ISO 898-1, ISO 3506-1, ASTM F606: 나사형 잠금장치 시험
ISO 898-1, ISO 3506-1,ASTM F606 표준은 철강 나사를 포함한 나사형 잠금장치(볼트, 나사, 스터드)와 인장 강도, 오프셋 항복(최소 응력), 파괴 후 연장, 경도 등 나사형 잠금장치의 기계적, 물리적 성질에 대한 시험을 설명합니다.
- ISO 898-1은 탄소강 및 합금강으로 만든 잠금장치(지정된 성질 등급 - 거친 나사산 및 미세 피치 나사산의 볼트, 나사, 스터드)의 기계적 성질을 규명합니다.
- ISO 3506-1은 내식성 스테인레스로 만든 잠금장치(지정된 등급 및 성질 등급의 볼트, 나사, 스터드)의 기계적 성질을 규명합니다.
- ASTM F606: 외부 및 내부 나사산 잠금장치, 와셔, 직접 인장 표시기, 리벳의 기계적 성질 측정을 위한 규격 시험법
가장 중요한 잠금장치, 볼트, 스크류, 스터드 중 일부는 산업 환경에서뿐만 아니라 일상적 용도로도 보편적으로 중요하게 여겨집니다. 이런 부품들은 복잡한 기계류와 장비의 생산에는 물론이고 자동차 제조와 건축에도 사용됩니다. 이러한 유형의 연결 지점에는 기계적 응력이 집중되기 때문에 잠금장치의 무결성이 매우 중요합니다. 따라서 볼트, 스크류, 너트에는 엄격한 안전 요구사항이 적용됩니다.
시험법 개요 성질 등급 인장 시험 프루프 하중 시험 헤드 타격 시험 경도 시험 토션 시험 노치 충격 굴곡 시험 시험 시스템
ISO 898-1에 따른 나사형 잠금장치 시험
다음 표는 ISO 898-1 규격에 명시된 기계적 시험법에 대한 개요입니다.
다양한 기계적 시험법에서 완제품 잠금장치와 풀사이즈 잠금장치 사이 및 적재 용량을 꽉 채운 잠금장치와 적재 용량을 줄인 잠금장치 사이에 차이가 발생합니다.
완제품 잠금장치는 모든 생산 단계가 완료된 잠금장치입니다. 따라서 완전히 생산이 끝난 잠금장치입니다.
풀사이즈 잠금장치는 인장 시험을 위해 몸통 직경을 완전히 남겨두는 완제품 잠금장치입니다. 이런 제품은 전체 몸통 잠금장치라고도 합니다. 이러한 명칭은 얇은 확장 볼트와 밴조 볼트에는 해당되지 않습니다.
적재 용량을 줄인 잠금장치는 동일 속성 등급의 일반적인 모양을 지닌 스크류들과 달리 일반적으로 헤드 모양(소위 약한 헤드 스크류) 때문에 완전히 적재할 수 없습니다. 그런 스크류는 전치영으로 식별됩니다.
| ISO 898-1 표준의 발췌문 | 시험 방법 | 결정해야 하는 기계적 속성 | 잠금장치 또는 시편 유형 |
|---|---|---|---|
| 9.1 | 쐐기 하중하의 인장 시험 | 인장 강도 | 완제품 볼트 및 스크류(스터드 제외) |
| 9.2 | 인장 시험 | 인장 강도 | 완제품 볼트, 스크류, 스터드 |
| 9.3 | 오프셋 항복(최소 응력), 파단연신률 | 풀사이즈 볼트, 스크류, 스터드 | |
| 9.4 | 인장 강도 | 적재성을 줄인 볼트와 스크류 | |
| 9.5 | 오목한 몸통부가 있는 잠금장치 | ||
| 9.6 | 프루프 하중 시험 | 프루프 하중, 영구 연신률하의 응력 | 완제품 볼트, 스크류, 스터드 |
| 9.7 | 인장 시험 | 인장 강도, 항복 강도/오프셋 항복, 파단 변위, 단면적 감소 | 가공한 시편 |
| 9.8 | 헤드 타격 시험 | 헤드 강도 | 볼트 및 스크류 |
| 9.9 | 경도 시험 | 비커스, 브리넬 또는 로크웰에 따른 경도 | 모든 볼트와 스크류. 특히 인장 시험에 사용하기에 너무 작은 것. |
| 9.10 | 탈탄 시험 | 표면 경도(HV 0.3) | 특성 등급 8.8 ~ 12.9 |
| 9.11 | 침탄 시험 | ||
| 9.12 | 리템퍼링 시험 | ||
| 9.13 | 비틀림 시험 | 파괴 토크 | 오목한 몸통부가 있는 스크류를 제외한 모든 스크류 |
| 9.14 | 샤르피 충격 시험 | 충격 하중하의 인성 | 직경이 16mm 이상인 볼트, 스크류, 스터드로 만든 가공한 시편 |
특성 등급
볼트와 스크류의 특성 등급은 점으로 구분된 두 개의 숫자로 파악합니다. 점 왼쪽의 숫자는 인장 강도(MPa)를 100으로 나눈 값입니다. 점 오른쪽의 숫자는 항복비 또는 오프셋 항복 비의 10배를 나타냅니다.
예를 들어, 특성이 9.8인 나사는 공칭값이 다음과 같을 것입니다.
- 공칭 인장 강도: Rm = 9 × 100 MPa = 900 MPa
- 항복비: Re/Rm = 8 ÷ 10 = 0.8
- 항복점: Re = 0.8 × 900 MPa = 720 MPa
너트의 특성은 한 자리 숫자로 표시되며, 이는 너트에 끼울 수 있는 나사의 가장 높은 특성에 해당합니다. 특성이 9인 너트는 예를 들어 특성이 9.8인 나사와 결합할 수 있습니다.
