볼트가 헛도는 구멍에 무엇을 넣을 수 있을까?

83,000번 읽힌 질문

“헛도는 볼트에 나사산을 조여 줄 컴파운드로 무엇을 쓸 수 있을까요?”라는 질문은 DIY Stack Exchange에서 83,000회 넘게 조회되었습니다. 직감은 타당합니다. 볼트가 계속 돌기만 하고 조여지지 않으니 틈을 메워야 합니다. 무언가가 메워야 합니다.

흔한 후보 네 가지 중 세 가지는 그렇게 하지 못하며, 각각 알아 둘 만한 서로 다른 이유로 실패합니다.

나사 고정제: 수치는 풀림을 잰다

혐기성 나사 고정제는 경화되면 접착성 고체가 되므로 마찰을 더하는 것 이상의 일을 합니다. 하지만 기술 자료가 실제로 무엇을 보고하는지 보십시오. M10 강철 조합에서 LOCTITE 243은 풀림 개시 토크 22 N·m, 프리베일링 토크 9 N·m입니다. 이 값은 ISO 10964에서 나오는데, 이 표준은 시험을 고정 또는 잠금 효과의 비교로 규정합니다. 풀림 개시 토크는 접착을 깨고 너트를 처음 돌리는 데 필요한 토크이고, 프리베일링 토크는 푸는 동안 계속되는 저항입니다.

둘 다 회전에 대한 저항을 잽니다. 어느 쪽도 축방향 하중이 아닙니다. 게다가 이 시험의 시편은 체결된 접합부에 안착되어 있지도 않으므로, 그 수치에는 애초에 초기 체결력이 들어 있지 않습니다. 혐기성 접착제를 분류하는 ASTM D5363은 공학 설계용이 아니라고 분명히 밝힙니다.

PTFE 테이프: 그 수치는 유체 압력이다

테이프와 배관용 실런트는 테이퍼 관용 나사를 밀봉하고, 조립 중 고착을 막는 윤활제 역할을 하도록 지정됩니다. 테이퍼 나사는 플랭크 간섭으로 밀봉되며, 테이프는 산마루와 골에 남는 작은 나선형 통로를 메워 유체가 그 길을 따라 새지 못하게 합니다.

실런트 기술 자료에 5000 psi라고 적혀 있다면, 그것은 밀봉할 수 있는 유체 계통의 압력입니다. 인장 강도나 전단 강도가 아니며, 나사산 뽑힘 정격도 아닙니다. 이 제품들에 대해 발표된 축방향 하중 수치는 전혀 찾지 못했습니다.

그리고 직감은 여기서 옵니다. 관용 나사에 테이프를 감으면 실제로 더 단단히 조이는 느낌이 들고, 사람들은 그 경험을 옮겨 적용합니다. 하지만 그 단단함은 테이퍼 나사의 간섭에 틈새로 눌려 들어간 테이프가 더해진 것입니다 — 평행한 미터 나사에는 간섭을 만들 테이퍼가 없습니다. 피팅 제조사들도 평행 나사의 밀봉 방법으로 테이프나 실런트를 권장하지 않습니다. 평행 나사는 개스킷, O-링, 금속 면으로 밀봉합니다.

이 마지막 점에는 1차 출처가 있는데, 이 페이지를 쓸 때는 갖고 있지 않았습니다. ISO 228-1의 적용 범위는 이 평행 관용 나사가 밀봉 나사로 적합하지 않으며, 압력 기밀은 나사 바깥의 두 조임 면 사이에 실을 끼워 압축해서 얻어야 한다고 말합니다. 우리는 그것을, 제목이 같은 문장에서 ‘않다’만 뺀 표준과 나란히 밀봉은 나사 바깥에서에서 읽었습니다.

