리벳 사이즈 차트(전체 목록)
프로젝트에 적합한 리벳 크기를 찾는 데 지치셨나요? 더 이상 고민하지 마세요! 이 블로그 게시물에서는 리벳 사이징의 세계에 대해 자세히 알아보고...
리벳을 거의 사용하지 않았는데 갑자기 고장이 나면 어떻게 될까요? 이 문서에서는 리벳의 예기치 않은 피로 파손에 대해 자세히 살펴보고, 그 원인과 스트레스 분석, 정렬 불량과 외부 요인이 어떻게 고장으로 이어질 수 있는지 살펴봅니다. 독자들은 리벳 응력 거동에 대한 복잡한 세부 사항과 이러한 문제를 예방하기 위한 적절한 조립의 중요성에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 마지막에는 엔지니어링 관행이 이러한 고장을 완화하고 구조적 무결성을 보장하는 방법을 이해하게 될 것입니다.
90시간 작동 후 15A 프레임과 인렛 스킨 사이의 접합부에서 파손된 리벳 헤드가 발견되었습니다.
거시 및 미세 관찰, 금속 조직학, 경도 테스트, 피로 응력 계산 등 파단 표면을 관찰하고 분석한 결과 리벳 파손은 피로 파손에 의한 것으로 밝혀졌습니다.
리벳으로 연결된 프레임과 스킨 사이의 장착 구멍의 정렬이 어긋나면서 정상적인 굽힘 응력과 전단 응력 사이의 불균형이 발생했고, 여기에 공기 흐름 진동으로 인한 응력이 더해져 더욱 악화되었습니다. 이로 인해 리벳에 가해지는 초기 응력이 증가하여 리벳이 파손되었습니다.
파단 표면 분석 결과에서도 리벳의 피로 초기 응력은 더 높고 팽창 응력은 더 낮은 것으로 나타났습니다.
리벳팅은 간단한 공정 및 장비, 진동 및 충격에 대한 내성, 일관된 힘 전달, 내구성 및 신뢰성 등 여러 가지 이점을 제공합니다.
따라서 리벳팅은 일반적으로 사용되는 연결 방법입니다.
완료하려면 리벳팅 프로세스를 사용하여 먼저 연결된 부품을 정렬하고 올바른 위치에 놓습니다. 그런 다음 리벳 구멍을 정렬하고 리벳을 삽입합니다. 마지막으로 도구를 사용하여 리벳의 헤드를 형성하고 막대를 제자리에 고정합니다.
하중은 연결 도구에 의해 리벳이 함께 당겨지면서 커넥터 접촉면의 마찰력을 통해 전달됩니다.
리벳의 일반적인 스트레스 및 고장 모드는 다음과 같습니다:
리벳 설계의 두 가지 주요 고장 유형은 리벳 막대의 전단과 리벳과 연결된 부품 사이의 압축 지점에서 금속이 압출되거나 붕괴되는 것입니다.
생산 공정에서 부적절한 열처리 제어는 국내 및 국제적으로 리벳 고장의 주요 원인입니다. 이로 인해 입자가 거칠어지거나, 과연소되거나, 원자재에 취성 상이 발생할 수 있습니다.
리벳팅 과정에서 리벳 헤드의 높은 전단 강도 또는 균열이 발생할 수 있습니다. 비정상적인 외부 힘으로 인해 리벳이 전단될 수도 있습니다.
리벳의 연결 모드, 응력 상태 및 기타 특성으로 인해 리벳의 피로 파손은 드뭅니다. 그러나 실제 엔지니어링 적용 시 비정상적인 조립 및 기타 응력 조건으로 인해 피로 고장이 발생하여 체결 연결이 실패하고 개방 변위가 증가할 수 있습니다. 이는 또한 인근 리벳에 비정상적인 응력을 유발하여 연결의 피로 고장을 초래할 수 있습니다.
리벳 피로의 고장 분석은 매우 중요합니다. 이는 육안 관찰, 파단 표면의 거시 및 미세 검사, 금속 조직학, 경도 테스트 및 기타 방법을 통해 수행할 수 있습니다.
