다. 이 재료는 반대쪽 패스너의 나사산에 마찰력으로 결합하여 프리베일링 토크를 생성하며, 이는 패스너의 후진 또는 풀림을 방지한다.
화학적 잠금 화합물 (나사 고정액)
화학적 잠금 화합물의 사용은 화합물이 경화될 때 나사산을 함께 묶는다. 이러한 화합물의 예로는 산소가 없을 때 경화되고 조인트의 나사산을 함께 고정하는 혐기성 화합물인 록타이트가 있다. 화학적 잠금 방법은 이탈 토크 후에 마찰을 생성한다. 경화된 폴리머가 너트를 회전할 때 여전히 마찰을 생성하므로 프리베일링 토크는 일반적으로 0보다 높다.
안전 와이어 (록 와이어)
너트와 볼트 머리에 구멍을 뚫고 와이어를 구멍을 통해 끼워 역회전을 방지한다. 이 잠금 방법은 노동 집약적이지만 중요한 조인트에 여전히 사용된다.
 잠금 너트
너트의 일부가 조일 때 탄성적으로 변형되어 잠금 동작을 제공한다.
 스프링 와셔 및 스프링 와셔
조일 때 축 방향으로 구부러지는 와셔. 스프링 와셔는 추가적인 축 방향 힘을 생성하는 반면, 잠금 와셔는 회전에 대한 더 직접적인 저항을 제공하는 방식으로 표면과 맞물리는 부분이 있다.

 볼트 소음 
볼트 소음은 볼트 결합부가 "하중 하에서 베어링"으로 미끄러져 들어가 소총 소리와 유사한 큰 소음을 발생시킬 때 건물에서 발생한다. 이 현상은 구조적으로 중요하지 않으며 거주자에게 위협이 되지 않는다.

두 요소 사이의 볼트 조인트는 베어링형 조인트 또는 마찰력 조인트 역할을 할 수 있다. 마찰 조인트에서는 요소들이 충분한 힘으로 함께 클램프되어 클램프된 표면 사이의 결과 마찰이 요소들이 서로 옆으로 미끄러지는 것을 방지한다.

베어링 조인트에서 볼트 자체는 볼트 생크(볼트 머리 근처의 볼트 나사산 없는 부분)가 클램프된 요소의 구멍 측면에 닿음으로써 요소의 횡방향 움직임을 제한한다. 이러한 조인트는 클램프된 표면 사이에 높은 수준의 마찰이 필요하지 않으므로 더 적은 클램핑력이 필요하다. 볼트와 구멍 사이의 간극은 열팽창 및 기타 약간의 움직임을 허용하기 위해 볼트가 구멍 측면에 닿기 전에 약간의 횡방향 움직임이 발생할 수 있음을 의미한다.

베어링 조인트로 설계되었더라도, 클램프된 요소들 사이의 표면 마찰은 일정 시간 동안 움직임을 저항하기에 충분할 수 있으며, 특히 건물이 아직 완전히 하중을 받지 않았을 때 그러하다. 따라서 처음에는 마찰 조인트로 작동한다. 횡방향 힘이 이 마찰을 극복하기에 충분해지면, 클램프된 요소들은 구멍 측면이 볼트 생크에 닿을 때까지 움직인다. 이 움직임("베어링으로 미끄러짐")은 일반적으로 매우 갑자기 시작되고 멈추며, 종종 소리를 통해 관련 요소들의 탄성 에너지를 방출하여 크지만 해롭지 않은 소음을 발생시킨다.Carter, C.J.: "Steel Interchange: Banging Bolts", MSC: Modern Steel Construction, July 1999.

 국제 표준 
 SA-193/SA-193M: "고온용 특수강 및 스테인리스강 볼팅 재료 사양"
 SA-194/SA-194M: "고온용 볼트의 탄소강 및 특수강 너트 사양"
 SA-320/SA-320M: "저온용 특수강 볼팅 재료 사양"
 EN 1515: "플랜지와 그 조인트 - 볼팅"
 EN 1515-1: "플랜지와 그 조인트 - 볼팅 - 1부: 볼팅 선택"
 EN 1515-2: "플랜지와 그 조인트 — 볼팅 — 2부: 강철 플랜지용 볼트 재료 분류, PN 지정"
 EN 1515-2: "플랜지와 그 조인트 — 볼팅 — 3부: 강철 플랜지용 볼트 재료 분류, 등급 지정"
 ISO 4014: "육각 머리 볼트 - 제품 등급 A 및 B"
 ISO 4017: "육각 머리 나사 - 제품 등급 A 및 B"
 ISO 4032: "육각 너트, 스타일 1 - 제품 등급 A 및 B"
 ISO 4033: "육각 너트, 스타일 2 - 제품 등급 A 및 B"

 같이 보기 

 베어링면
 볼트 제조 공정
 캐슬 너트/캡 나사 (항공 산업에서 흔히 사용)
 플랜지 (쌍으로 볼트 체결)
 융커 테스트
 잠금 너트 (프리베일링 토크 너트)
 변형 나사 잠금 너트
 나일록 너트
 잠금 와이어
 기계식 조인트
 담금질 및 템퍼링 (Q&T)
 리벳
 잔류 응력
 나사 접착제

 각주 
내용주

참고 문헌


 외부 링크 

 Bolted Joint Calculator
 Bolt Formulas and Calculators
 The banging bolt syndrome AISC
 Banging bolts — another perspective AISC
 Bolt Science - The Jost Effect
 Threaded Fasteners - Tightening to Proper Tension US Department of Defense document MIL-HDBK-60, 2.6MB pdf.
 Fastener Design Manual, NASA-RP-1228, 100pp, 1990 NASA handbook, 5.1 Mb, pdf.
 Mechanics of screws
 FAA Advisory Circular 43.13-1B, Paragraph 7-37 "Grip Length"
 Bolted Joint Analysis
 Bolted Joint Design, Fastenal Engineering & Design Support

분류:기계공학
분류:나사