암나사
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1. 개요
암나사는 볼트와 함께 사용하여 물체를 고정하는 데 사용되는 암나사산 체결구이다. 역사는 1841년 조지프 휘트워스가 표준을 제안하면서 시작되었으며, 1851년 만국 산업 박람회에서 표준화된 너트와 볼트 사용이 성공적으로 이루어지면서 널리 채택되었다. 다양한 종류의 너트가 있으며, 가정용부터 특수 산업용 디자인까지 다양하게 사용된다. 너트는 강철, 스테인리스강, 황동 등 다양한 재질로 만들어지며, 미터 나사와 인치 나사 규격이 존재한다. 제조 과정은 재료 선택, 성형, 나사산 형성, 추가 처리 및 품질 관리 검사로 이루어진다.
너트와 볼트는 원래 한 쌍으로 수작업 제작되어 서로 호환되지 않았다. 이 때문에 분실되거나 손상된 고정 장치를 교체하기 어려웠다. 1841년 조지프 휘트워스(Joseph Whitworth)가 표준 설정을 제안했지만, 즉시 이루어지지는 않았다.[2]
다양한 종류의 너트가 있으며, 가정용 철물 버전부터 다양한 기술 표준을 충족하도록 설계된 특수 산업용 디자인까지 다양하다. 자동차, 엔지니어링 및 산업 분야에서 사용되는 패스너는 일반적으로 토크 렌치를 사용하여 특정 토크 설정으로 조여야 한다. 너트는 해당 볼트와 호환되는 강도 등급으로 등급이 매겨진다. 예를 들어, ISO 물성 등급 10 너트는 ISO 물성 등급 10.9 볼트의 항복 강도 하중을 나사산이 망가지지 않고 지지할 수 있다.[5]
2. 역사
1851년 영국 런던 하이드 파크에서 만국 산업 박람회(Great Exhibition of the Works of Industry of All Nations)가 열릴 예정이었고, 수정궁(the Crystal Palace) 건설이 결정되었다. 시공사 폭스 헨더슨(Fox Henderson)은 표준화된 크기의 너트와 볼트를 사용, 건물을 제때 완공할 수 있었다. 휘트워스 표준은 널리 채택되었고, 영국 표준(British standard)은 1905년에 정식 채택되었다.[2]
2. 1. 초기 역사와 표준화
초기에는 너트와 볼트가 한 쌍으로 수작업 제작되어 각 너트가 자체 볼트에 맞춰졌기 때문에 서로 호환되지 않았다. 이 때문에 분실되거나 손상된 고정 장치를 교체하는 것은 사실상 불가능했다.[2] 1841년 조지프 휘트워스(Joseph Whitworth)는 표준 규격을 제안했지만, 즉시 이루어지지는 않았다.[2]
1851년 영국 런던 하이드 파크에서 만국 산업 박람회(Great Exhibition of the Works of Industry of All Nations)가 개최될 예정이었고, 그 일환으로 수정궁(the Crystal Palace)을 건설하기로 결정되었다. 시공사인 폭스 헨더슨(Fox Henderson)은 표준화된 크기의 너트와 볼트를 사용하기로 결정했고, 덕분에 건물을 제때 완공할 수 있었다. 상호 교환 가능한 너트와 볼트의 사용은 매우 성공적이어서 휘트워스 표준이 널리 채택되었다. 영국 표준(British standard)은 1905년에 정식으로 채택되었다.[2]
3. 종류
이름 다른 이름 그림 설명 도토리 너트 크라운 육각 너트, 블라인드 너트, 캡 너트, 돔형 캡 너트 또는 돔 너트 
한쪽에 돔형 끝이 있는 너트 배럴 너트 강철 크로스 다웰 또는 다웰 너트, 크로스 다웰(목공) 
너트의 길이에 수직인 나사산이 있는 둥근 슬러그 또는 성형된 판금 부품 케이지 너트 케이지 너트, 고정 너트, 클립 너트 
너트를 감싸는 스프링강 케이지 안의 (일반적으로 사각형) 너트. 케이지에는 압축 시 케이지를 사각형 구멍에 삽입할 수 있는 두 개의 날개가 있다. 클립온 너트 J-너트 또는 U-너트, 판금 너트, 스피드 너트(모호함) 
