볼트 (도구)

볼트(Bolt)

볼트(Bolt)는 바깥쪽에 나사선이 새겨진 나사이다. 대개 원기둥 또는 원뿔 모양으로 생겼으며 수나사라고도 부른다.

개요

축재료나 기계부품을 고정하는 데 사용하는 기계요소인데, 둥근 봉에 나사를 낸 것으로, 일반적으로 머리가 달려 있다. 머리 모양은 육각형으로 된 것이 보통이지만 사각형·원통형·접시형도 있다. 가장 널리 사용되고 있는 것은 관통 볼트로, 죄어 맞추는 것의 구멍에 볼트를 넣은 다음 너트로 죄어 고정시킨다. 관통 구멍을 뚫을 수 없을 때는 구멍에 나사를 내어 볼트를 틀어 넣고 너트로 죄는 탭 볼트, 미리 심어 놓고 밖에 있는 부분을 너트로 죄는 스터드 볼트, 기계 등을 기초 콘크리트 위에 장치할 때 사용하는 기초 볼트가 있다. 볼트는 보통 강재이며, 표면의 다듬질한 정도에 따라 다듬질 볼트·반다듬질 볼트·흑피 볼트 등이라 한다. 또, 놋쇠나 경합금으로 만든 볼트도 있다. 볼트의 나사 부분이 받는 하중에는 축방향에 하중과 비틀림을 받는 경우, 전단 하중을 받는 경우, 축방향에 충격 하중과 정하중을 받는 경우 등이 있다. ​

볼트 접합과 파괴 형식

강재를 이용해 구조물을 만들 때 볼트를 이용해 강재끼리 접합한다. 이를 볼트 접합이라고 하는데, 시공 시 특별한 기술이 필요 없는 장점이 있다. 주요한 건물의 접합부에는 고장력 볼트를 사용한다. 볼트 접합 시 볼트의 배치는 규칙적으로 배치하는 정렬 배치와 불규칙적으로 배치하는 불규칙 배치(엇모배치)가 있다. 불규칙 배치가 구조적으로 우수하지만, 일반적으로는 정렬 배치를 많이 사용한다. 구조 부재에서 긴 방향으로 볼트 중심선을 연결하는 선을 게이지 라인(gauge line)이라고 하며, 게이지 라인 사이의 간격을 게이지(gauge)라고 한다. 볼트 중심 사이 간격은 피치(pitch)라고 한다. 부재의 가장자리에 있는 볼트 중심에서 측면 끝까지의 거리를 측단 거리, 길이 방향의 최외단 볼트 중심에서 부재 끝까지의 거리를 연단 거리라고 한다. 볼트 접합은 전단 접합, 인장 접합이 있다. 전단 접합은 두 개 혹은 세 개의 피접합재가 양쪽으로 인장되면서, 볼트 구멍 벽이 볼트에 전단력을 가하는 방식으로 접합을 유지하는데, 이에 따라 피접합재가 두 개인 경우 1면 전단 파괴, 세 개인 경우 2면 전단 파괴가 일어날 수 있다. 인장 접합은 볼트 축 단면이 인장력으로 저항하는 접합을 말한다. 인장 파괴는 볼트가 끊어지는 것을 말한다. 그밖에 피접합재 가장자리가 파괴되는 방식인 연단부 파괴, 측단부 파괴가 있으며, 지압 파괴도 있다.

볼트 등급

볼트 등급	볼트 호칭	공칭 단면적	설계볼트장력
F8T	M16	201mm²	84kN
	M20	314mm²	132kN
	M22	380mm²	160kN
	M24	453mm²	190kN
F10T	M16	201mm²	106kN
	M20	314mm²	165kN
	M22	380mm²	200kN
	M24	453mm²	237kN
F13T	M16	201mm²	137kN
	M20	314mm²	214kN
	M22	380mm²	259kN
	M24	453mm²	308kN

볼트 구멍

고정력 볼트의 구경과 구멍의 형태에 따라 구멍 치수가 정해진다. 표준 구멍에 대하여 M16, M20, M22 볼트는 구멍 크기를 2mm 더 크게 해주고, M24, M27, M30 볼트는 구멍 크기를 3mm 더 크게 해준다.

