GB/T 3098.26-2021: 체결 부품 특성 – 평와셔

본 표준은 GB/T 3098.1 및 GB/T 3098.2에 정의된 성능 등급을 충족하는 볼트, 나사, 스터드 및 너트와의 볼트 연결에 사용되는 탄소강 또는 합금강으로 제작된 평와셔의 기계적 및 물리적 특성을 규정합니다. 이러한 특성은 10°C ~ 35°C의 주변 온도 범위에서 시험됩니다.

참고 1: 이 평와셔는 셀프 태핑 나사와 같은 다른 체결 부품과 함께 사용할 수도 있습니다.

본 표준의 요구 사항을 지정된 시험 조건에서 충족하는 평와셔라 할지라도 고온 및/또는 저온에서는 기계적 및 물리적 특성을 유지하지 못할 수 있습니다. 참고 2: 본 문서에 부합하는 평와셔는 -50°C ~ +150°C의 사용 온도 범위에 적합합니다. -50°C ~ +150°C를 초과하는 +300°C까지의 온도에서는 관련 전문가와 상담하는 것이 좋습니다.

본 문서는 두께가 0.2mm에서 12mm 사이인 탄소강 또는 합금강으로 제작된 평와셔 및 조립용 와셔에 적용됩니다.

• 무늬, ribbed 디자인 또는 모따기가 있는 일반 와셔.
• 사각형 평와셔.
• 사각형 구멍이 있는 평와셔.
• 특수 형상의 평와셔.

이 표준은 다음 사항에 대한 요구 사항을 명시하지 않습니다.

• 내식성.
• 용접성.

본 표준은 체결 부품 조립체의 신뢰성을 보장하기 위해 재료 선택 및 시험 조건의 중요성을 강조합니다. 예를 들어, 극한 온도 환경에서의 적용 사례에서는 열팽창 및 재료 열화와 같은 추가적인 고려 사항을 평가해야 합니다. 이 표준은 다른 GB/T 시리즈 문서와 통합되어 체결 부품 성능에 대한 포괄적인 프레임워크를 제공함으로써 기계 공학 응용 분야에서 호환성과 안전성을 보장합니다. 두께 범위를 제한함으로써 일반적인 산업 용도에 초점을 맞추면서도 협약을 통해 확장을 허용합니다. 전문가들은 해양 또는 항공우주와 같은 특수 환경에서는 부식 관련 추가 표준이 필요할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 전반적으로, 본 표준은 일반 와셔가 볼트 체결부에서 하중 분산 및 진동 저항에 효과적으로 기여하여 풀림이나 재료 피로와 같은 고장을 방지하도록 보장합니다. 부식 및 용접성을 제외한 것은 이러한 측면을 별도로 다루는 통합 시스템 설계의 필요성을 강조합니다. 실제로 엔지니어들은 내구성을 향상시키기 위해 용융 아연 도금에 대한 GB/T 5267.3과 같은 표준을 함께 사용하는 경우가 많습니다. 이러한 포괄적인 접근 방식은 조립 성능을 최적화하고 유지 보수 비용을 절감하며 구조적 무결성을 향상시키는 와셔를 선택하는 데 도움이 됩니다. 또한, 온도 지침은 스테인리스강과 같은 대체 재료가 더 적합할 수 있는 고온 환경에서의 오용을 방지합니다. 이 문서는 탄소강 및 합금강에 중점을 두어 비용 효율성과 기계적 강도의 균형을 맞추어 자동차, 건설 및 기계 분야에 적합하도록 합니다. 제조업체는 이러한 기준을 준수함으로써 국제 표준을 충족하는 일관된 제품을 생산할 수 있으며, 이는 글로벌 무역 및 표준화를 촉진합니다.

기호

이 문서에서는 다음과 같은 기호가 사용됩니다.

