볼트,너트,와셔

볼트는 뭐야?
큰 하중을 받는 부분을 반복해서 분해 조립할 필요가 있는 곳이나 리벳이나 용접이 적당치 않는 부분을 조립하는 데 사용된다.

나사의 등급
class 1 (loose fit) : 손으로 쉽게 장착
class 2 (free fit) : 항공기용 스크루 나사
class 3 (medium fit) : 항공기용 볼트 나사
class 4 (close fit): 너트 장착 시 렌치 사용


볼트의 재질은?
보통 NI강

볼트의 종류는?
용도에 따라서는 크게 두가지로 구분한다
(1) shear bolt
일반적으로 bolt head 가 tension bolt보다 얇고, thread도 얇다.
전단 하중이 걸리는 곳에 주로 사용되며 인장 응력을 받는 부분에 사용될때는 사용제한을 받는다
축의 직각 방향으로 가해지는 전단 응력 담담(예:clevis bolt)
(2)tension bolt
인장 하중이 걸리는 곳에 사용한다. 특히 높은 인장 하중이 걸리는 곳에는 high tention bolt가 사용된다.
축 방향의 인장 응력 담당(예: internal wrenching bolt)
육각머리 볼트
-AN3~AN20
-니켈강
-인장과 전단하중을 담당하는 구조부

드릴 헤드 볼트
-AN73~AN81
-safety wire 를 위해 머리에 구멍이 나 있다.

정밀 공차 볼트
-AN173~AN181,NAS673~NAS678
-심한 반복운동과 진동을 받는 부분에 사용한다.

내부 렌칭 볼트
-NAS144~NAS158,MS20004~MS20024
-고강도강
-큰 인장력과 전단력이 작용하는 곳에 사용한다.
-육각머리 볼트와 대치사용 금지
-bolt head 아래의 round에 맞도록 bolt 구멍을 countersink 작어ㅂ을 하거나 고강도 countersink washer를 사용한다. 또 nut의 아래는 고강도 waher를 사용한다.
-countersink washer를 사용할 때에는 washer의 방향에 주의한다.
-이 bolt에는 고강도 nut를 사용한다.
-MS와 NAS의 internal wrenching bolt의 호환성은 MS와 NAS로 교환이 불가능하나. NAS를 MS로는 교환이 가능한데 그 이유는 MS bolt는 fillet를 압연 가공하고 bolt head의 높이가 높아서 피로 강도가 크기 때문이다.

클레비스 볼트
-AN21~AN36
-머리가 둥글고 스크루 드라이버를 사용하도록 머리에 홈이 파여있다.
-전단하중이 걸리고 인장하중이 작용하지 않는 조종계통에 사용

아이 볼트
-AN42~AN49
-인장하중이 작용하는 곳에 사용
-고리는 케이블 걸이나 턴버클에 걸리도록 되어있다.

볼트의 재질은 어떻게 식별하지?
AL합금:쌍대시(- -)
내식강:대시(- )
특수볼트:spec
정밀 공차 볼트 : 삼각형

규격
MS(military standard) 군규격: 아래의 설명한 기관과 다른 기관들을 통합하여 하나의 통일된 기준을 미국 군용 항공기관에 의해 주어진 표준 부품 기호
NAS(national aerospace standard):미국 국립 항공 기관에 의해 정해진 항공기의 표준 부품 기호
AN(airforce/navy)미공군/해군규격 : 미국 공군과 해군에 의해 정해진 항공기 표준 규격번호
MIL(military spectificaion): 미국 육군 표준 규격 기호
AA(aluminium association of america):미국 알루미늄 협회에 의해 정해진 표준 규격 기호
SAE(society of autotive engineer): 미국 자동차 협회에 의해 정해진 표준 규격 기호

생크와 그립?
생크= 볼트의 머리를 제외한 부분의 길이
그립= 볼트의 길이 중에서 나사가 나와있지 않는 부분의 길이

볼트를 어떻게 식별하지?
AN 3 DD 5 A
AD= 미공군-해군 규격 표준 볼트
3= 지름(1/16inch 단위로 나눈 값),즉 3/16inch 지름
DD=재질이 2024 알루미늄 합금(“DD” 대신에 문자 ‘C’를 쓰면 내식강임을 나타내고, 그리고 문자가 쓰여 있지 않으면 카드뮴 도금 강철 볼트임을 의미)
숫자 5 = 볼트 길이 (1/8inch 단위로 나눈 값), 즉 5/8inch 길이
A = 생크에 구멍을 뚫지 않았다는 것을 의미 ( 만약 문자 “H”가 “5”앞쪽에 오고 뒤쪽에 오고 뒤쪽에 “A”가 추가된다면, 볼트머리에 안전결선을 위해 구멍이 뚫려 있음을 의미)

볼트 취급 시 유의 사항은?

(1)Bolt는 사용되는 장소에 따라 강도, 내식, 내열에 적합한 지정된 부품 번호의 Bolt를 사용하여야 한다.
(2) 조임부의 Bolt, Washer의 조합
부식 방지면에서 일반적으로는 Al 합금부에는 Al 합금의 Bolt 및 Washer를 사용하며, 강재료에는 강으로 된 Bolt 및 Washer를 사용한다.
또한, 높은 Torque에는 Al 합금이나 강의 조임부에 상관없이 강의 Bolt와 Washer를 사용한다. Al 합금부에 강 Bolt를 사용할 때는 부식 방지를 위해 Cd도금된 Bolt를 사용한다.(이질 금속의 접촉은 부식의 원인이 된다.)
(3) Bolt 길이의 결정
Grip의 길이는 부재의 두께와 같거나 약간 길어야 한다. Grip 길이의 미세한 조정은 Washer의 삽입으로서 가능하다. 이 때는 한쪽 2장, 양쪽 3장까지가 최대이며, 그 이상에서는 Bolt를 교환해야 한다. 특히 전단력이 걸리는 부재(Shear Bolt)에서는 Torque가 하나라도 부재에 걸려서는 안 된다.


