(5) 헬리서트
나사산 단면을 두 개 합친 마름모꼴 단면의 코일을 암나사와 수나사 사이에 삽입하여 주철, 경금속, 플라스틱, 목재 등 강도가 불충분한 모재를 강화하거나, 마멸변형 등으로 손상된 암나사 구멍을 재생하는 데 사용한다.
헬 리 서툰 18-8 스테인리스강 또는 인청동 등의 비교적 고급재료를 사용하여 전용 공구로 만들어진다. 헬 리 서투를 받아들이는 나사 구멍은 높은 정밀도가 필요하며, 헬리서트의 자유 지름은 15~20% 정도 크게 하여 구멍에 끼워졌을 때 스프링 작용에 의하여 벽면에 고착되도록 한다.
(6) 볼나사
나사의 미끄럼 접촉면에 강구를 넣어 나사구조에다 볼베어링의 저마찰 특성을 도입한 고효율 나사이다. 미끄럼 마찰 면이 구름마찰 면으로 되어 있으므로 미끄럼마찰을 사용하는 사각나사에 비하여 효율이 높다.
너트를 두 개로 분할하여 예납을 주면 백래시를 없애고 강성을 높일 수 있다. 이와 같은 특성을 이용하여 공작기계의 이송나사, 자동차 및 항공기의 스티어링 장치에 사용되고 있다.
2.5.6 와셔(washer)
너트나 볼트 머릿밑에 끼워서 함께 죄어지는 것을 와셔라 한다. 와셔는 볼트 구멍이 클 때, 너트의 닿는 자린 면이 거칠거나 기울어질 때, 자리 면의 재료가 연질 재료여서 볼트의 체결압력에 견디기 어려울 때 등에 사용되며, 너트 자리 면의 보호, 접촉압력의 평균화를 도모한다.
또 너트의 풀림 방지 효과도 있다. 와셔의 종류에는 흑 피와 셔, 다듬질 와셔, 목재용 와셔, 스프링와셔 등이 KS에 규정되어 있다.
2.5.7 나사의 풀림 방지
나사 박은 수나사와 암나사 사이에 약간의 덜거덕거림이 있으면 진동이나 하중이 변하여 너트가 풀릴 우려가 있다. 이 때문에 체 결렬이 소멸하는 경우가 있다.
3.1 용접 이음의 장단점
3.1.1 용접 이음의 장점
1) 공수 절약 : 리벳 및 볼트의 체결에 비하여 구멍 뚫기, 리벳 때림 작업 등 여러 공정이 절약된다.
2) 재료 절약 : 리벳 및 볼트가 사용되지 않으므로 재료가 절약되며 중량도 20% 내외로 가볍게 할 수 있다. 주물에 비하여 가볍기 때문에 용도에 따라 많이 이용된다.
3) 이음효율의 향상 : 리벳 및 볼트에 비하여 효율이 높고 이음 두께의 한도가 없다.
4) 기밀성의 양호 : 볼트 및 리벳을 사용하는 경우에는 패킹을 해야 하지만 용접은 그대로 기밀을 유지할 수 있다. 대형 가공기가 필요하지 않고 공작이 용이하며 재료가 절감된다.
3.1.2 용접 이음의 단점
1) 재료의 제한 : 용접은 용접이 적합한 것과 부적합한 것이 있으므로 재료의 종류에 따른 제한이 있다. 예를 들면 주물은 용접이 불가능한 것은 아니지만 용접재료가 고가이고 고도의 기술이 필요하기 때문에 현재는 많이 이용되지 않는다.
2) 용접부의 재질 변화 : 용접부는 단시간에 가열 냉각되므로 용접부의 금속조직이 변화되어 강도에 변화를 가져오므로 용접봉의 알맞은 선정과 용접성이 좋은 재료를 선정하여야 한다.
3) 잔류응력과 변형 : 용접부의 잔류응력으로 인하여 기계 전체가 변형되는 수가 있으므로 많은 숙련이 필요하다.
3.2 용접의 종류
기계부품의 결합 방법으로 리벳팅, 용접, 경납땜 등이 있으며, 리벳 이름은 리벳팅이라는 기계적 처리에 따르며, 용접, 경납땜은 야금 적으로 결합하는 것으로 처리 방법이 전혀 다르다. 용접, 경납땜에서 결합하고자 하는 금속을 모재라 한다. 용접은 모재를 가열하여 용융 또는 반용융 상태로 하여 모재를 결합하는 방법이고, 경납땜은 융점이 낮은 경납을 중개로 모재를 결합하는 것이다. 용접의 종류는 가열 방법, 처리 방법, 모재의 상태에 따라 다르나 크게 융점과 압점으로 나눌 수 있다. 압점은 모재를 반용융 상태 또는 용융상태로 하여 결합하는 방법이다.