이 연구는 파괴 표면 분석과 추정 결과를 결합하여 엔지니어링 리벳 부품의 균열 성장 특성과 초기 등가 종합 응력을 역전시켜 부품의 응력 특성과 크기에 대한 데이터 지원을 제공합니다. 이 정보는 고장의 근본 원인을 파악하고 실제 엔지니어링 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.
15a 프레임과 인렛 스킨을 연결하는 첫 번째 리벳 헤드는 130회의 이착륙에 해당하는 90시간의 비행 후 떨어져 나간 것으로 확인되었습니다(그림 1 참조).
리벳 소재는 인장강도 390MPa, 전단강도 235MPa의 중간 강도 두랄루민인 LY10 알루미늄 합금입니다. 이 소재는 다음과 같은 다양한 조건에서 리벳팅하기에 충분한 가소성을 가지고 있습니다. 어닐링담금질, 노화 및 고온 조건에 적합합니다. 일반적으로 중간 강도 리벳 및 구조 부품 제조에 사용됩니다.
헤드의 아크 전환 부분에서 리벳이 부러졌습니다.
측면 손상을 보면 리벳의 직선 부분에서 두 연결 플레이트의 접합부가 심하게 변형되어 프레임과 스킨 사이의 장착 구멍의 동축성에 편차가 있음을 알 수 있습니다 (그림 2 참조).
파손된 리벳을 주사 전자 현미경 아래에 놓고 현미경으로 검사합니다.
리벳 골절의 원인은 외부 표면에 있습니다(그림 3a 참조).
소스 영역은 계단과 확장된 가장자리를 나타내며 둘레의 약 1/6을 덮는 큰 선형 소스를 형성합니다.
소스 영역에서 금속학적 결함이나 가공 흔적은 확인되지 않았습니다(그림 3b 및 3c 참조).
균열 성장 단계에서 수많은 작은 피로 아크와 스트립을 관찰할 수 있으며(그림 3 참조), 주로 피로를 통해 균열이 성장하여 전체 단면적의 95% 이상을 차지합니다.
리벳 파단원 영역과 확장된 영역의 에너지 스펙트럼 분석 결과 이물질이 없는 것으로 나타났습니다.
파손원 부위의 측면도 검사한 결과, 표면 양극산화 처리된 보호 필름이 손상되지 않은 것으로 확인되었습니다(그림 3e 참조).
리벳의 금속 조직 및 경도 검사 결과, 금속 조직에는 이상이 없었으며 비교적 균일한 경도 값을 보였습니다.
리벳의 파손은 리벳 헤드와 아크 사이의 전이 지점에서 발생하며 파손 표면에는 수많은 작은 피로 아크와 피로 스트립이 보입니다.
이는 리벳의 고장이 피로로 인한 것임을 나타냅니다.
골절은 연결 구조의 초기 리벳팅 위치에서 발생하며, 이는 프레임 15a와 공기 흡입구 스킨 사이의 연결입니다.
리벳팅 프로세스가 비정상적인 경우 첫 번째 리벳이 실패하기 쉬우며 이는 리벳팅에서 패스너 실패의 일반적인 원칙과 일치합니다.
일반적으로 패스너로서 리벳의 가장 일반적인 고장 방식은 전단 파단입니다.
언제 피로 골절 가 리벳 헤드의 아크에서 발생하면 리벳팅 기능이 어느 정도 변경되었음을 나타냅니다.
올바르게 조립하는 동안 리벳과 연결 플레이트의 리벳 구멍 사이에 간섭 맞춤이 있어야 리벳 헤드의 아크 전환 시 응력이 최소화되거나 전혀 발생하지 않습니다.
관찰 결과 리벳의 직선 부분에서 두 연결 플레이트 사이의 접합부가 심하게 변형되어 프레임과 스킨 사이의 장착 구멍의 동축성에 편차가 발생하여 리벳에 비정상적인 조립 응력이 발생하는 것으로 나타났습니다.
비정상적인 조립 응력과 공기 흐름 진동 응력의 복합적인 영향으로 리벳은 피로 균열을 경험합니다.
파단된 리벳의 표면은 큰 선원을 나타내며, 선원 영역의 크기는 초기 응력의 크기를 어느 정도 나타낼 수 있으므로 리벳 파단을 초래한 초기 응력이 상당했다는 예비 평가를 할 수 있습니다.