판금에 클립으로 고정하도록 설계됨 커플링 너트 연장 너트 
두 개의 수나사를 연결하기 위한 나사산 체결구로, 가장 일반적으로는 나사산 막대,[1][2]이지만 파이프도 있다. 플랜지 너트 칼라 너트 
통합 와셔 역할을 하는 넓은 플랜지가 한쪽에 있다. 삽입 너트 나사산 소켓 
벽 앵커와 유사한 나무 작업물을 위한 나사산 소켓. 로렛 너트 썸 너트 100px 손으로 조이거나(썸 너트) 손잡이 또는 덮개(삽입 너트)에 너트를 고정하는 데 도움이 되는 로렛 외부 표면을 가지고 있다. 섹스 볼트 배럴 너트, 배럴 볼트, 바인딩 배럴, 시카고 나사, 포스트 및 나사 또는 커넥터 볼트 
배럴 모양의 플랜지와 내부 나사산이 있는 돌출된 보스를 가지고 있다. 분할 너트 암나사가 볼트 또는 리드 스크루의 수나사에 열리고 닫힐 수 있도록 길이 방향으로 두 조각(대향하는 반쪽)으로 분할된다. 슬리브 너트 스프링 너트 
스트럿과 함께 사용하여 물체를 스트럿의 열린 면에 연결한다. 표면의 홈은 스트럿 채널의 열린 쪽 립과 맞물리고 스프링은 반대쪽을 밀어 너트를 제자리에 고정한다. 사각 너트 
4면 너트. 표준 육각 너트에 비해 사각 너트는 고정되는 부분과 접촉하는 표면이 더 넓어 풀림에 대한 저항이 더 크지만 조임에 대한 저항도 더 크다. 스웨이징 너트 셀프 클린칭 너트 
판금에 사용된다. 주변 재료를 스웨이징하여 판금에 영구적으로 고정된다. 스타 너트 스레드리스 포크 스타 너트 
자전거 포크를 자전거 프레임에 부착하는 데 사용되는 스레드리스 스타일 헤드셋의 일부이다. 포크 스티어러 튜브 내부에 반 영구적으로 고정된다. 스타 너트 세터를 사용하여 장착할 수 있다. T-너트 티 너트, 블라인드 너트(모호함) 
나무, 입자 또는 복합 재료 작업물을 고정하여 평평한 표면을 유지하는 데 사용된다. T-슬롯 너트 T-그루브 너트 
작업장에서 작업 중인 조각을 배치하고 고정하기 위해 나사산 클램프와 함께 사용된다. 웨지 너트 
돌출 데크를 만드는 데 사용된다. 용접 너트 
다른 물체에 용접되도록 설계됨 웰 너트 Rawlnut 또는 Rawl nut (독점) 
맹목적으로 조각을 고정하고 볼트 구멍을 밀봉하는 데 사용된다. 날개 너트 버터플라이 너트 
양쪽에 하나씩 두 개의 큰 금속 "날개"가 있어 도구 없이도 손으로 쉽게 조이고 풀 수 있다.
일반적으로 사용되는 육각 너트는 육각형 모양으로, 사각 너트는 사각형 형태로 식별된다. 강철 너트는 강하고 건설에 적합하며, 스테인리스강 너트는 녹에 강하여 야외 사용에 적합하다. 부식에 강한 황동 너트는 전기 및 배관 작업에 사용된다. 나일론 삽입 또는 토크 유지형과 같은 잠금 너트는 진동 또는 토크로 인한 풀림을 방지하여 다양한 산업의 특정 요구 사항을 충족한다.재료 증명 강도 최소 인장 항복 강도 최소 인장 극한 강도 너트 마킹 너트 등급 ISO 898 (미터법) 저탄소 또는 중탄소강 380MPa 420MPa 520MPa 
5 중탄소강 Q&T 580MPa 640MPa 800MPa 
8 합금강 Q&T 830MPa 940MPa 1040MPa 
10 SAE J995 (영국식) 저탄소 또는 중탄소강 55ksi 57ksi 74ksi 
2 중탄소강 Q&T 85ksi 92ksi 120ksi 
5 합금강 Q&T 120ksi 130ksi 150ksi 
8
3. 1. 일반 너트
; 육각 너트 (Hexagon Nuts영어, JIS B 1181, KS B 1002)
:* 1종 너트 (8할 너트) - 두께가 나사 지름의 약 8할로 주로 한쪽 면에 면취되어 있다.
