볼트 무게 표 및 강도 등급: 알아야 할 모든 것

너트가 있는 볼트와 없는 볼트를 포함한 볼트의 이론적 무게는 세분화된 접근 방식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

볼트 이론 중량 차트

볼트 강도 등급을 결정하는 방법

일반 볼트는 A등급, B등급(정제된 볼트), C등급(거친 볼트)으로 나뉩니다.

A 및 B 등급 볼트는 5.6 및 8.8 등급 강철을 사용하며, C 등급 볼트는 4.6 및 4.8 등급 강철을 사용합니다. 고강도 볼트는 8.8 및 10.9 등급 강철로 만들어집니다. 예를 들어 10.9 등급에서 10은 인장 강도 한계를 나타냅니다. 강철 소재 는 fu=1000N/mm²이며, 0.9는 강재의 항복 강도가 fy=0.9fu임을 나타냅니다. 다른 모델도 이 규칙을 따릅니다. 앵커 볼트 사용 Q235 또는 Q345 강철.

A 및 B 등급 볼트(정제 볼트)는 빌릿을 일정한 모양으로 압연하여 만듭니다. 볼트 로드 표면이 매끄럽고 치수가 정확하며 볼트 구멍은 다이를 사용하여 드릴링하거나 먼저 작은 구멍으로 개별 부품에 펀칭한 다음 조립된 부품에 설계된 직경으로 다시 드릴링합니다(클래스 I 구멍이라고 함). 볼트 직경과 구멍 사이의 간격은 약 0.3mm로 매우 작기 때문에 전단 및 인장 강도를 위해 설치 중에 부드럽게 망치로 두드려야 합니다.

그러나 A 및 B 등급 볼트(정제 볼트)의 제조 및 설치는 노동 집약적이고 비용이 많이 듭니다. 철골 구조물에서는 중요한 설치 노드 또는 동적 힘에 의한 전단 및 인장 하중을 모두 견디는 볼트 연결부에만 사용됩니다.

C등급 볼트(러프 볼트)는 둥근 강철을 압착하여 만들어집니다. 표면이 더 거칠고 치수가 덜 정밀합니다. 볼트 구멍은 한 번에 펀칭되거나 다이 없이 드릴링되며(클래스 II 구멍), 구멍 직경이 볼트 직경보다 1~2mm 더 큽니다. 이로 인해 전단력에 의한 전단 변형이 크게 발생하고 개별 볼트가 구멍 벽에 접촉하여 과도한 내부 힘을 받아 조기 고장을 일으킬 수 있습니다.

C등급 볼트(러프 볼트)는 제조가 간단하고 비용이 저렴하기 때문에 다양한 철골 구조물 프로젝트에 일반적으로 사용되며, 특히 볼트 축을 따라 인장력을 견디는 연결부, 분리 가능한 연결부 및 임시 고정 부품에 적합합니다.

전단력이 큰 연결부에서는 전단력을 견디기 위해 지지대 또는 기타 구조적 수단을 사용하여 볼트의 인장 강도 이점을 활용할 수 있습니다.

C등급 볼트는 전단 연결부로서 정적 또는 간접 동적 하중을 받는 2차 연결부에도 사용할 수 있습니다.

스테인리스 스틸 고강도 볼트

스테인리스 스틸 고강도 볼트는 공기, 증기, 물 및 기타 약한 부식성 매체와 산, 알칼리, 염분에 의한 부식에 강하고 저항력이 높습니다. 부식, 구멍, 녹, 마모가 발생하지 않습니다.

스테인리스 스틸은 건축에 사용되는 가장 강력한 소재 중 하나이기도 합니다. 내식성이 뛰어나 엔지니어링 설계에서 구조 구성 요소의 영구적인 무결성을 보장합니다.

철골 구조 연결 볼트 성과 등급은 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9 등 10개 이상의 등급으로 나뉩니다.

8.8 등급 이상의 볼트는 저탄소로 만들어집니다. 합금강 또는 중탄소강으로 열처리(담금질, 템퍼링)를 거친 볼트는 일반적으로 고강도 볼트라고 하며, 나머지는 일반 볼트라고 합니다.