고장력볼트 구멍	표준 구멍	대형 구멍	단슬롯 구멍	장슬롯 구멍
M16	18mm	20mm	18mmX22mm	18mmX40mm
M20	22mm	24mm	22mmX26mm	11mmX50mm
M22	24mm	28mm	24mmX30mm	24mmX55mm
M24	27mm	30mm	27mmX32mm	27mmX60mm
M27	30mm	35mm	30mmX37mm	30mmX67mm
M30	33mm	38mm	33mmX40mm	33mmX75mm

종류

육각머리 볼트

육각머리 볼트는 머리가 6각형으로 된 볼트로 가장 보편적으로 사용되는 볼트이다. 볼트의 머리가 4각형인 것은 사각 볼트, 사각머리 볼트라고 한다. 철보다는 스테인레스로 만들어진 볼트는 녹에 강하기 때문에 내구성이 좋다.

육각렌치 볼트

육각렌치 볼트는 육각렌치를 사용해 풀거나 조이기 위해 만들어진 6각 단면의 머리를 가진 것이 특징이다. 육각머리 볼트보다 머리가 작기 때문에 좁은 공간의 체결 시 사용된다. 자동차 부품 조립에서 많이 사용되며 기계 금형에서도 사용한다.

스터드 볼트

스터드 볼트는 양쪽 끝 모두 수나사로 되어 있는 나사로서, 관통하는 구멍을 뚫을 수 없는 경우에 사용한다. 한쪽 끝은 상대쪽에 암나사를 만들어 미리 반영구적으로 박음을 하고, 다른쪽 끝은 너트를 끼워 조인다.

나비 볼트

나비 볼트는 머리의 모양이 나비처럼 생겼기 때문에 붙여진 이름이다. 하중이 많이 받는 용도로는 사용하기 힘들며 덕트, 판넬, 기계 커버 같은 곳에서 주로 사용하며 손으로 풀고 조이는 게 일반적이다. 스패너나 렌치를 사용하지 않고 손으로 풀고 조이는 만큼 가벼운 용도로 사용해야 한다.

U 볼트

U 볼트는 U형의 볼트를 말하며, 각 볼트 끝 부분에 너트가 끼워져 주로 파이프 등을 고정하고자 할 때 사용된다. 위 차축과 판스프링을 고정하는 곳에도 사용된다.

T 볼트

T 볼트는 볼트의 머리부가 T자 모양인 볼트이다. 주로, 타이 플레이트를 궤도 슬래브에 고정하기 위해서 사용된다. T자 부분을 궤도 슬래브 내부에 매립된 금속제의 앵커에 꽂아서, 90도 회전시킴으로써 T자 부분이 금속제 앵커에 걸리어 연결되는 기구이다. T 볼트는 일부의 특수한 PC침목에서 체결 스프링 또는 타이 플레이트의 고정에도 사용되고 있다.

아이 볼트

아이 볼트는 머리 부분에 고리가 달린 볼트이다. 주로 기계 설비 등 큰 중량물을 크레인으로 들어 올리거나 이동할 때 사용하는 걸기용 용구이다. 아이 볼트를 사용할 때는 샤클이라고 불리는 용구를 사용하여 와이어 로프를 아이 볼트와 연결한다. 이러한 걸기용 도구를 사용할 때 주의할 점은 반드시 사용 하중 이하에서 사용하며 손상된 것은 지체 없이 폐기해야 한다.

앵커 볼트

앵커 볼트는 철골구조 또는 목조 기둥의 밑부분이나, 교량의 철제 거더와 같은 구조물과 콘크리트 또는 철근 콘크리트의 기초를 연결하는 볼트이다. 그 길이의 대부분을 기초 속에 묻어 넣고 일부분을 기초면 위로 나오게 하여 그것에 상부 구조체를 꽂아 너트로 얽어맨다. 묻어 넣는 부분은 끝을 구부리거나, 앵커판을 장치하여 잘 빠지지 않게 하고, 또 가시 볼트를 사용하기도 한다. 또, 앵커볼트를 기초 속에 묻기 위해서는 콘크리트를 사용하는데, 완전히 묻을 경우에는 철분질의 수축 그라우트재(주입재)를 사용한다.

경첩 볼트

경첩 볼트는 파이프나 핀을 걸어 문을 열고 닫을 때 쓰거나 물체를 이용해야 할 때 쓴다. 아이 볼트처럼 생겼지만 용도와 쓰임에 차이가 있다.