:* 3종 너트 (6할 너트) - 두께가 나사 지름의 약 6할로 주로 양면에 면취되어 있다.
:* 두꺼운 너트 (10할 너트) - 두께가 나사 지름의 약 10할로 주로 양면에 면취되어 있다.
; 육각 캡 너트 (Domed Cap Nuts영어, JIS B 1183, KS B 1005)
: 나사 구멍이 관통하지 않는 형태로, 기계 외면에 장착된다. 제조사에 따라 "캡 부착 너트"라고도 불린다.
; 사각 너트 (Square Nuts영어, JIS B 1163, KS B 1003)
: 단면 형상이 사각형인 너트.
; 나비 너트 (Wing Nuts영어, JIS B 1185, KS B 1004)
: 나비 날개와 같은 형상으로, 손으로 조이거나 풀 수 있는 곳에 사용한다.
; 아이 너트 (Eyenuts영어, JIS B 1169, KS B 1033)
: 머리 부분이 링 형상인 너트로, 물건을 매달거나 운반할 때 사용한다.
; 플랜지 너트
: 플랜지가 부착되어 와셔 없이도 넓은 면적에 압력을 분산시킬 수 있다.
3. 2. 특수 너트
용접 너트(Weld nut|웰드 너트영어)는 얇은 판재 등에 직접 용접하여 사용하는 너트이다. 형상은 육각에서 장원형까지 다양하다.[3]
삽입 너트(Insert nut|인서트 너트영어)는 플라스틱 등 직접 나사를 낼 경우 강도를 유지할 수 없는 금속・목재 이외의 것에 매립하는 형태로 사용하는 너트이다.
T-너트(Tee nuts|오니메 너트영어)는 목재 등 직접 나사를 낼 수 없을 때 매립하는 너트이다.
카레이 너트는 얇은 강판 등에 구멍을 낸 부분에 프레스기 등으로 압입하여 너트 목 부분의 날(knurl)이라고 불리는 홈으로 압착한다. 너트의 반대쪽은 평탄한 상태로 남는다.
너트서트는 얇은 모재에 삽입하고, 전용 툴을 사용하여 블라인드 리벳과 마찬가지로 압착한다. 모재의 한쪽 면에서만 작업을 할 수 있으므로, 일반적인 너트로는 손이 닿지 않는 곳에도 사용할 수 있다.
3. 3. 풀림 방지 너트 (Locknuts)
볼트 조인트의 풀림을 방지하기 위해 다양한 특수 너트가 존재하며, 수나사에 대해 토크를 가하거나 볼트 체결 부품을 압착하는 방식으로 작동한다. 이러한 너트들을 일반적으로 록너트라고 부른다.
너트가 진동 등으로 풀리지 않도록 스프링 와셔, 톱니 와셔를 병용하거나 2개의 너트를 사용(이중 너트, 더블 너트)하거나 철사 (록 와이어)를 통과시켜 고정한다.
; 홈 붙이 육각 너트
: 풀림 방지 너트의 1종류로, 홈이 서양식 성벽에 있는 탑처럼 보이는 것에서 캐슬 너트라고도 불린다.
; 나일론 너트
: 너트 내부에 나일론 링이 있어 풀림 방지 효과가 있다.
; HARDLOCK 너트
: 쐐기 고정 효과를 이용한 풀림 방지 너트[7]
; U 너트
: 프릭션 링을 조합한 풀림 방지 너트[8]
4. 규격
너트의 규격은 국가별, 산업별로 다양하게 존재한다.
- 미터 나사 (Metric thread): 나사산의 크기를 밀리미터(mm)로 표시한다.
