전부 스테인리스인 셀프 클린칭 조합은 핸드북이 배제하는 조합입니다

판재가 체결 부품을 붙잡지, 그 반대가 아닙니다

셀프 클린칭 너트는 패널에 나사산도 없고 용접도 없습니다. 평범한 둥근 구멍에 압입되며, 패널 재료가 체결 부품 몸체 둘레의 언더컷으로 밀려 들어갑니다. PennEngineering 핸드북은 단면도에서 이 메커니즘을 네 단어로 표시합니다. host metal flows into undercut, 곧 모재가 언더컷으로 흘러 들어간다는 뜻입니다.

이 한 문장이 나머지를 모두 정합니다. 패널이 흘러야 한다면 패널이 둘 중 더 물러야 합니다. 따라서 이 부품을 지배하는 사양은 강도나 등급이 아닙니다. 구매하는 부품과 이미 선택한 판재 사이의 경도 차이이며, 둘 중 하나만 구매 주문서에 나타납니다.

한 쪽 간격으로 실린 두 표

핸드북은 먼저 상한, 곧 체결 부품 재질별로 압입할 수 있는 가장 단단한 판재를 제시합니다.

이어서 일반 판재의 실제 측정값을 제시합니다.

사용하기 전에 두 가지를 짚어 둡니다. 핸드북은 HSLA 강 자체를 일반 규칙을 따르지 않는 재료로 표시하지만 이유는 말하지 않습니다. 그래서 이 행은 보통 행이 아니라 경고가 붙은 행입니다. 그리고 두 번째 표의 열 머리글은 “Fastener Material / Sheet Hardness”로 되어 있지만 행은 분명히 판재 재질입니다. 원문의 라벨이 틀렸습니다. 저희는 이를 조용히 고치지 않고 인쇄된 그대로 옮깁니다. 저희 표를 핸드북과 대조하는 독자가 저희가 발견한 것을 그대로 발견해야 하기 때문입니다.

가로로 읽으면 한 행이 다른 행을 지웁니다

300 계열 스테인리스 체결 부품은 HRB 70 미만의 판재용입니다. 어닐링한 304 스테인리스 판재는 HRB 80 이상입니다. 상한이 하한보다 낮으므로, 이 조합은 다른 질문을 하기도 전에 권장 범위를 벗어납니다.

이 점은 곱씹어 볼 만합니다. 엔지니어가 일부러 고르는 조합이기 때문입니다. 스테인리스 외함에는 조립품에 두 금속이 섞이지 않고 체결부에서 녹이 슬지 않도록 스테인리스 체결 부품을 씁니다. 그 추론은 타당하고 부식 측면의 결과도 실제입니다. 실패하는 것은 설치이며, 공급업체 자신의 핸드북에 인쇄된 숫자 때문에 실패합니다.

추론할 필요도 없었습니다. 같은 핸드북이 실무 지침 목록에서 결론을 직접 밝힙니다.

스테인리스 판재에는 적절한 합금(A286/400 계열)의 스테인리스 체결 부품을 사용하십시오. 300 계열 체결 부품은 최상의 성능에 필요한 경도 차이를 충분히 제공하지 못합니다.(번역)

같은 곳에 이르는 길이 둘인 셈입니다. 독자는 두 표에서 이를 도출할 수 있고, 제조사는 다른 쪽에 이를 적어 둡니다. 문서가 독자 스스로 결론에 이르게 한 뒤 그것을 확인해 준다면, 찾으러 온 치수만 훑어볼 것이 아니라 제대로 읽을 가치가 있는 문서입니다.

부식을 위한 선택이 설치 범위를 좁힙니다

두 표를 재질별로 맞추어 보면 절충의 모양이 드러납니다. 체결 부품 목록에서 위로 올라갈수록 더 단단한 판재를 쓸 수 있는데, 내식성 때문에 고르는 재질은 맨 위에 있지 않습니다.

사람들이 걸려 넘어지는 것은 300 계열 행입니다. 아무도 더 자세히 지정하지 않을 때 “스테인리스 체결 부품”은 보통 300 계열을 뜻하기 때문입니다. 내식 거동은 얻지만 경도는 얻지 못하며, 이 둘은 따로 팔지 않습니다.

해결책은 그것을 원한 이유 때문에 탈락합니다

당연한 다음 수는 핸드북의 조언대로 400 계열을 주문하는 것입니다. PennEngineering은 스테인리스 제품 카탈로그에 바로 그 문제에 관한 별도의 안내문을 두었고, 끝까지 읽어 볼 가치가 있습니다.

