제조 분야 패스너 종합 가이드: 나사, 볼트, 너트 등

패스너(Fastener)는 부품 설계, 제조, 조립에서 중요한 역할을 합니다. 이 작은 하드웨어 조각들은 단순하고 저렴하지만, 이들이 없으면 가구, 건축 구조물, 컴퓨터, 바닥재, 차량 등 많은 중요한 것들을 만들기 어려울 것입니다.

패스너의 역할은 두 개 이상의 구성 요소를 기계적으로 결합하는 것입니다. 구성 요소를 결합하는 방법은 여러 가지가 있지만, 패스너의 독특한 점은 일반적으로(항상은 아님) 비영구적 결합(Non-permanent Joints)을 생성한다는 것입니다.

패스너는 어디에나 있으며, 일상적으로 많은 패스너를 접하게 됩니다. 가장 일반적인 산업용 금속 패스너 유형은 다음과 같습니다:

• 나사(Screws)
• 너트(Nuts)
• 볼트(Bolts)
• 리벳(Rivets)
• 나사산 인서트 및 로드(Threaded Inserts and Rods)
• 와셔(Washers)

그러나 패스너 카테고리에는 산업 외 용도로 사용되는 하드웨어도 포함됩니다. DIY 및 목공용 못, 의류용 단추, 버클, 지퍼, 가정용 못 및 케이블 타이, 사무용 스테이플, 핀, 클립 등입니다.

이 모든 패스너 유형은 약간 다른 기계적 방식으로 작동하지만, 모두 물체의 결합 또는 조립에 사용됩니다. 몇 가지 예외를 제외하고, 대부분의 산업용 패스너는 금속으로 만들어지며, 보통 강철(스테인리스강, 탄소강, 합금강), 알루미늄, 티타늄입니다. 3ERP에서 제작하는 많은 부품( 가공, 성형, 판금 부품 포함)은 궁극적으로 패스너를 사용하여 조립됩니다.

이 가이드는 다양한 종류의 패스너를 자세히 살펴보고 작동 원리와 사용 방법을 설명합니다. 패스너를 사용하여 조립이 필요한 다중 구성 요소 제품을 개발하는 프로토타이핑 고객에게 도움이 될 수 있습니다.

패스너란 무엇인가?

패스너는 강철과 같은 금속으로 만들어진 하드웨어 조각에 대한 일반적인 용어로, 두 구성 요소를 기계적으로 결합하는 데 사용됩니다.

나사, 너트, 볼트와 같은 패스너는 일반적으로 비영구적 결합을 생성합니다. 즉, 어느 구성 요소도 손상시키지 않고 연결을 해제할 수 있습니다. 패스너로 두 구성 요소를 결합한 다음, 언젠가 패스너를 제거하고 두 구성 요소를 손상 없이 분리할 수 있습니다. 예를 들어 나사는 드라이버로, 너트는 렌치로 제거할 수 있습니다. 이는 용접, 접착, 납땜으로 구성 요소를 결합하는 것과 대조됩니다: 이런 일이 발생하면 구성 요소를 쉽게 분리할 수 없습니다.

즉, 리벳과 같은 일부 패스너는 영구적 결합(Permanent Joints)을 생성하며 언패스닝되도록 설계되지 않았습니다.

대부분의 패스너는 직경이 밀리미터 단위로 측정될 정도로 작습니다. 그러나 조선, 파이프라인, 에너지 같은 분야에서는 훨씬 더 큰 장치가 사용될 수 있습니다. 패스너는 크기, 소재, 용도가 아닌 두 개 이상의 구성 요소를 기계적으로 결합하는 기능에 의해 정의됩니다.

수많은 다양한 패스너 유형이 있습니다. 산업 및 제조용으로 가장 일반적인 금속 패스너 몇 가지를 아래에 나열합니다.

패스너 소재

패스너는 무엇으로 만들어지나?

패스너 생산에 가장 좋은 소재에는 강철(스테인리스강, 탄소강, 합금강), 알루미늄, 티타늄, 구리, 황동, 니켈, 다양한 합금이 포함됩니다. 산업용 패스너에 사용되는 일반적인 스테인리스강에는 200, 300, 400 시리즈가 있습니다.

패스너는 추가 기능을 위해 다른 소재로 코팅될 수도 있습니다. 예를 들어 내식성 또는 전기 절연을 위해 크롬과 아연이 일반적인 코팅 및 도금 재료입니다.

패스너를 어떤 소재에 사용할 수 있나?

다양한 유형의 산업용 패스너는 다른 소재에 사용되며, 일부 패스너는 특정 소재 전용으로 설계됩니다. 즉, 목재 나사(목재), 앵커 볼트(콘크리트) 등입니다.

패스너 표준

미국기계학회(ASME)는 현재 패스너에 대한 B18 지정자 하에 66개의 활성 발행 표준을 보유하고 있습니다. 품질 중심 표준은 "패스너 제품에 대한 공정 중 및 최종 검사 요구사항을 수립"하고 "패스너 구매자를 위한 수령 검사 계획"을 제공합니다.