• d₁: 관통 구멍의 내경(밀리미터(mm)).
• d₂: 외경(밀리미터, mm).
• F: 하중(뉴턴(N) 단위).
• G: 총 탈탄층 깊이(밀리미터(mm)).
• r: 지지부와 압력부 사이의 접촉 반경(밀리미터(mm)).
• t: 평와셔의 공칭 두께(밀리미터(mm)).
• t_eff: 평와셔의 유효 두께(밀리미터(mm)).
• α: 지지부와 압력부 사이의 접촉각(도(°)).

이러한 기호들은 기술 문서에서 의사소통을 표준화하여 설계 및 테스트의 정확성을 보장합니다. 예를 들어, d₁과 d₂는 볼트와의 치수 호환성에 매우 중요하며, 조립 불량을 초래할 수 있는 정렬 불량을 방지합니다. 하중 F는 실제 응력을 모사하는 성능 테스트에 필수적입니다. 탈탄 깊이 G는 표면 무결성과 관련이 있는데, 과도한 탈탄은 와셔를 약화시킬 수 있습니다. 반경 r과 각도 α는 접촉 조건을 정확하게 재현하기 위한 테스트 설정에 사용됩니다. 두께 매개변수 t와 t_eff는 제조상의 변동을 고려하여 하중 지지력에 영향을 미칩니다. 엔지니어링 실무에서 이러한 기호들은 응력 분포 계산을 용이하게 하며, 와셔는 접합면 전체에 힘을 고르게 분산시키는 데 도움을 줍니다. 이러한 표기법을 이해하는 것은 테스트 결과를 해석하고 규정을 준수하는 데 매우 중요합니다. 또한 국제 표준을 준수하여 상호 운용성을 향상시킵니다. 전문가들은 사양 오류를 방지하기 위해 이러한 기호들을 일관되게 사용해야 합니다. 예를 들어, 유한 요소 해석에서 이러한 매개변수를 모델에 입력하면 하중 하에서 와셔의 거동을 예측할 수 있습니다. 이러한 기호 체계는 문서의 활용성을 높여 품질 관리 과정에서 신속하게 참조할 수 있도록 합니다. 표준은 이러한 사항들을 초기에 정의함으로써 재료 및 테스트에 관한 후속 섹션을 위한 토대를 마련합니다.

지정 시스템

일반 와셔의 성능 등급은 숫자와 기호로 구성됩니다.

• 이 숫자는 최소 비커스 경도 값을 나타냅니다(표 3 참조).
• HV라는 문자는 비커스 경도를 나타냅니다.

예: 표 3에 따라 최소 비커스 경도가 200인 강철 평와셔는 200 HV로 표기됩니다.

표 2 및 표 3을 준수하는 경우, 이 지정 시스템은 표준 두께를 초과하는 사양에도 적용될 수 있습니다. 여러 성능 등급이 명시되어 있지만, 모든 볼트, 너트 및 와셔 조립체에 모든 등급이 적합한 것은 아닙니다. 표 1에는 평와셔 성능 등급과 볼트, 나사, 스터드 및 너트의 조합이 나와 있습니다.

RC: 권장 조합.
^에이 200 HV 및 300 HV 등급은 GB/T 9074.1 및 GB/T 97.4에 따라 볼트 및 와셔 조립품에 대한 제품 표준에 적용됩니다.
^b 380 HV는 현재 제품 표준에 포함되어 있지 않으므로, 사용하려면 공급업체와 구매자 간의 합의가 필요합니다.
^c 380 HV의 경우, 볼트 연결 설계는 와셔, 특히 슬롯형 또는 접시머리형 와셔에 굽힘 및 인장 응력이 발생하지 않도록 해야 합니다.
^d 각주 d가 있는 조합은 연결 설계 및 설치가 검증된 경우에 사용할 수 있습니다.
^이자형 굵은 계단형 선 위쪽의 조합은 볼트 연결에 사용할 수 있습니다.
^f 계단식 굵은 선(회색 영역) 아래의 조합은 사용해서는 안 됩니다.

나사산 형성 나사 및 연질 재료(예: 플라스틱, 목재)를 연결하는 나사의 경우, 일반 와셔 성능 등급과의 조합은 사용 목적에 따라 결정해야 합니다.