볼트 성능 등급 표시는 두 개의 숫자로 구성되며, 공칭 인장 강도와 항복 강도 비율을 나타냅니다. 볼트 재질.

고강도 볼트는 고강도 강철 또는 상당한 사전 인장력이 필요한 볼트로 만들어집니다. 교량, 철도, 고압 및 초고압 장비 연결에 널리 사용됩니다. 이러한 볼트는 부서지기 쉬운 파손으로 인해 종종 고장납니다.

초고압 장비에 사용되는 고강도 볼트는 용기의 밀폐를 보장하기 위해 상당한 사전 응력을 가해야 합니다.

고강도 볼트에 대한 몇 가지 개념: 1. 성능 등급이 8.8 이상인 볼트를 고강도 볼트라고 합니다. 현재 국가 표준은 M39까지만 규정하고 있으며, 더 큰 사이즈, 특히 직경의 10~15%보다 큰 길이의 경우 국내 생산이 아직 제한적입니다.

고장력 볼트와 일반 볼트의 차이점

고강도 볼트는 동일한 사양의 표준 볼트보다 더 큰 하중을 견딜 수 있다는 점에서 일반 볼트와 다릅니다. 일반 볼트는 Q235(A3) 강철로 만들어집니다. 고강도 볼트는 35# 강철 또는 기타 고품질 소재로 만들어지며 열처리를 거쳐 강도를 높입니다. 가장 큰 차이점은 재료의 강도에 있습니다.

원자재 관점에서 볼 때 고강도 볼트는 고강도 재료로 만들어집니다. 고강도 볼트의 나사, 너트, 와셔는 모두 고강도 강철로 만들어지며, 일반적으로 45# 강철, 40 붕소 강철, 20 망간을 사용합니다. 티타늄 붕소강, 35CrMoA 등. 일반 볼트는 일반적으로 Q235(이전 A3에 해당) 강철로 만들어집니다.

강도 등급으로 볼 때, 점점 더 많이 사용되는 고강도 볼트는 일반적으로 8.8과 10.9 등급이 있으며, 10.9가 더 일반적입니다. 일반 볼트는 일반적으로 4.4, 4.8, 5.6, 8.8로 더 낮은 강도 등급을 가지고 있습니다.

고강도 볼트는 힘을 견디는 특성으로 인해 프리텐션을 가하고 마찰을 통해 외부 힘을 전달합니다. 일반 볼트 연결은 볼트봉의 전단 저항과 구멍 벽 압력에 의존하여 전단력을 전달합니다. 너트를 조일 때 발생하는 프리텐션은 미미하며 무시할 수 있는 수준으로 간주할 수 있습니다.

이와 달리 고강도 볼트는 재료 강도가 높을 뿐만 아니라 상당한 사전 장력이 가해져 연결된 부품 사이에 압축력을 생성합니다. 이로 인해 볼트 축에 수직으로 상당한 마찰이 발생합니다. 프리텐션, 미끄럼 저항 계수 및 강철 유형 소재는 고강도 볼트의 하중 지지력에 직접적인 영향을 미칩니다.

힘을 견디는 특성에 따라 베어링 타입과 마찰 타입으로 나뉩니다. 두 유형 모두 계산 방법이 다릅니다. 고강도 볼트의 가장 작은 규격은 M12이며, 일반적으로 사용되는 크기는 M16에서 M30까지이며 초대형 볼트의 성능은 불안정하므로 설계 시 신중한 고려가 필요합니다.

고강도 볼트의 마찰식 연결과 베어링식 연결의 차이점:

고강도 볼트 연결은 볼트 샤프트 내에서 상당한 사전 인장력을 통해 연결 플레이트를 단단히 고정하여 상당한 마찰을 발생시켜 연결의 전체적인 무결성과 강성을 향상시킵니다. 전단력을 받는 경우 마찰식 고강도 볼트 연결부와 베어링식 고강도 볼트 연결부로 나눌 수 있는데, 이 둘은 근본적으로 한계 상태가 다릅니다.