ASME 표준에는 다음이 포함됩니다:

• B18.1.1: 소형 리벳
• B18.1.2: 대형 리벳
• B18.2.3.1M: 메트릭 육각 캡 나사
• B18.3 소켓 캡, 숄더, 셋 나사, 육각 키
• B18.6.1 목재 나사
• B18.6.2 슬롯 헤드 캡 나사, 사각 헤드 셋 나사, 슬롯 헤드리스 셋 나사
• B18.6.3 기계 나사, 태핑 나사, 금속 드라이브 나사
• B18.6.9: 윙 너트
• B18.18 패스너 품질 보증

나사(Screws)

나사 패스너는 일반적으로 금속으로 만들어지며, 이들이 고정하는 구성 요소의 암나사(내부 나사산)와 결합하는 수나사(나선형 표면 돌기)가 있는 패스너입니다.

나사의 정의적 특징은 종종 셀프 태핑(Self-tapping) 또는 셀프 스레딩(Self-threading)이라는 점입니다: 날카로운 끝이 구성 요소 표면을 파고들며, 나사가 회전하면 구성 요소에 암나사를 깎아내어 연결을 가능하게 합니다. 나사는 종종 구성 요소 자체와 결합하므로 독립형 패스너입니다.

나사는 기능면에서 볼트와 유사하지만, 볼트는 보통 셀프 스레딩이 아닙니다. 일반적으로 뭉툭한 팁을 가지며, 구성 요소의 암나사는 다른 수단으로 만들어져야 합니다.

혼동스럽게도, 기술적으로 나사인 일부 패스너는 관행상 볼트로 표기되기도 합니다(그 반대도 마찬가지).

나사의 유형

다양한 애플리케이션에 적합한 많은 나사 유형이 있습니다. 가장 일반적인 나사 유형은 다음과 같습니다:

• 판금 나사(Sheet Metal Screws): 판금뿐만 아니라 목재와 플라스틱도 관통할 수 있는 매우 날카로운 셀프 스레딩 나사.
• 기계 나사(Machine Screws): 미리 드릴링된 구멍에 설치되며, 정밀한 미세 나사산을 가지며 기계 부품에 가장 널리 사용됩니다.
• 캡 나사(Cap Screws): 일반적으로 가전제품과 같은 기계 조립에 사용되는 큰 헤드가 있는 나사.
• 아이 나사(Eye Screws): 랙 아이 나사라고도 하며, 선을 통과시킬 수 있는 고리 모양 헤드가 있는 나사.
• 래그 나사(Lag Screws): 샤프트까지 나사산이 있는 긴 아연 도금 나사, 주로 목공에 사용.
• 목재 나사(Wood Screws): 목공에 사용되는 일반적이고 뾰족한 나사.

나사 드라이브 유형

나사는 드라이브 설계에 따라 분류될 수도 있습니다: 다른 나사를 조이거나 풀기 위해 다른 도구가 필요합니다. 나사 드라이브 유형에는:

• 슬롯(Slotted)
• 삼점(Three-pointed)
• 십자(Cruciform, 예: 필립스)
• 외부 다각형(External Polygon)
• 내부 다각형(Internal Polygon, 예: 육각 소켓/알렌)
• 육각 로불라(Hexalobular)
• 기타(Misc.)

볼트(Bolts)

나사와 마찬가지로 볼트는 두 개 이상의 구성 요소를 연결하는 데 사용되는 수나사가 있는 패스너입니다.

그러나 나사와 달리 볼트는 결합하기 위해 미리 형성된 암나사가 필요합니다. 셀프 스레딩이 아니며, 대신 암나사는 종종 너트에 속합니다. 볼트(수나사)와 너트(암나사)는 나사산이 없는 구멍이 있는 구성 요소를 결합하는 데 함께 사용되며, 이러한 종류의 결합을 볼트 결합(Bolted Joint)이라고 합니다.

너트와 함께 사용될 때 볼트 패스너는 관통 구멍(즉, 물체 소재를 완전히 통과하는 구멍)에서 작동하며, 볼트 헤드는 한쪽에, 너트는 다른 쪽에 있습니다. 반면 나사는 종종 맹구멍(Blind Hole)을 만드는 데 사용되며, 소재를 부분적으로만 관통합니다.

볼트의 유형

다양한 애플리케이션에 적합한 많은 볼트 유형이 있습니다. 가장 일반적인 볼트 유형은 다음과 같습니다:

• 육각 볼트(Hex Bolts): 헤드 바로 아래에 나사산이 없는 섹션이 있을 수 있는 육각 헤드가 있는 나사산 볼트.
• 섹스 볼트(Sex Bolts): 시카고 볼트, 배럴 볼트, 배럴 너트라고도 하며, 이 볼트는 실제로 암나사 배럴과 수나사 나사로 구성되어 볼트이자 너트입니다.
• U-볼트(U-Bolts): 두 개의 평행한 나사산 끝이 있는 U자형 패스너, 파이핑과 같은 항목을 제자리에 고정하는 데 사용.
• 아이 볼트(Eye Bolts): 선을 통과시킬 수 있는 고리 모양 헤드가 있는 볼트.
• 캐리지 볼트(Carriage Bolts): 회전을 방지하는 둥근 버섯 헤드와 바로 아래 사각 넥이 있는 나사산 볼트.