금속 충전 에폭시: 가공 가능은 하중 정격이 아니다

일반적인 금속 충전 퍼티는 경화 후 드릴링, 탭 가공, 기계 가공이 가능하다고 적는 경우가 많습니다. 그것은 가공성에 대한 진술입니다. 재료가 탭 아래에서 나사산 형상을 유지한다는 뜻입니다. 그 나사산이 볼트 아래에서 무엇을 버티는지는 말하지 않습니다.

임의의 에폭시 퍼티를 경화 후 탭 가공하면 원래 나사산 등급이나 원래 보증 하중이 회복된다고 인증하는 일반 표준은 찾지 못했습니다. 기술 자료에 수리한 나사산의 토크나 뽑힘 수치가 없다면, 그 제품에는 그런 수치가 존재하지 않는 것입니다.

예외, 그리고 그것이 쓸모 있는 부분

이제 우리가 ‘아무것도 안 된다’고 쓰지 못하게 만든 부분입니다.

망가진 나사산 전용 수리 제품이 있고, 그 제품들은 수치를 발표합니다. LOCTITE PC 3967은 명시적으로 망가진 나사산 수리 키트로 판매되며, 수리한 나사산의 최대 권장 토크를 치수별로 표로 제시합니다.

비슷한 Permatex 키트는 사용 온도 범위 −54~149 °C를 추가로 제시합니다. 또한 PC 3967은 사람들이 흔히 떠올리는 2액형 에폭시가 아니라 다이메타크릴레이트 에스테르라는 점도 기억해 두십시오.

따라서 여기서 통하는 제품과 통하지 않는 제품의 차이는 화학이 아닙니다. 누군가 이 용도에 대한 수치를 발표했느냐입니다. 화학을 전혀 몰라도 작업장에서, 진열대 앞에서 적용할 수 있는 시험입니다. 기술 자료가 가지고 계신 치수에 대해 수리한 나사산의 수치를 제시하는가?

그 수치가 아닌 것

위의 수치는 있는 그대로 읽으십시오. 제품 자체의 최대 권장 설치 토크입니다. 원래 나사산의 보증 하중이 아니며, 체결부를 도면이 전제한 상태로 되돌려 주지도 않습니다. 제조사가 꼽는 대표 용도는 오일 팬, 밸브 커버, 기어박스 하우징 — 밀봉과 고정 역할이지 1차 구조가 아닙니다.

그 이유는 나사산의 내력을 애초에 어떻게 계산하는지에 있습니다. NASA의 체결 부품 설계 매뉴얼은 뽑힘을 모재의 전단 강도, 나사산 평균 지름, 유효 물림 길이로 계산합니다. 그 항들은 모두 금속입니다. 금속을 되돌려 놓지 않는 수리는 그 항들도 되돌려 놓지 못합니다 — 그래서 제대로 된 수리는 손상된 모재 나사산을 제거하고 새로 완전한 나사산을 만드는 방식으로 이루어지며, 하중은 이제 첫 번째 온전한 나사산이 있는 곳으로 몰립니다.

나사 고정제가 실제로 무엇을 위한 것인지는 나사 고정제에 있습니다. 나사산 선택이 더 큰 순서 안에서 어디에 놓이는지는 나사 사양 정하기(영어)에 있습니다.

참고 자료

• ISO 10964 — 혐기성 접착제: 토크 강도 측정(고정 또는 잠금 효과)
• ASTM D5363 — 혐기성 접착제 분류. 공학 설계용이 아니라고 명시
• LOCTITE 243 및 277 기술 자료 — 풀림 개시 토크와 프리베일링 토크, 통제된 접착 틈새, 리테이닝 컴파운드의 핀-칼라 전단
• LOCTITE PC 3967 망가진 나사산 수리 키트 — 치수별 최대 권장 토크
• Permatex 망가진 나사산 수리 키트 및 PTFE 나사산 실런트 자료
• Swagelok — 테이퍼 나사와 평행 나사, 밀봉 방법
• NASA RP-1228 — Fastener Design Manual, 나사산 뽑힘 계산
• “What can I use as a thread tightener compound for a free-running bolt?”, DIY Stack Exchange

이 페이지는 발표된 제품 수치가 무엇을 다루고 무엇을 다루지 않는지 설명합니다. 실제 수리에서 따라야 할 문서는 귀하의 치수, 재료, 온도, 하중에 대한 해당 제품의 기술 자료입니다.