동일한 볼트 유형이라도 계산 방법, 요구 사항 및 적용 범위는 크게 다릅니다. 전단 저항 설계에서 마찰식 고강도 볼트 연결의 한계 상태는 플레이트 접촉면 사이의 볼트 체결력에 의해 제공되는 최대 마찰력이며, 사용 기간 동안 외부 전단력이 이 최대 마찰력을 초과하지 않도록 보장합니다.

플레이트는 상대적인 슬라이딩 변형(볼트 샤프트와 홀 사이의 원래 간격 유지)을 겪지 않으며, 연결된 플레이트는 전체적으로 탄성력을 받습니다. 베어링형 고강도 볼트 연결에서는 외부 전단력이 최대 마찰력을 초과하도록 허용되어 볼트 샤프트가 홀 벽에 닿을 때까지 연결된 플레이트 사이에 상대적인 슬라이딩 변형이 발생합니다.

그 후 연결부는 볼트 샤프트의 전단, 홀 벽의 압력, 플레이트 표면 사이의 마찰을 통해 힘을 전달하며, 연결부의 최종 전단 파괴는 볼트 샤프트의 전단 또는 홀 벽의 압력 중 하나가 됩니다.

요약하면 마찰식 고강도 볼트와 베어링식 고강도 볼트는 본질적으로 동일한 볼트로, 설계 시 슬립을 고려했는지 여부만 다를 뿐입니다. 마찰식 고강도 볼트는 미끄러지지 않아야 하며, 전단력을 견디지 못하므로 미끄러짐은 설계의 실패로 간주되며 기술적으로 성숙한 접근 방식입니다. 베어링형 고강도 볼트는 미끄러질 수 있고 전단력도 견딜 수 있으며, 최종 파손은 일반 볼트와 유사합니다(볼트의 전단 또는 볼트의 압축 중 하나). 강판).

사용 측면에서: 건물의 주요 구조 구성 요소의 볼트 연결에는 일반적으로 고강도 볼트가 사용됩니다. 일반 볼트는 재사용이 가능하지만 고강도 볼트는 재사용이 불가능하며 일반적으로 영구 연결에 사용됩니다.

고강도 볼트는 프리스트레스 볼트입니다. 마찰식 적용 분야에서는 토크 렌치를 사용하여 지정된 사전 장력을 가하고, 베어링식 적용 분야에서는 스플라인이 전단됩니다. 전단 저항이 낮은 일반 볼트는 덜 중요한 구조 영역에 사용할 수 있으며 조이기만 하면 됩니다. 일반 볼트는 일반적으로 4.4, 4.8, 5.6, 8.8 등급이 있습니다. 고강도 볼트는 일반적으로 8.8과 10.9 등급이 있으며, 10.9 등급이 더 많이 사용됩니다.

8.8 등급과 8.8S 등급은 동일합니다. 일반 볼트의 내력 성능과 계산 방식은 고강도 볼트와 다릅니다. 고강도 볼트는 주로 내부 사전 인장력 P를 통해 힘을 견디며 연결된 부품의 접촉면에 마찰 저항을 일으켜 외부 하중을 견디는 반면, 일반 볼트는 외부 하중을 직접 견딥니다.

좀 더 구체적으로 설명합니다: 고강도 볼트 연결은 간단한 구조, 우수한 내력 성능, 교체 가능성, 피로 저항성, 동적 하중 하에서의 풀림 방지 등의 장점을 제공하므로 유망한 연결 방법입니다.

고강도 볼트는 특수 렌치로 조여져 크고 제어된 사전 장력을 생성합니다. 너트와 와셔를 통해 전달되는 이 사전 장력은 연결된 구성 요소에 동등한 사전 압축력을 생성합니다. 이 사전 압축력으로 인해 연결된 구성 요소의 표면을 따라 상당한 마찰이 발생합니다.

축 방향 힘이 이 마찰력보다 작으면 부품이 미끄러지지 않고 연결 상태가 그대로 유지됩니다. 이것이 바로 고강도 볼트 연결의 원리입니다.

