볼트는 왜 풀릴까요?
볼트는 분해가 쉽다는 단순한 이유로 여러 산업과 적용처에 널리 사용되는 파스너입니다. 그러나 이 특성 때문에 자체 풀림과 축력 손실에 취약하기도 합니다.
적용처에 따라서 볼트 풀림은 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 풀려 버린 볼트 하나가 전체 생산 공장을 중단시켜 기업에는 막대한 비용 손실을 초래할 수 있고, 다른 적용처에서는 볼트가 느슨해지면 심각한 안전 위험이 발생할 수도 있습니다. 그렇다면, 볼트가 풀리는 주요 원인은 무엇일까요? 일반적으로 자연적 풀림과 느슨해짐이라는 두 가지 주요 원인이 있습니다.
볼트 자체 풀림의 원인과 효과에 대해 폭넓은 연구를 수행한 Georg Dinger (Siegenia-Aubi KG)는 이렇게 말합니다. “문제 발생의 주요 원인과 결과는 환경, 그리고 일반적으로 업계에서 볼트 체결부의 용도에 따라 달라집니다."
"예를 들어 석유 화학 업종에서는 부식 문제가 주된 우려 사항이고 피로와 진동 풀림은 일반적으로 부차적인 우려 사항입니다. 반면에 자동차 산업의 경우는 자체 풀림과 부식을 두 가지 중요 문제로 삼습니다. 구조 스틸 업종의 주된 우려 사항은 체결부 슬립과 부식이며 자체 풀림과 누출은 이보다 중요도가 낮습니다. 항공 우주 업종에서는 피로도를 가장 우선시할 것입니다.”
체결력을 결정하는 요인: 볼트는 왜 풀릴까요?
볼트의 체결력을 결정하는 요인 즉, 볼트가 의도치 않게 풀리게 되는 이유는 크게 두가지로 분류할 수 있습니다.
1. Spontaneous Loosening (자발적인 풀림)
2. Slackening (느슨해짐)
자발적으로 풀리는 현상은 진동, 외부하중 (static or dynamic), 열사이클과 같은 외부 요인으로 인해 볼트가 회전할 수 있을 때 발생하며 화스너가 조금만 회전해도 체결력을 크게 잃을 수 있습니다.
볼트가 느슨해 지는 현상
또한, 볼트가 느슨해 지는 현상은 아래와 같이 3가지로 설명할 수 있습니다.
▶ 침하 (Settlement): 체결된 부품 표면의 영구 변형으로, 불규칙한 표면이나 연성인 표면에서 주로 발생합니다.
▶ 크리프 (Creep): 체결부에서 재료의 항복 강도보다 높은 수준의 응력에 장기간 노출되어 일어나는 영구 변형이며, 고온 적용분야에서 잘 발생합니다. 볼트에 적용된 응력이 항복강도 수준에 미치지 않더라도 서서히 영구적으로 변형되는 현상을 말합니다.
▶ 이완 (Relaxation): 하중과 시간의 조합으로 인해 체결된 부품의 구조가 재구성되어 나타나는 재료의 변형입니다. 볼트에 가해진 응력 중, 탄성에 해당하는 응력 성분이 제거되면서 탄성변형의 일부가 소성변형으로 변환되어 변형량이 고정되는 현상입니다.
참고: 나사강도의 선택 - 볼트(BOLT)의 인장하중표 ISO 898-1
https://m.blog.naver.com/shwndgml/20126800542