1회차
재료의 기계적 성질 / 응력과 변형률
전단응력은 항상 쌍(Pair)로 작용하여 반대 면에 크기는 같고, 방향이 반대인 전단 응력이 작용함.
전단응력과 전단
경사면의 응력과 모어의 응력원
경사면의 응력
-> 2차원 평면상태의 응력에서 응력이 작용하는 요소가 기울어지면 각각의 면에 작용하는 응력의 상태가 달라짐.
모어의 응력원
-> 인장하중만 작용하더라도 재료 내부에서는 전단 응력이 발생할 수 있음.
-> 경사각 변화에 의한 응력 상태의 변화는 모어의 응력원으로 표현할 수 있음.
재료의 파손
연성재료 -> 소성변형 -> 재료가 파손됨.
취성재료 -> 균열발생(변형이 적음) -> 재료가 파괴됨.
기계부품은
허용응력 = 항복응력 / 안전계수
파손이론
-> 하나의 하중이 작동하는 간단한 상황에서는 항복 응력을 기준으로 재료의 파손을 판단할 수 있음.
-> 실제 부룸은 3차원의 응력 상태이므로 이러한 조합응력에 대한 파손조건을 규정하여야 함.
최대 주 응력 이론
최대 전단 응력 이론
변형 에너지 이론
취성재료 : 최대 주 응력 이론
연성재료 : 최대 전단 응력 이론 및 변형 에너지 이론
Von-Mises
응력 집중(Stress Concentration)
피로 파괴(Fatigue Failure)
크리프(Creep)
평가하기
2차시 - 나사의 명칭
학습목표
- 나사에 사용되는 용어에 대해 이해하고 설명할 수 있다.
- 나사의 다양한 종류를 파악하고 선정할 수 있다.
삼각 나사산 용어
공차등급 : 볼트 체결시 헐거움의 정도
LH : Left han, 왼나사 일때만 표기한다.
2. 나사의 종류
.
3차시. 나사산의 역할과 효율
학습내용
1. 나사산의 역학
2. 나사의 자립 조건
학습목표
-. 나사산에 가해지는 하중과 마찰력의 관계에서 나사를 조이는데 필요한 모멘트를 파악하고 계산 할 수 있다.
- 나사의 자립 조건을 이해하고 설명할 수 있다.
1. 나사산의 역학
Coulomb 마찰
마찰력 = 수직력 * 마찰계수
R = 마찰력의 합
나사의 자립조건
자립조건 : 조립되어 유지되고 있는 상태
나사의 효율
삼각나사의 역학
지식 플러스
뮤, 탄젠트파이
삼각 나사의 마찰각이 사각 나사의 마찰각보다 증가 -> 자립 구속 조건이 향상됨.
나사의 경사각이 동일할 때 삼각 나사의 마찰각이 증가 -> 나사의 효율이 나빠짐.
4. 나사의 체결
1. 나사의 조임
2. 나사의 체결 방법
학습목표
- 나사의 조임 토크와 조임력의 관계에 대해 이해하고 설명할 수 있다.
- 나사의 다양한 체결 방법을 파악하여 적용할 수 있다.
1. 나사의 조임 토크
마
체결 축력 시험기를 이용한 토크계수, 나사면 마찰계수, 자리면 마찰계수를 동시에 측정
나사의 체결방법
핵발전장비와 같이 기밀이 아주 중요하게 요구되는 상황에서 사용.
한번 체결했었던 나사는 재사용하면 안된다. 육안으로는 확인되지 않는 소성변형이 일어났을 가능성이 높다.
지식플러스
취성 : 응력을 받았을 때 부서지는 특성, 유리
5차시 나사의 가공
학습목표
- 나사의 다양한 가공 방법에 대해서 설명할 수 있다.
- 나사의 제조과정에서 발생하는 표면 결함에 대해 설명할 수 있다.
학습내용
1. 나사의 가공
2. 나사의 표면 결함
냉간 20~30도, 상온 정도
열간 800~1000도 정도
가급적이면 냉간단조를 하고, 부득이하면 열간단조를 한다.
WHAT IS ALLOY STEEL?
Alloy steel is a combination of different metals that are combined to improve their properties. This combination creates a material with greater strength, corrosion resistance, wear resistance, and heat resistance than its component parts. Common elements used in alloying include carbon, aluminium, chromium, nickel, manganese, molybdenum, silicon, tungsten, vanadium and titanium.
합금강은 특성을 향상시키기 위해 결합된 다양한 금속의 조합입니다. 이 조합은 구성 부품보다 더 큰 강도, 내식성, 내마모성 및 내열성을 가진 재료를 만듭니다. 합금에 사용되는 일반적인 원소로는 탄소, 알루미늄, 크롬, 니켈, 망간, 몰리브덴, 실리콘, 텅스텐, 바나듐 및 티타늄이 있습니다.
WHAT IS NON-ALLOY STEEL?
Non-lloy steel does not contain any additional elements beyond iron and carbon. However, it does have a slightly higher carbon content than alloy steel. This makes it harder than alloy steel but also more brittle. Non-alloy steel is used for applications where strength or hardness is required without the need for additional elements such as corrosion or wear resistance. It’s commonly used in automotive parts such as axles and drive shafts, as well as construction materials like rebar and structural beams.