고강도 볼트 연결은 연결된 구성 요소의 접촉면 사이의 마찰에 의존하여 미끄러짐을 방지합니다. 충분한 마찰을 보장하기 위해서는 클램핑 구성 요소 사이의 힘을 줄이고 접촉면의 마찰 계수를 향상시킵니다.

구성 요소 간의 체결력은 볼트에 사전 장력을 가하여 얻을 수 있으므로 볼트에 고강도 강철을 사용해야 하므로 "고강도 볼트 연결"이라는 용어를 사용합니다.

고강도 볼트 연결에서 마찰 계수는 하중 지지력에 큰 영향을 미칩니다. 실험에 따르면 마찰 계수는 주로 접촉 표면의 특성과 구성 요소의 재질에 영향을 받는 것으로 나타났습니다.

접촉면의 마찰 계수를 높이기 위해 연결 영역 내의 접촉면을 처리하기 위해 샌드 블라스팅 또는 와이어 브러싱과 같은 방법을 사용하는 경우가 많습니다.

고강도 볼트는 실제로 마찰식과 베어링식의 두 가지 유형이 있습니다. 마찰식 고강도 볼트의 설계 기준은 설계 하중에 의해 유도되는 전단력이 마찰력을 초과하지 않는 것입니다. 베어링형 고강도 볼트의 경우 볼트 샤프트가 전단되지 않거나 플레이트가 찌그러지지 않는 것이 기준입니다.

스테인리스 스틸 고강도 볼트의 내식성

스테인리스 스틸 고강도 볼트는 내식성 특성으로 잘 알려져 있습니다.

모든 금속은 대기 중의 산소와 반응하여 표면에 산화막을 형성합니다. 안타깝게도 일반 탄소강에 형성된 산화철은 계속 산화되어 녹이 팽창하고 결국 구멍이 생깁니다. 탄소강 표면은 전기 도금을 통해 페인트 또는 산화 방지 금속(아연, 니켈, 크롬 등)으로 보호할 수 있습니다. 하지만 일반적으로 알려진 바와 같이 이 보호막은 얇은 막에 불과합니다. 보호층이 손상되면 기본 강철이 녹슬기 시작합니다.

스테인리스 스틸의 내식성은 크롬에 따라 달라집니다. 그러나 크롬은 강철의 구성 요소이기 때문에 보호 방법이 다릅니다. 크롬 함량이 11.7% 이상에 도달하면 강철의 대기 중 부식에 대한 저항력이 크게 증가합니다.

크롬 함량이 높을수록 내식성이 향상될 수 있지만 그 효과는 덜 뚜렷합니다. 이는 강철에 크롬을 합금하면 순수한 크롬 금속에 형성되는 산화물과 유사한 표면 산화물의 유형이 변경되기 때문입니다. 이렇게 단단히 밀착된 크롬이 풍부한 산화물은 표면이 더 이상 산화되지 않도록 보호합니다. 이 산화물 층은 매우 얇기 때문에 강철 본연의 광택이 빛을 발하여 스테인리스 스틸에 독특한 외관을 부여합니다.

또한 표면층이 손상되면 노출된 강철 표면이 대기와 반응하여 자체 수리되어 이 "수동적" 산화막을 재형성하고 보호 역할을 계속합니다. 따라서 모든 스테인리스 강철 요소 크롬 함량이 10.5% 이상이라는 공통점이 있습니다.

나사 및 볼트의 성능 등급의 의미

철골 구조물 연결용 나사 및 볼트의 성능 등급은 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9 등 10단계 이상으로 나뉩니다.

8.8 등급 이상의 볼트는 저탄소 합금강 또는 중탄소강으로 만들어지며 열처리를 거칩니다(담금질 및 템퍼링), 일반적으로 고강도 볼트로 알려져 있습니다. 나머지는 일반적으로 일반 볼트라고 합니다.

볼트의 성능 등급은 볼트 재료의 공칭 인장 강도와 항복 강도 비율을 나타내는 두 개의 숫자로 표시됩니다. 예를 들어

4.6 등급 볼트의 경우:

1. 볼트 재료의 공칭 인장 강도는 400MPa입니다;
2. 볼트 재료의 항복 강도 비율은 0.6입니다;
3. 볼트 재료의 공칭 항복 강도는 400 × 0.6 = 240 MPa입니다.