이 글은 2단계: 나사산를 다룹니다. 전체 순서는 모재, 나사산, 머리, 구동부, 표면 처리, 문서이며, 순서를 바꾸면 재작업이 되는 이유는 영어 글 Specifying a screw에 설명되어 있습니다.

자주 묻는 질문

나사 고정제로 망가진 나사산을 고칠 수 있나요?

기술 자료가 평가하는 내용으로는 그렇지 않습니다. M10에서 LOCTITE 243의 풀림 개시 토크 22뉴턴미터, 프리베일링 토크 9뉴턴미터 같은 나사 고정제 수치는 ISO 10964에서 나오는데, 이 표준은 축방향 하중이 아니라 풀림에 대한 저항을, 접합부에 체결되지 않은 시편으로 측정합니다. 혐기성 접착제를 분류하는 ASTM D5363은 공학 설계용이 아니라고 밝힙니다. 수리한 나사산에 대한 보증 하중이나 뽑힘 수치는 발표되어 있지 않습니다.

PTFE 테이프를 감으면 헐거운 볼트가 버티나요?

아닙니다. 테이프와 배관용 실런트는 테이퍼 관용 나사를 밀봉하고 조립 중 고착을 막도록 지정됩니다. 실런트가 5000 psi 같은 수치를 제시한다면 그것은 밀봉하는 유체 압력이지 인장 강도나 전단 강도가 아닙니다. 테이프가 관용 나사를 더 조이는 것처럼 느껴지는 이유는 테이퍼 플랭크 간섭 때문이며, 평행한 미터 나사에는 그것이 없습니다.

구멍을 금속 에폭시로 메우고 탭을 내도 되나요?

일반적인 금속 충전 퍼티는 경화 후 드릴링과 탭 가공이 가능하다고 적는 경우가 많은데, 이는 하중 능력이 아니라 가공성에 대한 진술입니다. 임의의 에폭시 퍼티를 경화 후 탭 가공하면 원래 나사산 등급이나 보증 하중이 회복된다고 인증하는 일반 표준은 찾지 못했습니다. 기술 자료에 수리한 나사산의 토크 수치가 없다면 그 제품에는 그런 수치가 없습니다.

그렇다면 효과가 있는 것이 있나요?

있습니다. 망가진 나사산 전용 수리 키트는 수리한 나사산의 최대 권장 토크를 치수별로 발표합니다. LOCTITE PC 3967은 강도 등급 8.8 볼트 기준으로 M6에서 2.6뉴턴미터, M8에서 5.1, M10에서 9.3, M12에서 21.8, M25에서 173.8을 제시합니다. 비슷한 Permatex 키트는 사용 범위 섭씨 영하 54도에서 149도를 추가로 제시합니다. 효과가 없는 제품과의 차이는 화학이 아니라, 누군가 이 용도에 대한 수치를 발표했다는 점입니다.

수리 키트로 원래 강도가 회복되나요?

아닙니다. 수치도 그렇게 주장하지 않습니다. 그것은 제품 자체의 최대 권장 설치 토크이지 원래 나사산의 보증 하중이 아닙니다. 대표 용도로 꼽히는 것은 오일 팬, 밸브 커버, 기어박스 하우징입니다. 나사산 뽑힘은 모재의 전단 강도, 나사산 평균 지름, 유효 물림 길이로 계산하며, 이는 모두 금속의 성질이므로 금속을 되돌려 놓지 않는 수리는 그것들을 회복시키지 못합니다.