ISO 898-1, ISO 3506-1, ASTM F606에 따른 나사형 잠금장치 인장 시험
나사형 잠금장치는 산업 부문을 고려하여 매우 신중하게 선택하여 설계에 통합합니다. 인장 탄성 계수를 (인장 시험을 통해) 정확하게 측정하고 탄성 하중을 제한하는 것이 중요합니다. 이 값들이 확실하고 신뢰할 수 있는 나사산 연결에 필요한 한계 힘을 결정하기 때문입니다.
인장 시험의 모든 변경 (제9.1조~9.5조, 제9.7조)은 ISO 6892-1에 따라 이루어져야 합니다. 나사형 잠금장치 인장시험의 세부사항은 ISO 898-1, ISO 3506-1 또는 ASTM F606 규격에서 다룹니다. 예를 들어, 시험 속도는 25mm/min을 초과하면 안 됩니다. 또한, 항복 강도나 오프셋 항복을 측정할 때는 최대 시험 속도 10mm/min이 적용됩니다.
풀사이즈 잠금장치의 경우 오프셋 항복, 인장 강도, 파단연장률 측정에 관하여 제9.2조와 제9.3조에 정의된 시험을 인장 시험 1회와 결합하여 수행할 수 있습니다.
나사형 잠금장치 시험: ISO 898-1에 따른 나사형 잠금장치 인장 시험용 시편 그립
나사형 잠금장치 시험: ISO 898-1에 따른 나사형 잠금장치 인장 시험
ISO 898-1, ISO 3506-1에 따른 잠금장치 인장 시험용 시험 장비
시험기 치수화의 결정적 요인은 시험할 잠금장치의 크기와 강도입니다. 나사산이 M8에서 시작하는 잠금장치의 경우, 큰 시험력을 위한 재료 물성시험기 (Fmax 600kN 기준)를 권장합니다. 나사산이 M12에서 시작하는 경우 시험에는 최대 1,200kN의 힘이 필요하며, M18에서 시작하는 경우 최대 2,500kN의 힘을 다룰 수 있는 시험기가 필요합니다.
경화 시편 그립을 사용하면 잠금장치 완제품은 물론 조인 스크류와 볼트, 고정된 스크류를 효율적으로 시험할 수 있습니다. 해당 시편 홀더가 있는 시편이 시편 그립으로 삽입되어 전면에서 자유롭게 접근 가능하고 , 자동으로 인장 축 중앙에 위치합니다. 쐐기 하중을 가하며 인장 시험할 때에는 각도를 4°, 6°, 10°씩 늘려가며 각진 헤드 마운트를 사용할 수 있습니다.
오프셋 항복을 측정하려면 신율계가 필요합니다. 가공 시험편의 인장 시험에는 makroXtens 같은 접촉식부터 videoXtens 같은 광학식까지 일반적으로 사용되는 모든 타입의 신율계를 사용할 수 있습니다.
시험기에 시편을 고정하기 위해 해당 헤드 마운팅과 나사산 마운팅이 있는 나사 시험용 시편 그립이 사용되며, 이 그립을 통해 규격으로 정한 최소 시편 길이를 준수할 수 있습니다.
나사형 잠금장치에 대한 경도 시험
비커스(ISO 6507-1), 브리넬(ISO 6506-1) 또는 로크웰(ISO 6508-1)에 따른 시험법은 경도 측정에 허용됩니다.
비커스에 따른 경도 시험에서는 HV 10의 최소 하중력이 적용됩니다. 브리넬에 따른 경도 시험은 주로 HBW 1/30 또는 HBW 2.5/187.5로 수행합니다. 로크웰에 따른 경도 시험에서는 잠금장치 특성이 4.6 ~ 6.8인 경우 경도 B (HRB)를, 특성 등급이 8.8 ~ 12.9인 경우 경도 C (HRC)를 사용합니다. 중재가 발생하는 경우 비커스 경도 시험을 참조로 사용해야 합니다.
경도는 단면이나 표면에서 측정됩니다. 단면의 경우, 단면 시편을 나사산 부분에서 채취합니다. 잠금장치의 축 근처에 압흔이 생기고, 그로 인해 생긴 경도를 코어 경도라고도 합니다. 표면에서 경도를 측정할 때는 코팅을 제거한 후 표면(예를 들어, 헤드나 잠금장치의 끝부분, 또는 나사산이 없는 몸통 부분)이 평평해야 합니다.
리템퍼링 시험에서는 열 처리 전후에 비커스 경도를 측정합니다. 리템버링 이후 경도가 감소한다면, 이는 20 비커스 단위 미만이어야 합니다.
탈탄 또는 침탄 시험에서는 나사산 축을 통과하는 세로 단면에서 2.942N(HV 0.3)의 시험 하중으로 비커스에 따라 경도를 시험합니다. 나사산 영역은 표면까지의 거리가 다른 3개의 지정된 지점에서 측정합니다. 측정값 차이가 너무 작거나 너무 크다면 탈탄 또는 침탄을 시사합니다.
잠금장치 샤르피 충격 시험
샤르피 충격 시험의 목적은 저온에서 잠금장치 재료의 하중 용량을 측정하는 것입니다. 샤르피 V 노치 시편을 잠금장치에서 잘라내야 하기 때문에, 공칭 직경은 최소 16mm여야 합니다. ISO 148-1 샤르피 펜듈럼 충격 시험 규격은 이 시험법을 설명합니다.