- 인치 나사 (Unified thread): 나사산의 크기를 인치(inch)로 표시한다. (UNC, UNF, UNEF)
평평한 면(스패너 또는 렌치 크기)의 크기는 산업 표준에 따라 다르다. 예를 들어 일본에서 생산된 자동차에 사용되는 패스너의 렌치 크기는 JIS 자동차 표준을 준수한다.
| 공칭 구멍 지름, D (mm) | 피치, P (mm) | 평평한 면 사이, A/F (mm) | 외부 지름; 모서리 대 모서리, A/C (mm) | 높이, H (mm) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1차 선택 | 2차 선택 | 거친 | 미세 | ISO | DIN | JIS | 육각 너트 | 잼 너트 | 나일론 너트 | |
| 1 | 0.25 | 2.5 | ||||||||
| 1.2 | 0.25 | |||||||||
| 1.4 | 0.3 | |||||||||
| 1.6 | 0.35 | 3.2 | ||||||||
| 1.8 | 0.35 | |||||||||
| 2 | 0.4 | 4 | 1.6 | 1.2 | - | |||||
| 2.5 | 0.45 | 5 | 2 | 1.6 | - | |||||
| 3 | 0.5 | 5.5 | 6.4 | 2.4 | 1.8 | 4mm | ||||
| 3.5 | 0.6 | 6 | ||||||||
| 4 | 0.7 | 7 | 7 | 7 | 8.1 | 3.2 | 2.2 | 5mm | ||
| 5 | 0.8 | 8 | 8 | 8 | 9.2 | 4mm | 2.7 | 5mm | ||
| 6 | 1 | 0.75 | 10 | 10 | 10 | 11.5 | 5mm | 3.2 | 6mm | |
| 7 | 1 | 11 | 5.5 | 3.5 | - | |||||
| 8 | 1.25 | 1 | 13 | 13 | 12 | 15 | 6.5 | 4mm | 8mm | |
| 10 | 1.5 | 1.25 또는 1 | 16 | 17 | 14 | 19.6 | 8mm | 5mm | 10mm | |
| 12 | 1.75 | 1.5 또는 1.25 | 18 | 19 | 17 | 22.1 | 10mm | 6mm | 12mm | |
| 14 | 2 | 1.5 | 21 | 22 | 19 | 11mm | 7mm | 14mm | ||
| 16 | 2 | 1.5 | 24 | 24 | 22 | 27.7 | 13mm | 8mm | 16mm | |
| 18 | 2.5 | 2 또는 1.5 | 27 | 27 | 15mm | 9mm | 18.5 | |||
| 20 | 2.5 | 2 또는 1.5 | 30 | 30 | 30 | 34.6 | 16mm | 10mm | 20mm | |
| 22 | 2.5 | 2 또는 1.5 | 32 | |||||||
| 24 | 3 | 2 | 36 | 41.6 | 19mm | |||||
| 27 | 3 | 2 | 41 | 41 | ||||||
| 30 | 3.5 | 2 | 46 | 53.1 | 24mm | |||||
| 33 | 3.5 | 2 | ||||||||
| 36 | 4 | 3 | 55 | 63.5 | 29mm | |||||
| 39 | 4 | 3 | ||||||||
| 42 | 4.5 | 3 | ||||||||
| 45 | 4.5 | 3 | ||||||||
| 48 | 5 | 3 | ||||||||
| 52 | 5 | 4 | ||||||||
| 56 | 5.5 | 4 | ||||||||
| 60 | 5.5 | 4 | ||||||||
| 64 | 6 | 4 |
| UTS 규격 | 공칭 구멍 지름, D | 피치, P | 평행면 간 거리, A/F | 대각선 거리, A/C | 높이, H | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 미세 (UNC) | 표준 (UNF) | 초미세 (UNEF) | 육각 너트 | 잼 너트 | 나일론 너트 | |||||||||||||||||||
| (in) | (mm) | (in) | (mm) | (in) | (mm) | (in) | (mm) | (in) | (mm) | (in) | (mm) | (in) | (mm) | (in) | (mm) | (in) | (mm) | |||||||
| #0 | 532 | 3.969mm | | | |||||||||||||||||||||
| #1 | 532 | 3.969mm | | | |||||||||||||||||||||
| #2 | 2.1844mm | 316 | 4.763mm | | | 5.18mm | | | 1.65mm | | | ||||||||||||||||
| #3 | 316 | 4.763mm | | | 5.1mm | | | 1.85mm | | | |||||||||||||||||
| #4 | 2.8448mm | 14 | 6.35mm | | | 7.05mm | | | 2.25mm | | | ||||||||||||||||
| #6 | 3.5052mm | 516 | 7.938mm | | | 8.95mm | | | 2.85mm | | | ||||||||||||||||