이처럼 용접법은 다양하여 목적에 따라 가장 적합한 방법을 선택하여야 한다. 여기서 가장 널리 사용되는 가스 용접과 전기 용접을 간단하게 설명하고자 한다.
3.2.1 가스용접
아크 용접은 용접에 필요한 열을 모재와 전극, 또는 2개의 전극 사이에 발생하는 아크에 의하여 얻은 것으로서 전극에는 탄소, 텅스텐 등 소모되지 않는 비용 극의 경우와 용접의 진행과 더불어 녹아서 소모되는 영국의 경우가 있다. 영국으로서는 용접봉이 그 역할을 겸하므로 이 용접법을 금속 아크 용접이라 한다. 이 경우 용접 플럭스로 피복한 피복 아크 용접봉이 일반적으로 사용되며, 플럭스에 의하여 아크를 안정시키고, 발생하는 가스가 공기를 차단하여 산화, 질화를 방지하며 또 용접할 때 생긴 산화물을 슬래그로써 용융 금속 표면에 부상시킨다. 아크 용접의 전원으로서는 직류, 교류 어느 것이나 사용되며, 전류와 전압은 모재의 두께, 용접봉 등에 따라 다르다, 대체로 전압은 10~40V, 전류는 10~600A 정도이다. 아크 절단은 가스로 절단이 곤란한 금속 절단에 이용된다.
3.2.3 용접부의 구성
용접부의 모양에 따라 구분하면 다음과 같다.
(1) 홈 용접(groove weld)
접합할 모재 사이의 홈 부분에 행하는 용접으로서 홈의 표준형은 모재 이음의 형식에 따라 구별한다. 이들의 구분은 홈의 모양에 의하여 J형 홈 용접, 양면 J형 홈 용접 등으로 부른다.
홈의 각부의 명칭을 표시한 것이다. 홈의 모양 치수 등은 모재의 재질, 두께, 용접조건에 적합하도록 결정한다.
(2) 필래 용접(fillet weld)
거의 직교하는 두 개의 면을 결합하는 용접으로서 삼각형 모양의 단면을 갖는다. 설계상 필래 용접의 크기는
사이즈(size) s1, s2로 표시한다. 이 사이즈로 정해지는 삼각형은 플렛 용접부의 횡단면 안에 포함되어야 한다.
이음의 루트로부터 삼각형의 사변에 이르는 거리를 목의 이론두께 하며 용접의 강도 계산에 사용한다.
나사산 단면을 두 개 합친 마름모꼴 단면의 코일을 암나사와 수나사 사이에 삽입하여 주철, 경금속, 플라스틱, 목재 등 강도가 불충분한 모재를 강화하거나, 마멸변형 등으로 손상된 암나사 구멍을 재생하는 데 사용한다.
헬 리 서툰 18-8 스테인리스강 또는 인청동 등의 비교적 고급재료를 사용하여 전용 공구로 만들어진다. 헬 리 서투를 받아들이는 나사 구멍은 높은 정밀도가 필요하며, 헬리서트의 자유 지름은 15~20% 정도 크게 하여 구멍에 끼워졌을 때 스프링 작용에 의하여 벽면에 고착되도록 한다.
(6) 볼나사
나사의 미끄럼 접촉면에 강구를 넣어 나사구조에다 볼베어링의 저마찰 특성을 도입한 고효율 나사이다. 미끄럼 마찰 면이 구름마찰 면으로 되어 있으므로 미끄럼마찰을 사용하는 사각나사에 비하여 효율이 높다.
너트를 두 개로 분할하여 예납을 주면 백래시를 없애고 강성을 높일 수 있다. 이와 같은 특성을 이용하여 공작기계의 이송나사, 자동차 및 항공기의 스티어링 장치에 사용되고 있다.
2.5.6 와셔(washer)
너트나 볼트 머릿밑에 끼워서 함께 죄어지는 것을 와셔라 한다. 와셔는 볼트 구멍이 클 때, 너트의 닿는 자린 면이 거칠거나 기울어질 때, 자리 면의 재료가 연질 재료여서 볼트의 체결압력에 견디기 어려울 때 등에 사용되며, 너트 자리 면의 보호, 접촉압력의 평균화를 도모한다.
또 너트의 풀림 방지 효과도 있다. 와셔의 종류에는 흑 피와 셔, 다듬질 와셔, 목재용 와셔, 스프링와셔 등이 KS에 규정되어 있다.
2.5.7 나사의 풀림 방지
나사 박은 수나사와 암나사 사이에 약간의 덜거덕거림이 있으면 진동이나 하중이 변하여 너트가 풀릴 우려가 있다. 이 때문에 체 결렬이 소멸하는 경우가 있다.
3.1 용접 이음의 장단점
3.1.1 용접 이음의 장점
1) 공수 절약 : 리벳 및 볼트의 체결에 비하여 구멍 뚫기, 리벳 때림 작업 등 여러 공정이 절약된다.
