용접 너트에는 강도 등급이 없습니다

9등급은 더 이상 표준에 없습니다

ISO 898-2는 너트의 강도 등급을 나열하며, 2022년 제4판에는 04, 05, 5, 6, 8, 10, 12가 있습니다. 이 판 앞부분의 변경 사항 목록은 강도 등급 9가 완전히 삭제되었다고 분명히 밝힙니다. 서문은 그 이유로 시장 수요가 없거나 줄었다는 점을 들고, 대체 등급도 제시합니다. 5등급과 9등급은 각각 6등급과 10등급으로 대체됩니다.

따라서 9가 찍힌 너트가 잘못된 것은 아니며 이전 판의 부품일 뿐이고, 현재 대응하는 등급은 8이 아니라 10입니다. 조사 도중에 누군가 대체품을 찾는다면 이 점이 중요합니다. 어떤 등급이 있는지, 각 숫자가 무엇을 보증하는지, 언제 대체가 허용되는지는 너트에는 숫자가 하나뿐이다에서 다룹니다.

용접 너트 표준이 대신 규정하는 것

ISO 21670은 M5부터 M16까지의 플랜지붙이 육각 용접 너트를 다룹니다. 기술 인도 조건 조항을 읽어 보면 완전히 다른 축을 따라 규정된 부품을 만나게 됩니다.

• 용접성이 먼저입니다. 강재는 탄소 0.25%, 탄소 당량 0.53%로 상한이 정해져 있으며, 탄소 당량은 C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15로 계산합니다. 쾌삭강은 허용되지 않습니다.
• 담금질·뜨임은 선택 사항이며, 상한이 있습니다. 표준의 호칭 예는 Weld nut ISO 21670 - M10 - St이며, 그 의미를 이렇게 풀어 씁니다. 강재로 만들고 담금질·뜨임을 하지 않았으며, 강도 등급 10.9의 볼트나 나사와 함께 쓰기에 적합하다는 것입니다. 담금질·뜨임한 너트는 호칭에 QT를 붙이며, 이때 경도는 300 HV를 넘어서는 안 됩니다. 경도를 더 높일 수 있는 탄소는 바로 용접성 한도가 이미 써 버린 탄소입니다.
• 강도는 등급이 아니라 보증 하중으로 나타납니다. 표 2는 크기마다 값 하나를 제시합니다. M5는 14 800 N, M10은 60 300 N, M12는 88 500 N, M16은 164 900 N입니다. 시험 방법은 ISO 898-2에서 빌려 왔지만, 등급 체계는 빌려 오지 않았습니다.
• 나사산은 6G입니다. 6H가 아닙니다. 제품 등급 A, ISO 724에 따른 나사산, ISO 965-3에 따른 공차 등급 6G입니다. 문자와 숫자가 각각 무엇을 정하는지는 나사산 공차 등급에서 다룹니다.
• 도금 없이 출하되며, 제조사가 방청 처리를 하더라도 용접성을 해쳐서는 안 됩니다. 그러니 여기서는 흔한 도금 이야기가 나오지 않습니다. 도금이 보통 나사산 끼워맞춤에서 무엇을 잃게 하는지는 도금과 나사산 공차에서 다룹니다.
• 표시는 제조사 표시입니다. 요구 사항은 그것이 전부이며, M5 이상에서 플랜지 반대쪽 면에 표시합니다. 등급이 없으므로 등급 표시도 없습니다. 등급 표시가 있을 때 그것이 무엇을 뜻하는지는 표시는 주장이지 성적서가 아니다에서 다룹니다.

적합성 시험은 용접부를 지웁니다

기계적 성질 조항의 한 줄은 표준 가격만큼의 값어치가 있습니다. 너트는 ISO 898-2에 따라 시험하여 표 2의 보증 하중을 충족해야 하며, 이어서 분쟁이 있을 때는 시험 전에 용접 돌기를 제거해야 합니다.

이 문장은 그 수치가 무엇을 다루는지에 관한 진술로 읽어야 합니다. 보증 하중은 어디에도 붙어 있지 않은 너트, 그것도 용접 너트를 용접 너트로 만드는 돌기를 먼저 깎아 낸 너트로 검증합니다. 나사산과 몸체의 특성을 나타낼 뿐입니다. 실제로 만든 이음에 대해서는 아무것도 말하지 않습니다. 용접부, 강판, 구멍, 열은 모두 그 수치 밖에 있으며, 기계적 성질 조항 어디에도 나오지 않습니다.

이것은 표준의 결함이 아닙니다. 재현 가능한 수치를 얻는 유일한 방법입니다. 다만 카탈로그에서 인용한 보증 하중은 여러분의 부품에 붙은 너트에 대한 약속이 아니라는 뜻입니다. 너트의 등급이 너트에 관한 진술일 뿐, 모재가 실제로 나사산을 얼마나 붙잡아 주는지에 관한 진술이 아닌 것과 마찬가지입니다. 이 문제는 모재가 너트가 될 수 없을 때에서 다룹니다.