| #8 | 4.1656mm | 1132 | 8.731mm | | | 약 0.98cm | 9.8mm | | | 3.05mm | | | |||||||||||||||
| #10 | 4.826mm | 38 | 9.525mm | | | 약 1.17cm | 11.7mm | | | 3.1mm | | | |||||||||||||||
| #12 | 5.4864mm | | | 716 | 11.113mm | | | |||||||||||||||||||
| 6.35mm | 716 | 11.113mm | | | | | ||||||||||||||||||||
| 7.9375mm | 12 | 12.7mm | | | 약 1.47cm | | | |||||||||||||||||||
| 9.525mm | 916 | 14.288mm | | | 약 1.65cm | | | |||||||||||||||||||
| 1116 | 17.463mm | | | ||||||||||||||||||||||
| 12.7mm | 34 | 19.05mm | | | 약 2.20cm | | | |||||||||||||||||||
| 78 | 22.225mm | | | ||||||||||||||||||||||
| 1516 | 23.813mm | | | 약 2.75cm | | | ||||||||||||||||||||
| 0.75mm | 11 | 28.575mm | | | 약 3.30cm | | | |||||||||||||||||||
| 15 | 33.338mm | | | ||||||||||||||||||||||
| 1 | 1 | 25.4mm | 11 | 38.1mm | | | 약 4.20cm | | | |||||||||||||||||
5. 재질 및 강도
육각형 모양으로 식별되는 육각 너트와 사각형 형태의 사각 너트가 일반적으로 사용된다. 강철 너트는 강하고 건설에 적합하며, 스테인리스강 너트는 녹에 강하여 야외 사용에 완벽하다. 부식에 강한 황동 너트는 전기 및 배관 작업에 사용된다. 나일론 삽입 또는 토크 유지형과 같은 잠금 너트는 진동 또는 토크로 인한 풀림을 방지하여 다양한 산업의 특정 요구 사항을 충족한다.[5]
| 재료 | 증명 강도 | 최소 인장 항복 강도 | 최소 인장 극한 강도 | 너트 마킹 | 너트 등급 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ISO 898 (미터법) | |||||||
| 저탄소 또는 중탄소강 | 380MPa | 420MPa | 520MPa | 5 | |||
| 중탄소강 Q&T | 580MPa | 640MPa | 800MPa | 8 | |||
| 합금강 Q&T | 830MPa | 940MPa | 1040MPa | 10 | |||
| SAE J995 (영국식) | |||||||
| 저탄소 또는 중탄소강 | 55ksi | 57ksi | 74ksi | 2 | |||
| 중탄소강 Q&T | 85ksi | 92ksi | 120ksi | 5 | |||
| 합금강 Q&T | 120ksi | 130ksi | 150ksi | 8 | |||
6. 제조
너트의 제조 공정은 여러 단계를 거친다. 원하는 너트 유형에 따라 강철, 스테인리스강, 황동과 같은 원자재를 선택한다. 선택된 재료는 가단성을 높이기 위해 가열한 후, 너트의 기본 모양을 만들기 위해 성형 또는 단조 공정을 거친다. 그런 다음 특수 기계를 사용하여 너트에 나사산을 절삭하거나 성형한다. 나사산 형성 후 너트는 강도, 내구성, 외관을 향상시키기 위해 열처리나 표면 마감과 같은 추가 처리를 할 수 있다. 제조 공정 전체에서 너트가 산업 표준 및 사양을 충족하는지 확인하기 위해 품질 관리 검사를 수행한다.
참조
[1]
논문
Review on anti-loosening methods for threaded fasteners
2022-02-01
[2]
뉴스
Solved: the mystery of how Victorians built Crystal Palace in just 190 days
https://www.theguard[...]
2024-09-16
[3]
웹사이트
A reliable locking performance using a two nut design
https://www.fastfixt[...]
2022-03-15
[4]
간행물
fastenerdata.co.uk
https://www.fastener[...]
2019-03-08
[5]
서적
[6]
문서
JIS B0205-1 : 2001 p2 図1
2021-03-03
[7]
웹사이트
緩み止めナット - ハードロックナットとは
http://www.hardlock.[...]
[8]
웹사이트
これがU-ナットです。｜ゆるみ止めナットの総合メーカー 株式会社冨士精密
http://www.fun.co.jp[...]
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