이 지정 시스템은 조립품의 추적성과 호환성을 보장하여 안전에 매우 중요합니다. 경도를 성능 등급과 연관시킴으로써 엔지니어는 볼트 강도에 맞는 와셔를 선택하여 규격 미달이나 과다 사양을 방지할 수 있습니다. 표 1의 권장 사항은 볼트 박리 또는 균열과 같은 고장을 유발할 수 있는 규격 불일치를 방지합니다. 교량과 같은 고하중 적용 분야에서는 380 HV와 같은 더 높은 등급의 와셔가 우수한 내구성을 제공하지만, 수소 취성 위험을 완화하기 위해 신중한 설계가 필요합니다(GB/Z 41117 참조). 이 시스템은 비표준 두께에 대한 유연성을 제공하여 맞춤형 적용을 지원합니다. 전반적으로 이 시스템은 표준화를 촉진하여 조달 및 조립 과정에서의 오류를 줄입니다.

재료

표 2는 성능 등급이 다른 평와셔에 사용되는 탄소강 및 합금강의 화학 조성 제한을 명시합니다. 이러한 조성은 관련 국가 표준을 준수해야 합니다.

메모: 합금강에는 스프링강 및 평와셔에 적합한 합금 스프링강이 포함됩니다.

용융 아연 도금이 필요한 와셔의 경우, 재료는 GB/T 5267.3의 요구 사항을 충족해야 합니다. 조립품 전체를 담금질 및 템퍼링하는 경우, 미처리 와셔를 공급할 수 있으며, 이 경우 GB/T 9074.1에 따른 화학 조성은 협의에 따라 결정됩니다.

GB/T 97.5에 따라 표면 경화 처리된 셀프 태핑 스크류 어셈블리의 경우, 와셔의 탄소 함량은 0.12%를 초과해서는 안 됩니다. 각 제조 배치에는 동일한 열처리에서 생산된 재료를 사용해야 합니다.

NA: 해당 사항 없음.
^에이 분쟁 발생 시 제품 분석을 실시하십시오.
^b 조립용 와셔에 대해서는 GB/T 9074.1 또는 GB/T 97.4를 참조하십시오. 구성 및 열처리 온도는 협의에 따라 결정됩니다.
^c 특수 용도(예: 용융 아연 도금)의 경우, 구성 및 담금질 온도는 협의에 따라 결정됩니다.
^d 최대 붕소 함량은 0.003%이며, 티타늄/알루미늄에 의해 제어되는 비효율적인 붕소의 경우 최대 0.005%까지 허용됩니다.
^이자형 200 HV 와셔는 적합한 원료를 사용하거나 제조 후 담금질 및 템퍼링 처리를 할 수 있으며, 표 3의 조건을 충족하는 경우 제조업체에서 해당 공정을 진행합니다.
^f 재료는 템퍼링 전에 중심부에 ~90% 마르텐사이트가 형성될 수 있도록 충분한 경화성을 가져야 합니다.
^g 탄소강에는 크롬, 망간, 니켈 등이 포함될 수 있습니다.
^h 합금강은 Cr 0.30%, Mn 0.20%, Ni 0.30%, V 0.10%, Mo 0.08%, B 0.0008% 중 적어도 하나의 원소를 포함합니다. 이러한 원소들의 조합은 개별 최소 함량의 합계가 최소 70% 이상이어야 합니다.
^나 수소 취성에 대해서는 GB/Z 41117을 참조하십시오.

재료 사양은 와셔가 요구되는 경도와 내구성을 확보하도록 보장합니다. 탄소 함량 제한은 강도를 제어하고, 낮은 인(P) 및 황(S) 함량은 취성을 최소화합니다. 합금 원소는 더 높은 등급의 경화성을 향상시킵니다. 템퍼링 온도는 과경화를 방지하여 균열 위험을 줄입니다. 이 섹션은 제조업체가 일관된 성능을 위한 강재를 선택하는 데 도움을 주며, 이는 진동 저항성이 중요한 자동차 산업과 같은 분야에서 필수적입니다. 관련 표준을 준수하면 아연 도금 호환성이 보장되어 코팅 접착 불량과 같은 문제를 방지할 수 있습니다.