2) 재료 절약 : 리벳 및 볼트가 사용되지 않으므로 재료가 절약되며 중량도 20% 내외로 가볍게 할 수 있다. 주물에 비하여 가볍기 때문에 용도에 따라 많이 이용된다.
3) 이음효율의 향상 : 리벳 및 볼트에 비하여 효율이 높고 이음 두께의 한도가 없다.
4) 기밀성의 양호 : 볼트 및 리벳을 사용하는 경우에는 패킹을 해야 하지만 용접은 그대로 기밀을 유지할 수 있다. 대형 가공기가 필요하지 않고 공작이 용이하며 재료가 절감된다.
3.1.2 용접 이음의 단점
1) 재료의 제한 : 용접은 용접이 적합한 것과 부적합한 것이 있으므로 재료의 종류에 따른 제한이 있다. 예를 들면 주물은 용접이 불가능한 것은 아니지만 용접재료가 고가이고 고도의 기술이 필요하기 때문에 현재는 많이 이용되지 않는다.
2) 용접부의 재질 변화 : 용접부는 단시간에 가열 냉각되므로 용접부의 금속조직이 변화되어 강도에 변화를 가져오므로 용접봉의 알맞은 선정과 용접성이 좋은 재료를 선정하여야 한다.
3) 잔류응력과 변형 : 용접부의 잔류응력으로 인하여 기계 전체가 변형되는 수가 있으므로 많은 숙련이 필요하다.
3.2 용접의 종류
기계부품의 결합 방법으로 리벳팅, 용접, 경납땜 등이 있으며, 리벳 이름은 리벳팅이라는 기계적 처리에 따르며, 용접, 경납땜은 야금 적으로 결합하는 것으로 처리 방법이 전혀 다르다. 용접, 경납땜에서 결합하고자 하는 금속을 모재라 한다. 용접은 모재를 가열하여 용융 또는 반용융 상태로 하여 모재를 결합하는 방법이고, 경납땜은 융점이 낮은 경납을 중개로 모재를 결합하는 것이다. 용접의 종류는 가열 방법, 처리 방법, 모재의 상태에 따라 다르나 크게 융점과 압점으로 나눌 수 있다. 압점은 모재를 반용융 상태 또는 용융상태로 하여 결합하는 방법이다.
이처럼 용접법은 다양하여 목적에 따라 가장 적합한 방법을 선택하여야 한다. 여기서 가장 널리 사용되는 가스 용접과 전기 용접을 간단하게 설명하고자 한다.
3.2.1 가스용접
아크 용접은 용접에 필요한 열을 모재와 전극, 또는 2개의 전극 사이에 발생하는 아크에 의하여 얻은 것으로서 전극에는 탄소, 텅스텐 등 소모되지 않는 비용 극의 경우와 용접의 진행과 더불어 녹아서 소모되는 영국의 경우가 있다. 영국으로서는 용접봉이 그 역할을 겸하므로 이 용접법을 금속 아크 용접이라 한다. 이 경우 용접 플럭스로 피복한 피복 아크 용접봉이 일반적으로 사용되며, 플럭스에 의하여 아크를 안정시키고, 발생하는 가스가 공기를 차단하여 산화, 질화를 방지하며 또 용접할 때 생긴 산화물을 슬래그로써 용융 금속 표면에 부상시킨다. 아크 용접의 전원으로서는 직류, 교류 어느 것이나 사용되며, 전류와 전압은 모재의 두께, 용접봉 등에 따라 다르다, 대체로 전압은 10~40V, 전류는 10~600A 정도이다. 아크 절단은 가스로 절단이 곤란한 금속 절단에 이용된다.
3.2.3 용접부의 구성
용접부의 모양에 따라 구분하면 다음과 같다.
(1) 홈 용접(groove weld)
접합할 모재 사이의 홈 부분에 행하는 용접으로서 홈의 표준형은 모재 이음의 형식에 따라 구별한다. 이들의 구분은 홈의 모양에 의하여 J형 홈 용접, 양면 J형 홈 용접 등으로 부른다.
홈의 각부의 명칭을 표시한 것이다. 홈의 모양 치수 등은 모재의 재질, 두께, 용접조건에 적합하도록 결정한다.
(2) 필래 용접(fillet weld)
거의 직교하는 두 개의 면을 결합하는 용접으로서 삼각형 모양의 단면을 갖는다. 설계상 필래 용접의 크기는
사이즈(size) s1, s2로 표시한다. 이 사이즈로 정해지는 삼각형은 플렛 용접부의 횡단면 안에 포함되어야 한다.
이음의 루트로부터 삼각형의 사변에 이르는 거리를 목의 이론두께 하며 용접의 강도 계산에 사용한다.
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