셀프 클린칭 체결 부품이 제대로 작동하려면 체결 부품이 압입되는 판재보다 단단해야 합니다. 스테인리스 패널의 경우 300 계열 스테인리스강으로 만든 체결 부품은 이 경도 기준을 충족하지 못합니다. 이 때문에 400 계열 체결 부품을 제공합니다… 다만 이 400 계열 체결 부품은 300 계열 스테인리스 판재에 잘 압입되고 성능도 좋지만, 최종 제품이 다음에 해당하면 사용해서는 안 됩니다. • 상당한 부식 환경에 노출되는 경우. • 비자성 체결 부품이 필요한 경우. • 300°F(149°C)를 넘는 온도에 노출되는 경우(번역)

첫 번째 항목을 외함이 스테인리스였던 이유와 나란히 읽어 보십시오. 400 계열 부품은 300 계열이 스테인리스 판재에 압입되지 않기 때문에 존재하며, 상당한 부식이 있는 곳에서는 쓰면 안 됩니다. 결국 스테인리스 패널에 들어가는 체결 부품은, 스테인리스 패널을 고르게 한 바로 그 이유 때문에 배제됩니다.

핸드북의 모순이 아닙니다. 실제로 제약이 걸린 문제이며, 부품을 파는 쪽이 정직하게 밝힌 것입니다. 정직한 결론은 카탈로그에 답이 없을 수도 있다는 것입니다. 안내문은 다른 선택지에 대해서는 기술 지원팀에 문의하라는 말로 끝나는데, 표가 바닥났을 때 공급업체가 쓰는 문장입니다. 그 목록에는 부식 외에 탈락 사유가 두 가지 더 있으며, 전자 장비 외함에서는 둘 다 놓치기 쉽습니다. 400 계열 부품은 자성이 있고, 149 °C를 넘으면 적용 범위 밖입니다.

지정한 뒤 패널이 범위를 벗어나는 두 가지 경로

둘 다 같은 실무 지침 목록에 있으며, 둘 다 도면이 승인된 뒤에 일어납니다.

경질 아노다이징이나 질화처럼 패널 경도를 높일 수 있는 공정에 주의하십시오. 셀프 클린칭 체결 부품의 설치가 더 어려워질 수 있습니다.(번역)

지정할 때는 범위 안에 있던 패널이 조립 단계에 이르면 범위를 벗어나 있을 수 있습니다. 체결 부품과 아무 관계 없는 이유로 표면 공정이 추가되었기 때문입니다. 중요한 것은 주문한 재료의 경도가 아니라 설치 시점의 경도입니다.

표에 실린 판재 값에도 반대 방향에서 같은 주의가 따릅니다. 어닐링한 304의 HRB 80+는 재료의 일반값이지 여러분 패널의 측정값이 아니며, 패널을 성형하면 값이 바뀝니다. 교차 검증 과정에서 PennEngineering의 경고, 곧 펀칭, 레이저 절단, 굽힘과 냉간 가공이 구멍 주변을 경화시킬 수 있다는 경고를 알게 되었습니다. 바로 체결 부품 쪽으로 흘러야 하는 부위입니다.

도금에는 경도가 아니라 순서에 관한 규칙이 있습니다.

강재 패널을 쓸 때는 패널을 도금한 뒤 도금된 체결 부품을 설치하십시오. 그렇지 않고 조립품 전체를 나중에 도금할 예정이라면 도금하지 않은 체결 부품을 패널에 설치하십시오.(번역)

어느 순서든 작동하지만 섞으면 안 됩니다. 그래서 이것은 어느 한 부품의 특성이 아니라 두 공급업체 사이의 일정 제약입니다. 나사산을 유지하기에 너무 얇은 판재에 관한 글은 같은 문제의 반대쪽 끝, 곧 패널이 나사산을 아예 지탱하지 못하는 경우를 다룹니다.

이 페이지가 확인하지 않은 것

• 한 제조사의 지침이지만, 한 곳만의 지침은 아닙니다. 위의 모든 숫자와 인용은 PennEngineering이 자사 제품용으로 발행한 것이며 표준이 아닙니다. 교차 검증에서 비슷한 상한을 발행하는 다른 제조사 두 곳을 찾았습니다. 알루미늄 약 50, 300 계열 스테인리스 70, 탄소강 80이며, 제품군에 따라 몇 포인트씩 차이가 있습니다. 한 곳은 PEM이 일반적으로 80이라고 하는 곳에 85를, 다른 한 곳은 PEM이 88 (92)라고 쓰는 곳에 90을 제시합니다. 이 값들은 저희가 직접 확인하지 않았습니다. 일치하는 정도는 형태가 일반적이라는 점을 시사할 만큼 가깝고, 정확한 상한은 실제로 구매하는 부품에 달려 있을 만큼 느슨합니다.
• 판재 두께나 가장자리 거리는 여기에 없습니다. 핸드북에 따르면 그 값은 개별 카탈로그 공보에 있으며 저희는 읽지 않았습니다. 경도는 패널 조건 중 하나일 뿐이며 이 페이지는 그것만 다룹니다.
• “Do use”는 지침이지 보증이 아닙니다. 핸드북은 스테인리스 판재에 A286 또는 400 계열을 권장합니다. 결과를 약속하지 않으며, 이 페이지의 어떤 내용도 특정 조합이 여러분의 시험을 통과한다고 말하지 않습니다.
• HSLA가 왜 다른지는 설명되어 있지 않습니다. 핸드북은 일반 규칙을 따르지 않는다고 표시하고 거기서 멈춥니다. 저희도 빈칸을 채우지 않습니다.
• 머리글 불일치는 옮겼을 뿐 진단하지 않았습니다. 두 번째 표의 열 라벨이 조판 실수인지 다른 무엇인지 모르며, 문의하지도 않았습니다.

