이 지침은 산업안전보건기준에관한규칙(이하 "안전보건규칙"이라 한다) 제2편 제1절기계 등의 일반기준 등의 규정에 의하여 기계의 점검ㆍ보수를 할 때, 볼트ㆍ너트의 선정, 사용 및 체결 등을 사업장에서 자율적으로 수행하기 위하여 필요한 기술지침을 정함을 목적으로 한다. 볼트ㆍ너트의 선정 및 체결에 관한 기술지침 KOSHA GUIDE O-2-2023에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
적용범위
이 지침은 사업장에 설치되어 있는 기계를 개선, 점검ㆍ정비 할 때 부품중 볼트ㆍ너트의 선정, 사용 및 체결 시에 적용한다.
용어의 정의
이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. 그 밖에 이지침에서 사용하는 용어의 정의는 이 지침에 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고는 산업안전보건법, 같은 법 시행령, 같은 법 시행규칙 및 산업안전보건기준에 관한 규칙에서 정하는 바에 따른다.
- 볼트
- 원통 표면의 바깥쪽에 형성된 나사산을 말한다.
- 너트
- 원통 표면의 안쪽에 형성된 나사산을 말한다.
- 나사
- 나사산을 가진 원통이나 원뿔 전체를 말한다.
- 나사산
- 원통표면에 연속적으로 돌출한 균일 단면의 나선모양의 봉우리를 말한다.
- 피치(Pitch)
- 나사산 플랭크 위의 한점과 바로 이웃하는 대응 플랭크 위의 대등한 점 간의 축방향 길이를 말한다.
- 미터나사(Mrtric thread)
- 지름 및 피치를 밀리미터(mm)로 표시한 나사로써 나사산의 각도가 60도인 3각 나사를 말한다.
- 3각나사 (Triangular screw thread)
- 나사산의 모양이 정 3각형에 가까운 나사의 총칭이다.
- 보통나사(Coarse thread)
- 지름과 피치의 조합이 일반적이고 가장 보편적으로 사용되고 있는 3각나사를 말한다.
볼트ㆍ너트의 선정방법
일반사항
- 볼트ㆍ너트는 형상 및 치수에 따라 분류되며 형식강도구분, 다름질정도, 표면처리 등에 따라 세분되므로 볼트ㆍ너트의 종류가 많아지면 조달, 출고 및 조립 등의 작업이 복잡해지므로 가능한한 종류를 단순화 시켜 사용한다.
- 한국산업규격 등에서 정하는 규격품을 사용하고 규격 이외의 것은 특별한 이유가 없는 한 사용하지 않도록 한다.
- 품질명세는 한국산업규격 등 규격에서 정해진 사항을 원칙적으로 하고 정해진 사항을 원칙으로 하고 정하여지지 않은 사항은 사업장 실정에 맞게 정한다.
- 시장에서 구입이 용이한 종류를 우선하여 선정한다.
- 볼트체결 시에는 상응하는 조임기구나 작업공구가 필요하므로 이를 고려하여 선정한다.
외관형상에 따른 선정
나사형식
- 일반용 부품에는 미터보통나사를 적용하며 KS B 0201 "미터보통나사"에 따른다.
- 가는피치가 필요한 경우에는 미터가는나사를 적용하며 KS B 0204 "미터가는나사"에 따른다.
- 일반적으로 사용되는 나사의 등급은 수나사에는 6g, 암나사에는 6H를 사용하며 그 밖의 사양을 적용할 필요가 있을 경우에는 별도로 명기한다.
외측식 머리
- 6각머리는 4각머리보다 조임에 필요한 스패너의 이동거리가 작고 마주보는 변간 길이가 작아 일반적으로 많이 쓰인다.
- 4각머리는 스패너의 걸림이나 크므로 부식으로 인해 스패너의 걸림이 나빠질 우려가 있는 경우, T홈에 넣어 물체를 고정시키는 경우 및 목재에 삽입하여 사용하는 경우 등에 적합하다.
내측식 머리
- 6각구멍은 조임의 회전각을 작게 잡을 수 있고 봉 스패너에 의한 강한 조임을 할 수 있다.
- 4각구멍은 봉 스패너와의 걸림이 6각구멍보다 크므로 주물 등 연질재료의 볼트에 적합하다.
- 홈붙이, 십자구멍붙이는 스크류드라이버에 의한 조임이 되므로 큰 토크를 가할 수 없으나 조임이 편리하므로 작은나사, 나무나사, 탭핑나사 등에 적합하다.
좌면부 형상
- 좌면의 조도는 조임토크에 큰 영향을 주므로 큰 토크를 가하는 볼트의 좌면은 높은 조도를 선택한다.
- 조임력이 커지면 좌면함몰을 일으킬 수 잇으므로 고강도의 볼트에는 열처리한 평와셔를 넣거나 플랜지붙이 볼트를 사용하는 것이 좋다.
표면처리
- 표면처리는 내식성, 통전성, 내마모성 등 기능을 향상시키기 위한 목적과 외관을 보기 좋게 하기 위한 목적으로 사용한다.
- 표면처리로는 도금이 많이 사용되며 전기아연도금은 내식성 및 나사의 정밀도 유지에 효과가 크다.
- 도금의 두께가 두꺼워지면 내식성은 높아지나 정밀도가 낮아져 체결을 어렵게 한다.