기계적 및 물리적 특성

지정된 성능 등급의 평와셔는 제조 과정 또는 최종 검사 중 시험 여부와 관계없이 상온에서 표 3에 명시된 기계적 및 물리적 특성을 충족해야 합니다.

제6장에서는 표 3의 준수 여부를 확인하기 위한 적용 가능한 시험 방법 및 중재 절차를 제공합니다. 380 HV급 와셔의 경우, 명시된 경우 부록 A에 따른 연성 시험이 필요합니다.

^에이 380 HV는 현재 제품 표준에 포함되어 있지 않으므로, 사용은 허가 하에 이루어져야 합니다.
^b 최대 250 HV를 초과하는 것은 불합격 사유가 아닙니다.
^c 널링 또는 리브형 와셔의 경우, 제한 사항은 380 HV와 동일합니다.
^d 단면에서 6.2.3항에 따라 측정함; 지지면에서 0.1mm 떨어진 지점의 경도는 중심 경도에서 30 HV를 뺀 값 이상이어야 함.
^이자형 더 작은 쪽을 기준으로 합니다.
^f 단면에서 6.3에 따라 측정; 지지면에서 0.1mm 떨어진 지점의 경도는 중심부 경도 + 30 HV 이하입니다.

이러한 특성은 와셔가 변형이나 파손 없이 압축 하중을 견딜 수 있도록 보장합니다. 경도 범위는 강도와 연성의 균형을 유지하여 균열을 방지합니다. 탈탄 및 침탄 제어는 코팅된 와셔의 내식성에 필수적인 표면 무결성을 유지합니다. 재템퍼링 한계는 열처리 적합성을 검증합니다. 이러한 사양은 진동으로 인해 연결부가 느슨해질 수 있는 기계 장치와 같은 응용 분야에서 안정적인 접합을 지원합니다. 6장에 따른 적합성 테스트는 품질을 보장합니다.

시험 방법

경도 시험

일반적인

경도 시험은 표 3의 최소/최대값 및 담금질 및 템퍼링 처리된 와셔의 재료 요구 사항 준수 여부를 확인하기 위한 것입니다. 모든 등급에 적용 가능하며, 조립 후 처리된 제품을 제외하고는 입고 상태 그대로 시험합니다.

표 4에 따라 적절한 표면 또는 단면에서 시험을 수행하십시오.

^에이 요청에 따라 200 HV 담금질 및 템퍼링 처리된 제품의 경우, 분쟁 발생 시 단면 시험이 중재 대상이 됩니다.

표면의 비커스 경도

그림 1을 참조하여 등급 및 두께에 따라 시험 하중을 선택하십시오. 적절한 비커스 하중이 없는 경우 로크웰 경도를 사용하십시오.

예: 두께 0.3mm, 경도 300 HV 와셔의 경우 HV5를 사용하십시오.

 표면의 로크웰 경도

등급 및 두께에 따라 그림 2에 표시된 대로 하중을 선택하십시오. 적절한 로크웰 하중이 없는 경우 비커스 하중을 사용하십시오.

예: 두께 0.5mm, 경도 380 HV 와셔의 경우 294N(HR30N)을 사용하십시오.

테스트 절차

코팅/산화물을 제거하고 지지면의 반반경에서 테스트합니다. 아연 도금된 경우, 전이층을 제거합니다. 크기가 허용하는 경우 120°에서 세 번 측정하여 평균값을 구합니다.

100HV, 140HV, 200HV에 대한 요구 사항

루틴: 6.1.2에 따라 표 3을 충족합니다. 중재: 그림 1의 비커스 경도; t_eff > 0.5 mm인 경우, 하한 하중 ≥ HV1.

300 HV, 380 HV에 대한 요구 사항

일상적인 절차: 6.1.2항에 따라 표 3을 준수하십시오. 중재: 6.1.3항에 따른 단면 분석.