탭 볼트

탭 볼트는 물체에 구멍을 뚫고 탭으로 나사를 깎은 다음 너트 없이 조여서 체결하는 볼트를 말한다. 주로 볼트 구멍을 뚫을 수 없을 때 많이 사용하며, 너트 없이 물체에 암나사를 깎아 만든다.

접시머리 볼트

접시머리 볼트는 머리부분 윗면이 평평하고 아래쪽인 원뿔꼴인 모양의 볼트이다. 볼트 머리가 체결 후 밖으로 튀어나오면 간섭이 생길 경우 사용한다. 이 볼트를 사용하기 위해서는 물체의 자리파기가 중요하다.

둥근머리 볼트

둥근머리 볼트는 반구형의 둥근 머리에 육각의 홈이 파져있어 육각렌치를 통해 체결하는 것이 특징이다.

재질에 따른 분류

철

SS400은 일반적으로 철이라고 부르는 철 볼트, 일반철 볼트이다. 인장강도는 400/ 저탄소강 탐수함유가 거의 없는 압연강재 볼트이다. 녹 방지를 위해 천연 도금이 되어있어 황색을 띈다. 일부 인치볼트는 백색으로 제작되어 있다. 육각머리 위에 있는 숫자 4.8은 나사 재질에 따른 인장강도를 나타내는 규격을 뜻한다. 대부분의 제품이 전나사로 제작되었으며 100mm가 넘어가는 제품은 전나사가 아닐 수 있다.

탄소강재

S45C는 탄소강으로 만들어진 볼트로 탄소 0.42 ~ 0.48% 함유돼 있다. 흔히 열처리된 육각 볼트라고 불리며 보통 흑착색으로 도금이 되어 검은색으로 유통된다. 흑착색 도금은 내식성이 짧아 쉽게 녹이 발생하며 오랜시간 두기에는 적당하지 않다. 인장강도가 세게되면 일반 철과는 달리 늘어나지 않고 부러지게 된다. 고장력 볼트, 하이텐션 볼트라고도 불리며 콜라 볼트라고도 불린다. 나사산이 전체가 아닌 부분으로 이루어져 있는 것이 특징이다.

합금강재

SCM435는 기계구조용 합금강재 중에서 크롬몰리브덴강 강재에 속하는 재질로 만든 볼트이다. 탄소는 0.33~0.38% 함유돼 있다. 주로 육각렌치볼트로 생산되며 SCM 육각볼트로도 생산이 된다. SCM 렌치 볼트, 열처리 렌치 볼트,고장력 렌치 볼트라고 부른다. 흑착색으로 도금이 되어 있다. 유통과정의 부식을 막기 위해 기름이 묻어있다.

스테인리스

STS304는 육각 볼트, 렌치 볼트, 등머리 볼트, 접시머리 볼트, 아이 볼트, 나비 볼트 등 여러 볼트로 만들어진다. 염소에 대한 내식성이 약하다. STS316은 STS304보다 크로뮴 함유량을 저하시키고 니켈 함유량을 증가시킨 것이 특징이다. 크리프 저항을 높이기 위해 수연을 첨가시켜 STS304보다 내식성과 크리프 저항을 높게 한 것이다. 육각 볼트, 렌치 볼트 등 일부 제품에 사용된다.

참고자료

• 〈수나사〉, 《위키백과》
• 〈볼트〉, 《두산백과》
• 〈스터드 볼트〉, 《두산백과》
• 〈아이볼트〉, 《두산백과》
• 〈앵커볼트〉, 《두산백과》
• 〈유 볼트〉, 《자동차용어사전》
• 〈T 볼트〉, 《철도관련큰사전》
• 고컴고캣, 〈볼트 종류 알아보기/볼트 16종 모양과 특징〉, 《티스토리》, 2020-01-31
• 고컴고캣, 〈볼트의 재질에 따른 분류/ SS400, S45C, STS304, SCM〉, 《티스토리》, 2020-02-02
• 감성으로 말하다, 〈볼트의 종류와 M, 피치, 나사산 의미, 볼트 규격표 보는법〉, 《티스토리》, 2020-10-14

같이 보기

• 너트
• 나사

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