그렇다면 열처리 가설은 어떻습니까

자연스러운 가설이며 정면으로 답할 가치가 있습니다. 표준이 그 앞에 장애물 두 개를 두었는데, 어느 것도 분명하게 드러나지 않기 때문입니다.

첫째, 기본 부품에는 잃을 열처리가 없습니다. ISO 21670의 호칭 예는 일반 강재 용접 너트를 담금질·뜨임을 하지 않은 것으로 설명하며, QT는 따로 요청해야 하는 사양입니다. 라인에 있던 너트가 기본 사양이라면, 용접이 처음부터 없던 마텐자이트 조직을 뜨임했을 리가 없습니다. QT 사양이라면 상한이 300 HV이므로, 경도가 떨어질 수 있는 폭은 애초에 작습니다.

둘째 장애물은 누구나 떠올리는 시험에 있습니다. ISO 898-2는 담금질·뜨임하지 않은 냉간 단조 너트에 전형적인 가공 경화 상태의 강재에 대해 ISO 18265가 경도와 인장 강도의 상관관계를 제공하지 않는다고 설명합니다. 이런 너트의 최소 경도는 참고용일 뿐이며 분쟁 시 판정 기준이 아닙니다. 최대 경도인 334 HV가 필수 기준이며, 너트를 취약하게 만드는 의도치 않은 가공을 잡아내기 위해 있습니다. 따라서 파손된 부품을 경도 시험에 보내도 아무것도 결론짓지 못하는 수치가 돌아올 수 있으며, 같은 시험이 쓸모 있으려면 너무 높은 값을 찾아야 합니다.

이 중 어느 것도 용접이 무죄라는 증명은 아닙니다. 가설을 시험하기 전에 다시 세워야 하며, 뻔한 시험으로는 답을 얻지 못할 수도 있다는 뜻입니다. 뭉개진 나사산에서 실제로 무엇이 파손되었는지 읽어 내는 방법은 뭉개진 나사산에서, 찢긴 플랭크의 반들반들한 절반에 대한 해석은 스테인리스가 고착되는 이유에서 다룹니다.

등급이 있는 볼트는 같은 의심에 반대의 답을 줍니다. 그쪽에서는 담금질·뜨임이 바로 등급 숫자가 나타내는 것이고, 표준이 최저 뜨임 온도를 정해 두었기 때문입니다. 어느 부품이든 논쟁을 판가름하는 것은 그 부품이 논증이 가정하는 상태였던 적이 있느냐입니다.

아무도 펼쳐 보지 않는 표

ISO 21670은 접속 치수로 끝나며, 용접 너트 시공이 애초에 표준 범위 안에 있는지를 조용히 결정하는 것이 바로 이 부분입니다. 나사 크기마다 최소·최대 판 두께와 H11 구멍 지름이 정해져 있습니다.

사람들을 놀라게 하는 것은 최댓값입니다. M12 용접 너트는 1.5~3.0 mm 판을 기준으로 규정됩니다. 마침 그 자리에 있다는 이유로 6 mm 브래킷에 붙이면 용접 조건, 돌기 압착, 열 경로가 모두 치수가 가정하는 범위를 벗어납니다. 구멍도 중요합니다. 구멍은 파일럿을 위한 틈새이며, H11 구멍은 레이저가 남긴 대로가 아니라 규정입니다.

용접 너트를 도면에 넣기 전에 정해 둘 것

• 등급이 아니라 표준을 지정하십시오. 등급으로 지정한 용접 너트는 ISO 21670이 부여하지 않는 것을 지정하는 셈입니다. 표준이 부여하는 호칭은 Weld nut ISO 21670 - M12 - St 같은 형태이며, QT 접미사는 300 HV 상한이 따라붙는 별도의 결정입니다.
• 판 두께를 표 3과 대조하십시오. 얇은 쪽만이 아니라 범위의 양 끝을 모두 확인하십시오.
• 토크 값의 근거를 물으십시오. ISO 21670은 보증 하중만 제시하고 토크는 제시하지 않으며, ISO 898-2는 적용 범위에서 토크나 체결 축력 특성을 규정하지 않는다고 밝힙니다. 용접 이음의 체결 사양은 모두 다른 곳에서 온 것이며, 그 출처를 밝힐 가치가 있습니다.
• 보증 하중을 돌기를 제거한 상태에서 검증했는지 물으십시오. 표준은 분쟁 시 그렇게 한다고 하므로, 그것이 그 수치가 나타내는 상태입니다.

이 글은 여섯 단계 중 하나에만 해당하지 않습니다. 여러 단계를 아우르거나 조립 후에 나타나는 문제입니다. 관련 결정은 영어 글 Specifying a screw에서 설명합니다.

자주 묻는 질문

9등급 너트라는 것이 있습니까?