방사형 단면 경도 시험

일반적인

GB/T 4340.1에 따른 담금질 및 템퍼링 처리된 와셔의 비커스 경도.

절차

구멍 중심을 통과하는 방사형 단면을 취하고, 고정/장착한 후, 금속 조직 검사를 위해 연마/광택 처리합니다. 그림 3에 따라 중간 단면에서 검사하고, 가능하면 최소 세 지점의 평균값을 구합니다.

1: 테스트 영역(반경 0.25 t_eff).

요구 사항

표 3을 참조하십시오. 0.25 t_eff 반경에서 차이가 30 HV를 초과하는 경우 표 2에 따라 ~90% 마르텐사이트를 확인하십시오.

탈탄 시험

일반적인

300 HV 널링/리브형 와셔 및 모든 380 HV 와셔의 표면 탈탄을 감지합니다. 면적은 그림 4를 참조하십시오.

1: 지지면; 2: 전체 탈탄층; 3: 부분 탈탄층; 4: 모재; x: 테스트 영역 없음.

금속 조직학적 방법

시료 준비

코팅을 제거하고, 방사형 단면을 취하고, 임베딩/마운트하고, 연마/광택 처리합니다. 참고: 변화를 확인하려면 3% 나이탈로 에칭하십시오.

절차

100배율로 관찰하고, 눈금자나 접안렌즈를 이용하여 측정하십시오.

요구 사항

표 3에 따른 최대 G.

경도 측정법

시료 준비

두께 t ≥ 0.4 mm인 경우, 에칭 없이 6.2.2.1에 따라 준비하십시오.

절차

그림 5에 따라 HV0.3(2.942N)을 사용하여 1번 및 2번 지점을 측정합니다.

탈탄 없음: HV(2) > HV(1) – 30 HV; 탈탄 없음: HV(2) ≤ HV(1) + 30 HV. 1: 중심; 2: 표면에서 0.1 mm.

요구 사항

HV(2) ≥ HV(1) – 30 HV. 참고: 표 3에 따른 최대 G에 대해서는 해당되지 않습니다.

침탄 시험

일반적인

300 HV 널링/리브형 와셔 및 모든 380 HV 와셔(두께 t ≥ 0.4 mm)의 열처리 중 표면 침탄 현상을 감지합니다. 측정은 방사형 단면 경도를 기준으로 합니다.

절차

에칭 없이 6.2.2.1에 따라 준비하고, HV0.3을 사용하여 그림 5에 따라 측정합니다.

요구 사항

HV(2) ≤ HV(1) + 30 HV. 초과는 탄화를 나타냅니다. 또한, 표 3에 따라 300 HV의 경우 지지면 ≤ 370 HV0.3, 380 HV의 경우 ≤ 450 HV0.3입니다.

재템퍼링 테스트

일반적인

300 HV 및 380 HV 와셔의 열처리 시 최소 템퍼링 온도를 검증합니다.

절차

그림 3 영역(세 지점)에서 비커스 경도를 측정합니다. 표 2보다 10°C 낮은 온도에서 30분간 재템퍼링한 후, 동일한 영역에서 다시 측정합니다.

요구 사항

재템퍼링 후 평균 경도 감소량 < 20 HV.

표준화된 절차를 통해 와셔의 품질을 보장하는 시험 방법은 신뢰성 확보에 필수적입니다. 경도 시험은 재료의 강도를 확인하고, 탈탄/탄화 검사는 표면의 약점을 방지합니다. 재템퍼링은 열처리를 검증하여 취성을 방지합니다. 이러한 시험 방법은 국제 표준을 준수하여 일관된 제조를 가능하게 합니다.

표시

일반적인

본 문서에 따라 제조된 와셔는 모든 요건을 완전히 충족하는 경우에만 제3장에 따라 표시할 수 있습니다.