비 합금강은 철과 탄소 이외의 추가 요소를 포함하지 않습니다. 그러나 합금강보다 탄소 함량이 약간 더 높습니다. 이것은 합금강보다 단단하지만 부서지기 쉽습니다. 비합금강은 내식성이나 내마모성과 같은 추가 요소 없이 강도나 경도가 요구되는 용도에 사용됩니다. 차축 및 구동축과 같은 자동차 부품뿐만 아니라 철근 및 구조용 빔과 같은 건축 자재에 일반적으로 사용됩니다.
https://blog.thepipingmart.com/metals/alloy-steel-vs-non-alloy-steel-whats-the-difference/
Alloy Steel vs Non-Alloy Steel - What's the Difference
What's the difference between alloy steel and non-alloy steel? Alloy steels are made from a combination of different metals, while
blog.thepipingmart.com
2. 전처리 - 거칠고, 불규칙한 표면을 다듬어 준다.
전조가공이란?
소성가공의 한 종류로써 금속 등을 절삭하지 않고 가공하는 방법이다.
공구(2개 이상) 사이에 원형소재를 두고 압착과 회전을 하여 가공한다.
글로 설명하는것보다 직접 보는게 이해도 빠르니 동영상을 하나 첨부했다.
http://elemong.blogspot.com/2016/07/form-rolling.html
[기계] 전조 가공 (Form Rolling)
전조가공이란? 소성가공의 한 종류로써 금속 등을 절삭하지 않고 가공하는 방법이다. 공구(2개 이상) 사이에 원형소재를 두고 압착과 회전을 하여 가공한다. 글로 설명하는것보다 직접 보는게
elemong.blogspot.com
열간단조
너트의 나사산은 절삭가공을 해야한다. 대량생산이 어렵다. 열간단조
볼트의 나사산은 전조가공을 해야한다.
나사의 가공2
일반적 : 나사산가공 -> 열처리
비일반적 : 열처리 -> 나사산가공 : 표면원통도, 표면거칠기 상태가 좋다.
https://youtube.com/shorts/UZafPiVq6C0?feature=share
r값이 적당해야 응력집중이 없고, 조립이 쉽다.
나사의 표면결함
어떠한 길이나위치에서도 담금질 균열은 허용되지 않음.
주름이라고 한다.
Ra(중심선 평균값) : 중심선에서 단면 곡선까지의 길이에 대한 절대값의 산술 평균
Rmax(최대높이) : 제일 높은 산과 제일 깊은 골의 차이
상부에 위치한 봉우리를 향한 겹침은 허용
지식플러스
6차시 나사의 열처리와 나사의 등급
학습목표
- 나사의 열처리 방법과 효과에 대해 설명할 수 있다.
- 나사의 등급을 육안으로 식별하고 해당되는 등급의 기계적 강도를 분류할 수 있다.
학습내용
1. 나사의 열처리
2. 나사의 등급
오스테나이트 : 800도이상, 탄소포함.
페라이트 : 상온
마르텐사이트 : 상온, 탄소포함,
담금질
뜨임
담금질과 뜨임
풀림, 하루~이틀 정도 온도유지
만약, 잔류응력이 남아있으면 나사가 뒤틀어짐.
이틀 정도의 긴 시간 동안 전체 부품의 온도를 유지하며 천천히 냉각함.
풀림
불림: 입자의 크기를 균열하게 하고 크기의 편차를 줄이기 위한 열처리 방법
나사의 등급
영구연신율 = 항복응력
Tempering : 뜨임
8.8 : S45C, SM435C SCM440
등급이 낮은 너트를 사용하면 너트의 나사산이 뭉개짐.
지식플러스
7차시 나사의 부식
학습목표
- 나사의 부식을 일으키는 원인과 부식의 종류를 설명할 수 있다.
- 부식에 대한 대응방안으로 사용되는 다양하 도금 방법과 표면코팅에 대하여 설명할 수 있다.
학습내용
1. 나사의 부식
2. 나사의 표면처리
부식의 방지 : 적절한 소재선택, 도금, 코팅
마손피로(마찰손상피로)
나사의 표면처리
전기도금 : 전처리과정이 필요하다.
산세공정 : 나사를 염산, 황산, 불초산과 같은 강한 산성 용액에 넣어 기름 및 오염물질을 제거하는 과정
전기도금
전기도금 : 니켈도금, 크롬도금 ; 부식이 강하고 장식용으로 사용됨.
철의 표면에 구리도금 -> 니켈도금 -> 크롬도금의 순서로 도금을 한다. 철에 직접적인 크롬도금을 하지 않는다.
6가크롬 : 환경규제
아연도금의 후처리
아연말코팅 : 상표명으로 불리가도 한다.
한번의 작업으로 4micron 정도의 코팅 두께가 생성되며, 2~3차례 코팅층을 이룬다.
용융아연 도금
40micon 상당히 두껍다.
인산염 피막처리 -> 용액에 담그면 검은회색 또는 검은색 보호 피막이 생성됨.
철의 흑색처리
8차시
나사의 풀림과 풀림방지장치
학습목표
- 나사의 풀림이 발생되는 원인을 이해하고 설명할 수 있다.
- 나사의 풀림 방지 장치의 특성을 파악하고 적절한 장치를 선정할 수 있다.
학습내용
1. 나사의 풀림
2. 나사의 풀림 방지 장치
나사의 풀림
진동과 충격
Junker 진동시험
나사의 풀림방지 장치
홈붙이 너트
록 너트
분할 보 록 너트
변형나사산너트 : 항공분야에 많이 사용
경사 나사산 너트 : 영구적인 설치에 사용
스프링 와셔 : 풀림방지기능 약함.
톱니 와셔
혀붙이 와셔 : 체결면의 손상없이 사용할 수 있고, 체결토크의 변화도 없음.
나사 고정용 접촉제
지식플러스
도
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