있었습니다. ISO 898-2:2012에는 강도 등급 9가 있었으나, 2022년 제4판에서 시장 수요 감소를 이유로 완전히 삭제되었습니다. 같은 서문은 대체 관계를 밝힙니다. 5등급과 9등급은 각각 6등급과 10등급으로 대체됩니다. 따라서 9가 찍힌 너트는 부적합품이 아니라 이전 판의 부품이며, 현재 대응하는 등급은 10입니다.

용접 너트에 보증 하중은 있는데 강도 등급이 없는 이유는 무엇입니까?

두 요구 사항이 서로 반대 방향으로 당기기 때문입니다. 낮은 등급보다 위의 강도 등급은 탄소와 열처리로 얻는데, ISO 21670은 너트를 용접할 수 있도록 탄소를 0.25%, 탄소 당량을 0.53%로 제한합니다. 그런 다음 강도를 크기별 보증 하중으로 직접 규정하고, 경도를 300 HV로 제한한 담금질·뜨임 사양을 선택 사항으로 허용합니다. 강도는 등급에서 추론하는 것이 아니라 하중으로 명시됩니다.

용접은 용접 너트의 열처리를 망칩니까?

이 질문에는 먼저 호칭이 필요합니다. ISO 21670은 일반 강재 용접 너트를 담금질·뜨임하지 않은 것으로 설명하므로, 기본 부품에는 용접열이 뜨임할 마텐자이트 조직이 없습니다. QT 사양이라면 표준이 경도를 300 HV로 제한하므로 잃을 수 있는 폭이 좁습니다. 그렇다고 용접 공정이 파손의 원인이 아니라는 뜻은 아니지만, 열처리 손실이라는 설명을 전제로 삼을 수는 없으며 해당 부품에 대해 입증해야 한다는 뜻입니다.

파손된 너트를 경도 시험에 보냈습니다. 무언가 알 수 있습니까?

알 수도 있지만, 먼저 ISO 898-2가 한계값에 대해 말하는 내용을 읽어 보십시오. 냉간 단조 대량 생산 너트가 대개 그렇듯 담금질·뜨임하지 않은 너트의 최소 경도는 참고용일 뿐이며 분쟁 시 판정 기준이 아니라고 명시되어 있습니다. ISO 18265에 가공 경화 강재에 대한 경도와 인장 강도의 상관관계가 없기 때문입니다. 최대 334 HV가 필수 한계이며, 너트를 취약하게 만든 가공을 잡아내기 위해 있습니다. 따라서 낮은 측정값은 기대보다 덜 증명하고, 높은 측정값은 더 많이 증명합니다.

M12 용접 너트를 6 mm 판에 붙여도 됩니까?

ISO 21670의 범위 안에서는 안 됩니다. 접속 치수 표는 M12에 대해 판 두께 1.5~3.0 mm와 14.8 mm H11 구멍을 규정합니다. 여기서는 판이 두꺼울수록 이음이 자동으로 강해지지 않습니다. 설계가 가정하는 돌기 압착과 열 경로가 모두 바뀌기 때문입니다. 판을 더 두껍게 해야 한다면 너트 카탈로그를 읽고 정할 일이 아니라 용접 공정과 함께 결정할 일입니다.

참고 자료

• ISO 21670:2014 — Fasteners, hexagon weld nuts with flange. 4.2 재료와 탄소 당량, 4.3 공차 등급 6G, 4.4 보증 하중과 돌기 제거, 4.5 무도금 인도, 5항 호칭, 6항 표시, 7항 및 표 3 접속 치수
• ISO 898-2:2022 — 강도 등급이 규정된 너트. 1항 적용 범위(용접성 제외 포함), 9등급 삭제와 담금질·뜨임하지 않은 너트의 경도에 관한 서문
• ISO 965-3 — ISO 일반용 미터 나사, 구조용 나사의 치수 허용차(공차 등급 6G의 출처)
• ISO 18265 — 금속 재료, 경도값 환산(가공 경화 상태에서 상관관계가 성립하지 않는 이유로 ISO 898-2가 인용)

두 ISO 문서는 모두 공개 미리보기 PDF로 읽었습니다. ISO 21670:2014의 미리보기에는 기술 인도 조건 조항 전체와 두 표가 모두 들어 있고, ISO 898-2:2022의 미리보기에는 적용 범위, 머리말, 서문이 있으나 성질 표는 없습니다. 여기서 인용한 조항 내용은 그 페이지들에서 나온 것이며, ISO 898-2의 표에 관한 내용은 구입한 사본으로 확인해야 합니다. ISO 21670은 플랜지붙이 육각 용접 너트만 다룹니다. 사각 용접 너트, 플랜지 없는 용접 너트, 클린칭 너트, 리벳 너트는 각자의 재료·치수 규정을 가진 별도 문서이며, 여기의 수치는 어느 것에도 옮겨 적용되지 않습니다. ISO 965-3과 ISO 18265의 카탈로그 번호는 두 번째 출처와 대조하지 않았습니다.