10.9 등급 고강도 볼트의 경우 열처리 후 도달할 수 있습니다:

1. 공칭 인장 강도는 1000MPa입니다;
2. 항복 강도 비율은 0.9입니다;
3. 공칭 항복 강도는 1000 × 0.9 = 900 MPa입니다.

볼트 성능 등급의 중요성은 국제적으로 표준화된 기준입니다. 성능 등급이 동일한 볼트는 재질과 원산지에 관계없이 동일한 성능을 가지며, 설계 시에는 성능 등급만 보고 선택하면 충분합니다.

8.8 및 10.9와 같은 강도 등급은 전단 응력에 대한 볼트의 저항을 나타내며, 각각 8.8 GPa 및 10.9 GPa로 측정됩니다.

• 8.8등급의 공칭 인장 강도는 800N/mm², 공칭 항복 강도는 640N/mm²입니다.
• 일반적으로 볼트는 "X.Y"로 표시되며, 여기서 X.100은 볼트의 인장 강도(MPa)를 의미하며, X100*(Y/10)은 볼트의 항복 강도와 같습니다(명칭에 따라: 항복 강도/인장 강도 = Y/10).

예를 들어 4.8 등급 볼트입니다:

• 인장 강도는 400MPa입니다;
• 항복 강도는 400*8/10 = 320MPa입니다.

또한 스테인리스 볼트는 A4-70, A2-70 등으로 표시되는 경우가 많으며, 이는 다른 의미로 사용됩니다.

측정 단위와 관련하여: 전 세계는 길이를 측정하는 데 주로 두 가지 시스템을 사용합니다. 하나는 미터(m), 센티미터(cm), 밀리미터(mm) 등을 사용하는 미터법이며 유럽, 중국, 일본 및 기타 동남아시아 지역에서 널리 사용됩니다. 다른 하나는 미국, 영국 및 기타 서구 국가에서 주로 사용되는 인치(인치)를 사용하는 제국주의 시스템으로, 중국의 옛 시장 인치와 동일합니다.

• 미터법 측정: (십진법) 1미터 = 100센티미터 = 1000밀리미터
• 영국식 측정: (옥탈계) 1인치 = 8분의 1인치; 1인치 = 25.4밀리미터; 3/8인치 × 25.4 = 9.52밀리미터
• 1/4인치 미만 제품의 경우 크기는 게이지 번호로 표시됩니다: #4, #5, #6, #7, #8, #10, #12.

스레드 유형 및 특성

스레드 유형

스레드는 고체의 외부 또는 내부 표면에서 발견되는 나선형 구조의 한 형태로, 균일한 나선형 융기가 특징입니다. 스레드는 구조적 특징과 용도에 따라 세 가지 주요 유형으로 분류됩니다:

1. 일반 스레드: 삼각형 톱니 모양으로 구성 요소를 연결하거나 고정하는 데 사용됩니다. 일반 스레드는 굵은 스레드와 가는 스레드로 나뉘며, 가는 스레드가 연결 강도가 더 높습니다.
2. 전송 스레드: 사다리꼴, 직사각형, 톱니, 삼각형 등 다양한 톱니 모양을 가진 실입니다.
3. 실링 스레드: 씰링 연결에 사용되는 주요 유형에는 파이프 나사, 테이퍼 나사, 테이퍼 파이프 나사 등이 있습니다.

스레드 맞춤 등급

나사산 맞춤은 결합된 나사산이 서로 얼마나 느슨하게 또는 단단하게 맞물리는지를 나타냅니다. 맞춤 등급은 내부 및 외부 스레드에 적용된 편차와 허용 오차의 조합에 따라 결정됩니다.

(1) 통합 스레드 표준:

외부 스레드에는 1A, 2A, 3A의 세 가지 등급이 있습니다. 내부 스레드에는 1B, 2B, 3B의 세 가지 등급이 있습니다. 모두 여유 맞춤이며, 등급이 높을수록 더 타이트한 맞춤을 나타냅니다.