와셔 마킹

제조업체 결정 또는 합의에 따라 표시하십시오. 합의된 경우 제조업체 ID와 성능 등급을 포함하십시오. 자체 ID를 사용하는 유통업체는 제조업체로 간주됩니다. 양각 표시는 금지하며, 토크 클램핑 효과 또는 응력 집중으로 인해 음각 표시는 권장하지 않습니다. 레이저와 같은 내구성 있는 방법을 사용하십시오. 등급은 표 5 코드 또는 시계 방향 기호에 따라 표시하십시오.

포장 표시

모든 포장에는 제조업체/판매자 ID, 3장에 따른 성능 등급 및 GB/T 3099.4에 따른 로트 번호가 표시되어야 합니다.

제품 표시는 품질 관리 및 책임에 필수적인 추적성을 보장합니다. 이는 위조품 발생을 방지하고 제품 회수를 용이하게 합니다. 공급망에서 적절한 표시는 재고 관리 및 규정 준수 확인을 촉진합니다.

부록 A: 380 HV 성능 등급 와셔의 연성 시험

A.1 일반 사항

제조 과정에서 와셔가 취성으로 변했는지 여부를 판단합니다. 고객 요청 시 코팅을 포함한 완제품 와셔에 적용 가능합니다.

A.2 시험 절차

두께에 따라 각도 α를 적용한 지지대와 압입기를 사용하십시오. 최소 경도는 60 HRC이며, 표면은 연마 처리되어야 합니다. 동심원형 와셔의 경우 그림 A.1과 같이 원뿔형 접촉부를 사용하십시오. 그 외의 경우에는 그림 A.2와 같이 V자형 접촉부를 사용하십시오. 와셔를 장치에 넣으려면 먼저 조립품을 분해하십시오. 축을 정렬하십시오. 완전히 접촉될 때까지 축 방향 하중을 일정하게 가하십시오. 2분간 유지한 후 하중을 제거하십시오.

A.3 요구사항

파손되지 않았습니다. 손상된 경우, 파손된 부분 반대쪽을 절단하십시오. 두 부분으로 분리되면 파손된 것입니다.

이 부록은 고경도 와셔의 연성을 검증하여 사용 중 취성 파손을 방지합니다. 이는 안전이 중요한 용도에 필수적이며, 하중을 받을 때 와셔가 파손되지 않고 변형되도록 보장합니다.

자주 묻는 질문

1. 이 표준에 따르면 일반 와셔에 적합한 온도 범위는 무엇입니까? 권장 사용 온도는 -50°C ~ +150°C입니다. +300°C에 이르는 극한 환경에서는 제품 내구성을 평가하기 위해 전문가와 상담하십시오.
2. 볼트 조립체에 적합한 성능 등급을 어떻게 선택해야 하나요? 권장 조합(RC)은 표 1을 참조하십시오. 접합부 파손으로 이어질 수 있는 불일치를 방지하기 위해 회색 영역은 피하십시오. 각주 d의 조합을 사용하는 경우 설계를 검증하십시오.
3. 만약 내 세탁기에 용융 아연 도금이 필요하다면 어떻게 해야 할까요? 재료는 GB/T 5267.3 규격을 준수해야 합니다. 특수 용도의 경우 화학 조성 및 열처리 조건에 대해 공급업체와 구매자 간의 합의가 필요할 수 있습니다.
4. 고성능 클래스에서 탈탄 테스트가 중요한 이유는 무엇입니까? 과도한 탈탄은 표면을 약화시켜 하중 하에서의 파손 위험을 증가시킵니다. 시험은 표 3에 따른 한계를 준수하여 특히 380 HV 와셔의 무결성을 유지합니다.
5. 허가 없이 380 HV 와셔를 사용할 수 있나요? 아니요, 현재 제품 표준에 포함되어 있지 않습니다. 사용 시에는 프로토콜을 준수해야 하며, 굽힘이나 인장 응력을 방지하기 위한 설계 고려 사항이 필요합니다.
6. 재열처리 시험은 어떻게 열처리 품질을 확인하나요? 추가 템퍼링 후 경도 감소가 ≤20 HV인지 확인하여 원래 공정이 표 2에 따른 최소 온도를 충족했는지 검증하고 취성을 방지합니다.