볼트 체결에 있어서 온도의 중요성
볼트의 가장 일반적인 온도 범위는 무엇이며, 이를 초과할 경우 어떤 결과를 가져올까요?
볼트는 다양한 재료로 만들 수 있으며, 가장 일반적인 것은 탄소강, 합금강 그리고 스테인리스강이 있습니다. 고온 적용처의 경우, 인코넬(Inconel) 및 와습알로이(Waspalloy)와 같은 다양한 철, 니켈 및 크롬 베이스 합금이 사용됩니다. 탄소강과 합금강으로 만든 볼트는 –50°C에서 사용할 수 있으며, 상한은 도금 온도 한계에 따라 다릅니다. 몇 가지 일반적인 예가 표에 나열되어 있습니다. 보다 높은 작동 온도를 달성하기 위해, 니켈의 경우 최대 590°C, 크롬의 경우 420–650°C까지 온도 제한이 확장되어서 사용할 수 있습니다. 그러나 두 방법 모두 비용이 많이 들고 파스너에 널리 사용되지 않습니다.
| 볼트 재질 | 도금 재료 | 사용 온도 범위 | 사용 온도 범위 | ||
| 최저 온도 (oC) | 최고 온도 (oC) | 최저 온도 (oF) | 최고 온도 (oF) | ||
| 탄소강/합금강 | 윤활제(Oiled) | -50 | 120 | -58 | 248 |
| 탄소강/합금강 | 아연 도금 (Zinc plating) |
-50 | 230 | -58 | 446 |
| 탄소강/합금강 | 카드뮴(Cadmium) | -50 | 110 | -58 | 230 |
| 탄소강/합금강 | 인산염(Phosphate) | -50 | 200 | -58 | 392 |
| 탄소강/합금강 | Heavy zinc | -50 | 200 | -58 | 392 |
| 탄소강/합금강 | Heavy phosphate | -50 | 200 | -58 | 392 |
| 탄소강/합금강 | 니켈(Nickel) | -50 | 590 | -58 | 1,094 |
| 탄소강/합금강 | 크롬(Chromium) | -50 | 650 | -58 | 1,202 |
| 스테인리스 스틸 | – | -120 | 320 | -248 | 608 |
| 인코넬(Inconel) | – | -250 | 650 | -418 | 1,202 |
| 와습알로이(Waspalloy) | – | -250 | 870 | -418 | 1,598 |
다양한 합금으로 제작되는 스테인리스강 볼트는 일반적으로 보호 코팅이 필요하지 않으며 일반 탄소강 또는 합금강보다 사용 온도 범위가 더 넓습니다. 합금 종류에 따라 스테인리스강의 온도 범위는 –120 ~ 320°C 범위에 속합니다.
파스너의 작동 온도 범위를 초과하면 다음과 같은 몇 가지 문제가 발생할 수 있습니다.
- 탄소강 및 합금강은 -50°C 미만의 온도에서 부서지기 쉽습니다. (취성 발생)
- 도금된 재료의 작동 온도를 초과하여 사용할 경우, 수소 취성 및 부식 방지 기능 상실로 인한 조기에 파스너 고장이 발생할 수 있습니다.
- 파스너의 강도 특성은 온도가 상승함에 따라 감소합니다.
- 파스너와 조인트 사이의 열팽창 계수가 다르기 때문에 클램핑력(clamping force)이 변화합니다.
- 크리프(creep) 및 스트레스 이완(relaxation)이 발생할 수 있습니다.
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