통합 토론글에서 편차는 1A 및 2A 성적에 대해서만 지정됩니다. 3A 등급은 편차가 0이고 1A와 2A의 등급 편차는 동일합니다. 등급 번호가 클수록 허용 오차가 작아집니다.

• 1A 및 1B 등급은 매우 느슨한 공차 수준을 나타내며, 내부 및 외부 나사산 모두의 간격 맞춤에 적합합니다.
• 2A 및 2B 등급은 다음에서 가장 일반적으로 사용되는 스레드 허용 오차 수준입니다. 기계식 패스너 통합 시리즈에서
• 3A 및 3B 등급은 가장 단단한 체결력을 제공하여 중요한 안전 설계에 사용되는 엄격한 허용 오차 범위의 패스너에 적합합니다.
• 외부 스레드의 경우 1A 및 2A 등급에는 피팅 공차가 있지만 3A에는 공차가 없습니다. 1A의 공차는 2A보다 50% 더 크고 3A보다 75% 더 큽니다. 내부 나사산의 경우, 2B의 공차는 2A보다 30%, 1B는 2B보다 50%, 3B보다 75% 더 큽니다.

(2) 미터법 스레드:

외부 스레드에는 세 가지 등급이 있습니다: 4H, 6H, 6G. 내부 스레드에는 5H, 6H, 7H의 세 가지 등급이 있습니다. (일본 표준 스레드 정확도 등급은 I, II, III 등급으로 나뉘며, 가장 일반적인 등급은 II입니다). 미터법 스레드에서 H와 h의 기본 편차는 0입니다. G의 기본 편차는 양수이고, e, f, g의 기본 편차는 음수입니다.

• H는 내부 나사산에 일반적으로 사용되는 공차 위치로, 일반적으로 표면 코팅이 없거나 매우 얇은 인산염 층이 있는 경우에 사용됩니다. G의 기본 편차는 더 두꺼운 도금과 같은 특수한 경우에 사용되며 거의 사용되지 않습니다.
• g는 6-9um의 얇은 코팅에 자주 사용됩니다. 예를 들어 제품 도면에 6h 볼트가 지정되어 있는 경우 사전 도금 스레드에는 6g 공차 밴드가 사용됩니다.
• 가장 적합한 나사산 맞춤은 일반적으로 H/g, H/h 또는 G/h의 조합입니다. 볼트나 너트와 같은 정밀한 패스너의 경우, 6H/6g 맞춤이 표준으로 권장됩니다.

(3) 스레드 마킹

• 셀프 태핑 및 셀프 드릴링 스레드의 주요 기하학적 매개변수:
• 주요 직경/외경(d1): 스레드의 볏이 일치하는 가상의 원통의 지름입니다. 기본적으로 스레드의 공칭 직경을 나타냅니다.
• 최소 지름/뿌리 지름(d2): 스레드의 뿌리가 일치하는 가상의 원통의 지름입니다.
• 피치(p): 피치선을 따라 인접한 스레드의 해당 지점 사이의 축 방향 거리입니다. 영국식 시스템에서는 인치당 스레드 수(25.4mm)로 표시됩니다.

다음은 피치(미터법) 및 스레드 수(영국식)에 대한 일반적인 사양입니다:

• 메트릭 셀프 태핑 스레드:

사양 ST 1.5, ST 1.9, ST 2.2, ST 2.6, ST 2.9, ST 3.3, ST 3.5, ST 3.9, ST 4.2, ST 4.8, ST 5.5, ST 6.3, ST 8.0, ST 9.5

피치 0.5, 0.6, 0.8, 0.9, 1.1, 1.3, 1.3, 1.3, 1.4, 1.6, 1.8, 1.8, 2.1, 2.1

• 임페리얼 셀프 태핑 스레드:

사양 #4, #5, #6, #7, #8, #10, #12, #14

스레드 개수: AB 스레드 24, 20, 20, 19, 18, 16, 14, 14; A 스레드 24, 20, 18, 16, 15, 12, 11, 10