리벳의 균열이 완전히 확장되고 피로 영역이 전체 파단 면적의 95% 이상을 차지하여 리벳의 초기 응력이 상당했지만 확장 응력은 상대적으로 낮았음을 시사합니다.
리벳 파단의 위치는 리벳 헤드의 아크 전이의 응력 집중 지점에 있기 때문에 교번 응력이 낮을 때 피로 균열도 라인 소스 특성을 나타낼 수 있습니다. 따라서 리벳이 보링한 포괄적인 초기 응력을 추론하기 위해 파단 표면을 정량적으로 재구성할 필요가 있습니다.
정상 작동 시 리벳은 간섭 장착되어 있으며, 아크 파단 위치의 응력은 힘이 가해졌을 때 낮거나 존재하지 않습니다.
그러나 리벳은 주로 연결 플레이트의 위아래 움직임으로 인해 리벳 헤드의 아크에서 발생하는 굽힘 교대 응력으로 인해 반타원형 표면 균열이 형성되어 피로 골절이 발생하기 쉽습니다.
이 모델은 문헌에서 "균일한 장력과 굽힘 하에서 반타원형 표면 균열"의 응력 강도 계수 모델을 참조하여 반타원형 표면 균열이 있는 직경 D의 둥근 막대 샘플을 가정합니다. 균열의 장축은 2a, 균열 깊이의 준장축은 b, 균일한 장력 및 굽힘 응력 σ 하에서 균열의 앞쪽 가장자리의 응력 강도 계수는 응력 강도 계수 모델의 중심부의 굽힘 조건을 사용하여 계산합니다(그림 4 참조).
따라서 균열 전면 가장자리의 각 지점에서의 응력 강도 계수는 다음과 같습니다:
그림 4 원형 기둥 시편, 반 타원 표면 균열 및 균일 장력 모델
리벳 정량 분석의 종합적인 응력 데이터는 표 1과 그림 5를 참조하세요.
그림 5와 같이 균열 길이가 증가함에 따라 최대 종합 등가 응력은 지속적으로 감소하고 감소율도 감소합니다.
데이터가 제한적이기 때문에 균열 길이와 응력 데이터 사이에 선형 회귀를 맞춰 초기 파단 응력을 보수적으로 추정하여 Y=273-10.5x라는 식을 구합니다.
x=0일 때 Y=273MPa는 리벳 시작 부분의 최대 종합 등가 응력을 나타내며, 이는 LY10CZ 알루미늄 합금의 인장 강도(390MPa)의 약 70%에 해당합니다.
리벳 재질은 LY10 알루미늄 합금이며 피로 응력비는 R=-1이라는 점에 유의해야 합니다. 재료 상수 c와 n을 찾을 수 없으므로 다음에 대한 균열 성장 상수를 사용했습니다. LY12 알루미늄 합금의 응력비(R=0.25)를 역추론하여 정량적 추정을 수행합니다.
초기 최대 종합 등가 응력 값에 오류가 있을 수 있습니다.
이 연구의 주요 초점은 스트레스 분석 방법을 제시하는 것입니다.
표 1 리벳의 피로 응력의 정량적 분석 결과
| 아니요. | b/a | B/mm | Y | S/μ | σ/MPa | σ최대/MPa |
| 1 | 0.31 | 0.53 | 0.987 | 0.08 | 200.9 | 267.9 |
| 2 | 0.71 | 1.40 | 0.782 | 0.08 | 192.5 | 256.7 |
| 3 | 0.81 | 1.78 | 0.782 | 0.10 | 191.5 | 255.4 |
그림 5 길이와 응력의 선형 피팅
상부 및 하부 연결 플레이트의 균열 전파 및 진동 변위가 일정하게 유지되면 리벳의 응력은 균열 팁의 응력과 마찬가지로 점차 감소합니다. 이는 리벳의 균열 전파의 전체 피로 범위 중 95%에 해당합니다.
결과적으로 리벳의 골절은 피로 골절 초기 응력은 높지만 상대적으로 낮은 팽창 응력이 특징입니다.
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