너트(Nuts)

너트는 일반적으로 해당 볼트와 함께 사용되어 볼트 결합을 형성하는 암나사 구멍이 있는 패스너입니다. 너트-볼트 결합 시스템은 나사산이 없는 구멍이 있는 구성 요소를 연결하는 데 작동합니다.

너트와 볼트는 일반적으로 마찰, 압축, 볼트의 약간의 늘어남으로 인해 안전하게 유지됩니다. 그러나 높은 진동이 있는 애플리케이션에서는 연결이 바람직하지 않게 풀릴 수 있습니다. 이 경우 잠금 너트 또는 잠금 유체를 사용하여 너트를 고정하거나 볼트에 두 번째 너트를 추가할 수 있습니다.

너트 내부는 나사산이 있지만, 외부는 손으로 돌릴지 렌치로 돌릴지 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 형태를 취할 수 있습니다.

너트의 유형

다양한 애플리케이션에 적합한 많은 너트 유형이 있습니다. 가장 일반적인 너트 유형은 다음과 같습니다:

• 어콘 너트(Acorn Nuts): 캡 너트라고도 하며, 볼트 끝을 덮기 위해 한 면이 돔 모양입니다.
• 용접 너트(Weld Nuts): 한 면을 다른 금속 구성 요소에 용접할 수 있도록 설계됨.
• 육각 너트(Hex Nuts): 렌치 사용이 쉬운 육각 외관을 가진 일반적인 패스너.
• 윙 너트(Wing Nuts): 양쪽에 날개 모양이 있어 도구 없이 손으로 쉽게 돌릴 수 있는 너트.
• 배럴 너트(Barrel Nuts): 위에 "섹스 볼트" 참조.

리벳(Rivets)

리벳은 일반적으로 매끄러운 샤프트와 나사산이 없는 패스너입니다. 리벳은 한 끝에 헤드, 다른 끝에 테일이 있습니다.

패스너로 기능하기 위해 리벳은 구멍에 배치된 다음 기계적 힘을 사용하여 테일을 "업셋(Upset)"시켜 샤프트 직경의 약 1.5배로 확장하여 결합을 만듭니다. 리벳이 업셋되면 효과적으로 두 개의 헤드를 가지게 됩니다: 원래 공장 헤드와 새로운 숍 헤드.

나사, 볼트와 달리 리벳은 영구적 결합을 생성합니다: 테일이 업셋되면 원래 상태로 되돌릴 수 없습니다. 따라서 리벳 결합은 볼트 결합과 같은 비영구적 결합보다 분리하기 훨씬 어렵습니다.

리벳의 유형

다양한 애플리케이션에 적합한 많은 리벳 유형이 있습니다. 가장 일반적인 리벳 유형은 다음과 같습니다:

• 팝 리벳(Pop Rivets): 블라인드 리벳(Blind Rivets)이라고도 하며, 이 리벳 패스너는 관형이며 헤드 근처에 약화된 영역이 있는 중앙 맨드렐이 있습니다(끊어질 수 있는 부분).
• 솔리드 리벳(Solid Rivets): 리벳 건이나 망치로 변형시킬 수 있는 샤프트와 헤드가 있는 심플한 패스너.
• 세미 튜블러 리벳(Semi-tubular Rivets): 솔리드 리벳과 유사하지만 업셋에 필요한 힘을 줄이는 팁 부분에 구멍이 있습니다.

기타 나사산 패스너

나사, 볼트, 너트 외에도 더 전문적인 용도의 다른 유형의 나사산 패스너가 있습니다.

나사산 인서트(Threaded Insert)(또는 나사산 부싱)는 내부(때로는 외부) 나사산이 있는 패스너로, 일반적으로 나사산을 수용할 수 없는 소재에 삽입됩니다 — 너무 부드럽거나 기존 나사산 구멍이 손상되었기 때문입니다. 선반을 설치하는 데 사용되는 드라이월 앵커처럼 작동합니다. 금속 나사산 인서트는 부싱 주변에 인서트 몰딩하여 성형 플라스틱 부품에 설치할 수 있습니다.

나사산 로드(Threaded Rod)(또는 스터드)는 양쪽에 나사산이 있고 헤드가 없는 볼트와 유사한 패스너입니다. 인장용으로 설계되었으며 양쪽 끝에 너트를 수용할 수 있습니다.

와셔(Washers)

기술적으로 패스너 자체는 아니지만, 와셔는 너트와 볼트 같은 패스너와 함께 사용되는 하드웨어 조각입니다.

와셔는 중앙에 구멍이 있는 얇은 판으로 스페이서, 하중 분배기, 잠금 장치, 진동 댐퍼로 사용됩니다. 와셔는 일반적으로 원형이지만 정사각형 모양일 수도 있습니다.

와셔는 패스너가 구성 요소와 직접 접촉하는 것을 방지하므로 구성 요소 표면을 보호할 수 있습니다.

다음 프로토타입에 필요한 패스너 유형에 대한 자세한 내용은 3ERP에 문의하거나 견적을 요청하세요.