그래도 이 막다른 길을 좁혀 주는 것이 하나 있습니다. 경도 범위는 고정 방식으로서의 셀프 클린칭에 속하며, 캡티브 나사를 고정하는 다른 두 방식은 패널 대신 체결 부품을 변형시킵니다.

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

셀프 클린칭 체결 부품에는 왜 무른 판재가 필요합니까?

판재가 그것을 붙잡기 때문입니다. 체결 부품은 평범한 구멍에 압입되고 패널 재료가 체결 부품 몸체 둘레의 언더컷으로 밀려 들어갑니다. PennEngineering 핸드북은 이를 “host metal flows into undercut”이라고 표시합니다. 패널이 흘러야 하므로 패널이 체결 부품보다 물러야 하며, 그래서 지배적인 사양은 강도가 아니라 경도 차이입니다.

스테인리스 패널에 스테인리스 셀프 클린칭 너트를 쓸 수 있습니까?

300 계열은 안 됩니다. PennEngineering 표는 300 계열 스테인리스 체결 부품을 HRB 70 미만의 판재로 제한하고, 자사의 일반 판재 경도 표는 어닐링한 304 스테인리스를 HRB 80 이상으로 제시합니다. 핸드북은 직접 이렇게도 씁니다. 스테인리스 판재에는 적절한 합금인 A286 또는 400 계열 스테인리스 체결 부품을 사용해야 하며, 300 계열 체결 부품은 최상의 성능에 필요한 경도 차이를 충분히 제공하지 못한다는 것입니다.

체결 부품 재질별 최대 판재 경도는 얼마입니까?

PennEngineering 핸드북은 알루미늄 HRB 50 미만, 비경화강 HRB 60 미만, 300 계열 스테인리스 HRB 70 미만, 경화강 HRB 80 미만, 경화 스테인리스 HRB 88 (92) 미만을 제시합니다. 이는 해당 제조사가 자사 제품에 대해 밝힌 값이지 표준이 아니며, 경도는 패널 조건 중 하나일 뿐입니다.

패널의 아노다이징이나 질화가 중요합니까?

중요하며, 도면이 끝난 뒤에 일어납니다. 핸드북은 경질 아노다이징과 질화 같은 공정이 패널 경도를 높여 셀프 클린칭 체결 부품의 설치를 더 어렵게 할 수 있다고 경고합니다. 결과를 정하는 것은 주문한 재료의 경도가 아니라 설치 시점의 경도입니다.

체결 부품은 도금 전에 넣습니까, 도금 뒤에 넣습니까?

일관되기만 하면 어느 순서든 됩니다. 핸드북에 따르면 강재 패널에서는 패널을 도금한 뒤 도금된 체결 부품을 설치하거나, 조립품 전체를 나중에 도금할 예정이면 도금하지 않은 체결 부품을 설치합니다. 어느 한 부품의 특성이 아니라 두 공급업체 사이의 순서 제약입니다.

HSLA 강도 같은 방식으로 다룹니까?

핸드북은 HSLA 강을 HRB 80~85로 제시하고 일반 규칙을 따르지 않는 재료로 표시하지만 이유는 밝히지 않습니다. 원문도 설명하지 않으므로 저희도 설명하지 않고 표시 사실만 전합니다.

참고 자료

• PennEngineering, The Self-Clinching Fastener Handbook — 최대 판재 경도표와 일반 판재 경도표, “host metal flows into undercut” 메커니즘, 스테인리스 합금 선택, 패널 경화 공정, 도금 순서에 관한 실무 지침(무료 PDF)

핸드북은 pemnet.com에서 내려받아 pdftotext로 변환해 직접 읽었으며, 위의 두 표와 인용문 네 개는 모두 여기에서 가져왔습니다. 제조사가 자사 제품에 대해 발행한 지침이지 표준이 아니며, 다른 셀프 클린칭 체결 부품 제조사가 같은 상한을 발행하는지는 확인하지 않았습니다. 따라서 이 페이지의 어떤 내용도 업계 전체의 값으로 읽어서는 안 됩니다. 두 번째 표는 분명히 판재 재질인 행 위에 “Fastener Material”이라는 열 머리글이 있는 것까지 포함해 인쇄된 그대로 옮겼습니다. 이유는 모르며 고치지 않았습니다. HRB 70 미만 판재로 제한된 300 계열 체결 부품이 HRB 80 이상인 어닐링 304 판재에 들어갈 수 없다는 관찰은 핸드북 자체의 두 표를 비교한 것이며, 스테인리스 판재에는 A286 또는 400 계열 합금을 쓰라는 핸드북의 별도 지시와 일치합니다. 두 경로는 독자적인 발견으로 내세우지 않고 함께 보고합니다. 최소 판재 두께나 가장자리 거리는 이 페이지에 없습니다. 핸드북은 이를 개별 카탈로그 공보로 미루며 저희는 그 공보를 읽지 않았습니다.