스크루와 볼트의 차이점은 무엇일까?
-스크루의 재질강도가 더 낮다
-볼트는 명확한 그립의 길이를 가진다
-스크루는 드라이버 사용(스크루 2등급,볼트 3등급)

볼트의 thread (나사산)
long thread : 인장력이 작용하는 곳, 전단력이 작용하는 곳에도 사용가능
short thread: 전단력이 작용하는 곳
full thread: 인장력이 작용하는 곳에만 사용 가능

너트는 뭐야?
볼트와 짝이 되는 암나사이다.

너트의 재질은?
탄소강, 알루미늄 합금 , 카드뮴 도금강

너트의 종류는?

(1) 자동 고정 너트 (self-locking nut)
-안전을 위한 보조방법이 필요 없다.(구조 전체적으로 고정시키는 방법)
-과도한 진동하에 쉽게 풀리지 않는 강도를 요하는 연결부
-회전하는 부분에는 사용할 수 없다.

(2) 비자동고정너트
-코터 핀 , 안전결선 , 고정 너트 드응로 체결하여야 한다.

Plain Castellated Nut
(AN310): 볼트 생크에 안전핀 구멍이 있는 볼트에 사용, 코터핀으로 고정하며 인장하중에 강하다

shear nut
(AN320) 전단응력이 작용하는 곳에 사용

Check Nut
(AN316): 평너트와 세트스크류 끝부분에 나사가 난 ROD
(THREADED ROD END)에 장착
zam nut
체크너트라고도 하는 육각너트로 두께가 얇다 볼트에 너트를 2개 결합하면 풀림을 방지해 다른 너트나 조종로드의 끝부분 풀림방지 고정너트로 사용한다

Plain Hexagon Airframe Nut
(AN315, 335): 큰 인장하중이 작용하는 곳에 사용, 락 와셔 또는 체크 너트로 고정

Plain Wing Nut
(AN350): 조립부를 빈번하게 장탈 혹은 장착하는 곳에 맨손으로 죌 수 있는 죔이 요구되는 곳에 사용

와셔란?
볼트, 너트 및 스크류를 체결할 때 알맞은 길이나 위치 조절 또는 결합 부위 손상 방지 및 결합력을 강화시키는 목적으로 사용한다.

와셔의 종류는?

Flat Washer
- 구조물이나 장착 부품의 조이는 힘을 분산, 평균화 한다
- 볼트, 너트 장착시 코터핀홀 위치등의 조정용 스페이서로 사용한다
- 볼트, 너트 조일 때에 구조물, 장착 부품을 보호한다.
-구조물, 장착 부품의 조임면에 대한 부식을 방지한다.
-목재나 연한 재질의 금속에 사용

Lock Washer
- Lock Washer 는 Self Lock Nut 나 Cotter Pin, Safety Wire를
사용할 수 없는 곳에 볼트, 너트, 스크류의 느슨함 방지를 위해
사용된다.

특수 Washer
- 고강도 카운터성크 및, 고강도 플랫와셔
: 고장력 하중이 걸리는 곳에 인터널 렌칭 볼트와 같이 사용되며, 볼트 헤드와 생크 사이의 큰 라운드에 구조물이나 부품의 파손을 방지함과 동시에
조임면에 대해 평평한 면을 갖게 한다.

- Tapper Pin Washer
: 테이퍼 핀과 같이 사용되며,플랫 와셔로는 변형될 우려가 있는 곳에
조정용 심 역할, 너트 아래에 장착한다.

- Preload Indicating Washer
: 토크렌치보다 더 정확한 조임이 필요한 곳에 사용한다.

와셔 사용시 주의사항은?
-사용개수는 최대 3장 까지(lock washer 및 특수 washer는 사용개수에 포함되지않는다.
-원칙적으로 bolt와 같은 재질의 것을 사용(Al합금 또는 Mg합금의 구조부에 볼트나 너트를 장착하년 경우 Cd도금된 탄소강 와셔 사용)
-clamp 장착 시에는 flat washer를 사용할 필요가 없다.
-lock washer는 1차,2차 구조부, 또는 가끔 장탈하거나 부식되기 쉬운 곳에 사용해서는 안된다.
-기밀을 요하는 장소 및 공기의 흐름에 노출되는 표면에는 lock washer를 사용하지 않는다.
-tab washer,preload 지지 와셔는 재사용 불가

스크루란 무엇인가?
-볼트에 비해 저강도의 재질이고 스크루 드라이버를 사용할 수 있도록 되어 있다.
-체결되는 나사가 비교적 헐겁다.
-명확한 그립이 없다.

스크루의 종류는?
(1)구조용 스크루
-AN509~AN525,NAS204~NAS235
-같은 크기의 볼트와 동일한 강도를 가짐
-명확하느 그립을 가진다.
-머리모양은 둥근머리,브레지어 머리, 접시머리 등으로 되어있다.

(2) 기계용 스크루
-저탄소강,황동, 내식강이나 Al합금으로 만들고 가장 다양하게 사용
-잡작머리,둥근머리,와셔머리 등

(3) 자동 탭핑 스크루(AN504,AN506,NAS528)
-스스로 나사를 내면서 체결되는 부품
-비구조재의 영구적인 접합이나 구조물에 얇은 판을 부착시키거나
리벳작업을 하기 위해 일시적으로 판재를 접합하는 곳에 사용




출처: https://maiagare.tistory.com/1252 [아타니스]