- 원활한 체결을 위하여 수나사와 암나사의 틈새를 크게 잡으면 나사산의 걸림이 작아서 강도가 약해지므로 체결 길이를 크게 하는 등 강도를 높이기 위한 보완대책을 고려한다.
기계적 성질에 따른 선정
강도에 따른 선정
- 필요강도에 따라 규정되어 있는 기계쩍 성질에 맞추어 선정한다.
- 내식성, 용접성, 내열성, 내한성, 도전성, 자성, 경량성, 형상ㆍ치수의 제한 고려하여야 할 특별한 경우 이외에는 재료는 지정하지 않는 것이 좋다.
- 기계적 성질은 KS B 0233 "강제볼트ㆍ작은나사의 기계적 성질", KS B 0234 "강제너트의 기계적 성질". KS B 0241 "내식 스테인리스 강제 나사부품의 기계적 성질"에 따른다.
- 일반적인 볼트의 강도 구분은 <표 1>을 참조하여 구분한다.
- 일반적인 너트의 강도구분은 <표 2>를 참조하여 구분한다.
볼트의 강도 구분
- 적용조건 : 나사의 형식은 미터보통나사 및 미터가는나사 (나사의 호칭지름범위는 1.6~39mm, 재료는 탄소강 및 합금강)
- 강도구분수치 : 앞 수치는 호칭인장강도의 1/100, 뒤 수치는 호칭하향복점 또는 호칭내력과 호칭인장강도의 비
너트의 강도구분 및 볼트와의 조합
- 적용조건 : 보통높이너트
- 높은 강도구분에 속하는 너트를 낮은 강도구분의 너트대신에 사용할 수 있다.
재료에 따른 선정
- 강도 이외의 특성을 필요로 하는 경우에는 특성에 알맞은 재료를 지정하여 선정한다.
- 이중금속접촉 부식(Galvanic corrosion)을 방지하기 위해 기계와 전위차가 크지 않은 볼트ㆍ너트를 선정하거나 금속이 맞붙는 부분에 절연체 삽입 등의 조치가 필요함
- 그 외 고려하여야 할 특성 종류
- 내식성
- 용접성
- 내열성
- 내한성
- 도전성
- 자성
- 경량성
- 형상ㆍ치수의 제한
- 마찰 접합용 고장력 6각 볼트ㆍ6각 너트ㆍ평와셔의 세트 구성
구성
세트의 구성은 마찰 접합용 고장력 6각 볼트 1개, 마찰 접합용 고장력 6각 너트 1개, 마찰 접합용 고장력 평와셔 2개로 구성한다.
세트의 종류ㆍ등급 및 토크 계수값
세트의 종류는 세트를 구성하는 부품의 기계쩍 성질에 따라 1종, 2종, 3종 및 4종으로 한다. 또한 토크 계수값에 따라서 각각 A 및 B로 분류하며 세트를 구성하는 부품의 등급은 표 3 ~ 표 6에 표시한 바와 같이 각각의 기계적 성질에 따라 구분한다.
세트의 토크 계수값은 다음 식으로 구하며, 표 7의 규정에 적합하여야 한다.
세트의 조합
세트의 종류 및 사용하는 구성 부품의 기계쩍 성질에 따른 등급의 조합은 표 8과 같다.
제품의 표시
- 볼트 머리부의 윗면에 다음 사항을 부각하거나 각인으로 표시하여야 한다.
- 볼트의 기계적 성질에 따른 등급을 나타내는 표시 기호(F8T, F10T, F13T)
- 제조사의 등록 상표 도는 기호
- 너트 윗면에 너트의 기계적 성질에 따른 등급을 나타내는 표시 기호를 표 9의 표시기호를 사용하여 부각하거나 각인으로 표시하여야 한다. 또한, 인수ㆍ인도 당사자 사이의 협의에 따라 제조자의 등록 상표 또는 기호를 표시하여도 좋다.
- 와셔에는 기계적 성질의 등급을 나타내는 기호는 표시하지 않는다. 또한 인수ㆍ인도 당사자 사이의 협의에 따라 제조자의 등록 상표 또는 기호를 표시하여도 좋다.
표면결함 유무에 따른 선정
- 볼트ㆍ너트의 표면결함은 허용한계 내에 있어야 한다.
- 볼트ㆍ너트의 표면결함의 종류
- 균열 : 퀜칭균열, 단조균열, 단조터짐, 전단터짐
- 소재의 줄홈 및 겹침
- 오목부
- 주름
- 공구자국
- 손상
- 일반용 볼트ㆍ너트 표면결함에 대한 발생원인, 겉모양 및 한계에 관한 사항은 KS B 0547 "체결용부품-표면결함-제1부: 일반용 볼트, 나사 및 스터드 볼트"에 따른다.
볼트ㆍ너트 선정 시 검토하여야 할 사항
- 코터핀이나 와셔 등 나사부속품을 함께 장착하지 않으면 체결기능의 상실 가능성
- 충격ㆍ진동ㆍ부식 등이 우려될 경우 그 조건에 확실히 견딜 수 있는 지의 여부
- 체결압이 볼트에 균등하게 걸리지 않을 경우에는 일부 볼트에 응력이 집중될 수 있으므로 체결압의 균등분포 여부
- 압력 등에 의하여 나사가 변형되어 체결력이 저하될 수 있으므로 변형에 저항할 만한 강도를 가지고 있는지 여부
- 고온부위에서는 각 부분의 팽창에 의하여 체결력의 저하 여부
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