고장력 볼트의 조임 토크(Torque)

목차

1. 서론

2. 고장력 토크

3. 볼트 조임 축력

4. 토크 렌치 종류

5. 조임 토크값의 계산

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1. 서론

고장력 볼트의 조임 방법에는 토크관리법, 너트회전법, 조합법이 있다.
 
본 기술자료에서는 요구되는 볼트장력이 볼트에 균일하게 도입되도록 볼트 조임기를 이용하여 사전에 조정된 토크로 볼트를 조이는 토크 관리법에서 토크를 계산하는 방법에 대해 알아보고자 한다.
 
토크란, 볼트나 너트를 조이거나 풀 때 스패너나 렌치를 돌리기 위한 힘(회전력)을 말한다.

 

토크(torque)

 

 

2. 고장력 토크

 

고장력 볼트 세트의 구성은 고장력볼트 1개, 너트 1개와 와셔2개로 구성된다.

 

기계적 성질에 따른 세트의 종류		적용하는 구성부품의 기계적 성질에 따른 등급
		고장력볼트	너트	와셔
1종	A1)	F8T	F10	F35
	B2)
2종	A1)	F10T	F10
	B2)
4종	A1)	F13T	F13

 

   표. 1 고장력볼트의 종류와 등급 (KCS 14 31 25)

 

주 1) 토크계수값이 A는 표면윤활처리

    2) 토크계수값이 B는 방청유 도포상태

 

고장력볼트의 호칭	조임길이1)에 더하는 길이2)(mm)
M16 M20 M22 M24 M27 M30	30 35 40 45 50 55

 

 

실제 시중에서 구할 수 있는 나산의 길이는 KS 기준에 따라 5mm 단위로 공급되고 있으므로 선정된 길이에 가장 가까운 것을 선택하여 사용하면 된다.
 
고장력 볼트의 길이 산정식은 다음과 같다.

 
볼트 체결 후 너트 위로 나오는 볼트의 길이를 여유길이라 하며, 보통 나사산 3개 정도의 길이로 한다.

 

3. 볼트 조임 축력

 

볼트의 조임은 설계볼트 장력에 10%를 증가시켜 KDS 14 31 25 표 3.1-4에 명시된 표준볼트장력을 얻을 수 있도록 한다.
 

고장력볼트의 등급	고장력볼트호칭	공칭단면적 (mm2)	설계볼트장력1) (kN)	표준볼트장력 (kN)	시험볼트 장력의 평균값 범위2) (kN)
F8T	M16 M20 M22 M24	201 314 380 452	84 131 163 189	92 144 179 208	85~95 135~150 170~185 195~215
F10T	M16 M20 M22 M24 M27 M30	201 314 380 452 572 708	105 164 203 236 307 376	116 180 223 260 338 414	105~120 170~185 210~230 245~270 315~355 390~435
F13T	M16 M20 M22 M24	201 314 380 452	136 213 264 307	150 234 290 338	140~155 220~240 275~300 320~350

 

 

 

4. 토크 렌치 종류

 

토크렌치는 체결 작업에 이용하는 경우와 검사 측정에 사용하는 경우로 나누어진다.
 
(1) 체결 작업용
 
체결 작업에 이용하는 경우 미리 설정한 토크 값에 도달하면 소리와 진동으로 알려주는 시그널형과 측정한 토크 값을 디지털 화면에 표시해 주며 미리 설정한 토크 값에 도달하면 소리와 진동으로 알려주는 디지털형이 있다.

 
(2) 검사 측정용
 
검사 측정시 직접 토크값을 판독하는 직독형과 측정한 토크값을 디지털로 표시해 주는 디지털형이 있다.

 

 

5. 조임 토크값의 계산

 
(1) 볼트의 유효 단면적
 
ISO 898-1 9.1.6.1.1에서는 볼트의 유효 단면적을 다음과 같이 계산하고 있다.


KS B 0201:2016 그림 1- 미터 보통 나사의 기준 산 모양

(2) 토크계수값
 
토크계수값 시험은 각 로트의 고장력볼트 세트에 대해 5개 이상 실시하고 토크의 평균과 편차를 조사하여 제작자 검사 결과와 비교하되, 토크가 5% 이상 다를 경우에는 재검사를 실시해야 한다.
토크계수값은 표 2.1-2의 규정에 적합해야 한다.

 

(3) 조임 토크값의 계산
 
KS B 1010에서는 다음과 같이 토크 계수값을 계산한다.

 
토크 계수값 산정식을 T에 대해 정리하면 다음과 같다.
 

고장력 볼트의 등급	고장력 볼트 호칭	공칭단면적 (mm2)	설계볼트장력1) (kN)	표준볼트장력2) (kN)	시험볼트 장력의 평균값 범위3) (kN)	토크 계수값4) k	조임 토크값5) (kN‧m)
F8T	M16 M20 M22 M24	201 314 380 452	84 131 163 189	92 144 179 208	85~95 135~150 170~185 195~215	0.15	0.221 0.432 0.591 0.749
F10T	M16 M20 M22 M24 M27 M30	201 314 380 452 572 708	105 164 203 236 307 376	116 180 223 260 338 414	105~120 170~185 210~230 245~270 315~355 390~435	0.15	0.278 0.540 0.736 0.936 1.369 1.863
F13T	M16 M20 M22 M24	201 314 380 452	136 213 264 307	150 234 290 338	140~155 220~240 275~300 320~350	0.15	0.360 0.702 0.957 1.217

주 1) KS B 1010 표3에 규정된 볼트의 최소 인장하중에 0.67을 곱한 값.
2) 표준볼트 장력값은 설계볼트 장력에 1.1을 곱한 값
3) 시공 전 축력계로 측정한 시험볼트 5세트의 장력 평균값 범위
4) 토크 계수값은 가정한 값임.
5) 조임토크값 : k x d x N/1000 ←N(표준볼트 장력)